莆田地震臺(tái)防雷方案設(shè)計(jì)

蔡佩蕊　陳偉　吳勁柏　沈健健　李毅偉

摘? 要：雷電危害是影響地震臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)重要因素，對臺(tái)站進(jìn)行雷電防護(hù)有重要的意義[1-4]。文章參照相關(guān)規(guī)范，綜合考慮配電系統(tǒng)、通信和信號(hào)線路、地網(wǎng)改造、線路電磁屏蔽等影響因素，并結(jié)合臺(tái)站自身特點(diǎn)，制定出莆田地震臺(tái)防雷方案。

關(guān)鍵詞：防雷;地震臺(tái)站;雷電

中圖分類號(hào)：TU895 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）14-0086-02

Abstract： Lightning hazard is an important factor affecting the quality of observation data of seismic stations， which is of great significance to lightning protection of stations. In this paper， through referring to the relevant specifications and considering the distribution system， communication and signal lines， ground network transformation， electromagnetic shielding of lines and other factors， and combining with the characteristics of the station itself， the lightning protection scheme of Putian Seismic Station is developed.

Keywords： lightning protection; seismic station; lightning

1 臺(tái)站雷害與雷擊隱患概述

1.1 雷擊對地震臺(tái)站的危害

雷電是常見的自然災(zāi)害之一。雷電是一種強(qiáng)電磁干擾源，它以不同途徑侵入電子設(shè)備內(nèi)部電路，輕則干擾設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致電路的誤動(dòng)作，重則使電子設(shè)備局部損壞或整機(jī)報(bào)廢。目前，我國地震前兆臺(tái)站已基本完成數(shù)字化改造及升級(jí)，每年雷雨季節(jié)，數(shù)字化觀測設(shè)備都不同程度地受到雷電影響，及時(shí)采取防護(hù)措施，有利于提高前兆觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性、可靠性，具有重要意義。

1.2 莆田地震臺(tái)主要雷擊隱患分析

莆田地震臺(tái)為形變觀測臺(tái)，儀器主要安置在山洞，為保障地震觀測工作的符合規(guī)范，擬對臺(tái)站觀測系統(tǒng)進(jìn)行防雷改造，避免可能出現(xiàn)的雷擊損壞儀器設(shè)備的危害，并同時(shí)保證了地震臺(tái)監(jiān)測工作正常進(jìn)行。莆田地震臺(tái)無電源線路避雷防護(hù)措施，臺(tái)內(nèi)儀器設(shè)備存在雷擊隱患，具體的雷擊隱患如下。

（1）配電線路防護(hù)無措施。

（2）數(shù)據(jù)采集線路無防護(hù)設(shè)施。

（3）儀器設(shè)備存在雷擊電磁干擾。

（4）接地連接等電位不規(guī)范。

2 臺(tái)站防雷設(shè)計(jì)目的及參考標(biāo)準(zhǔn)

2.1 臺(tái)站防雷設(shè)計(jì)目的

莆田地震臺(tái)為形變觀測臺(tái)，目前臺(tái)內(nèi)主要儀器設(shè)備有：水管儀、伸縮儀、垂直擺、鉆孔體應(yīng)變儀、GPS觀測儀、重辦儀及氣象三要素儀等，其他設(shè)備有：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器等。本次防雷設(shè)計(jì)目的是使這些設(shè)備基本免受雷擊干擾，確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)

本方案參考的主要標(biāo)準(zhǔn)有：

GB50057-94（2000版）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

由于目前沒有地震臺(tái)儀器設(shè)備防雷的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)在地震臺(tái)防雷設(shè)計(jì)中未具備可操作性，因此，上述的標(biāo)準(zhǔn)僅作為設(shè)計(jì)參考。

3 臺(tái)站避雷地網(wǎng)建設(shè)情況的落實(shí)

地震臺(tái)主樓原建設(shè)有地網(wǎng)，相關(guān)情況及接地電阻等，莆田地震臺(tái)予以落實(shí);地震臺(tái)山洞新建了一地網(wǎng)，相關(guān)文件及接地電阻也應(yīng)落實(shí)。地網(wǎng)合格且符合條件后，方進(jìn)行下一步工作。

4 地震臺(tái)雷擊防護(hù)改造方案

綜合考慮配電系統(tǒng)、通信和信號(hào)線路、地網(wǎng)改造、線路電磁屏蔽等影響因素，并結(jié)合臺(tái)站自身特點(diǎn)，制定出莆田地震臺(tái)防雷方案，見圖1。

4.1 配電線路防護(hù)

配電線路三級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)，按照140kA，80kA，10kA配置，具體方案如下。

（1）臺(tái)站配電房配電安裝第一級(jí)三相電源防雷器，LT-MB25/4，共計(jì)1臺(tái)（帶支架）。

（2）臺(tái)機(jī)房配電安裝第二級(jí)三相電源防護(hù)，PB6-80-3S一臺(tái);臺(tái)站主樓配電旁邊安第二級(jí)電源防護(hù)，PB6-80-1S一臺(tái);山洞內(nèi)儀器端供電安裝第二級(jí)電源防護(hù)，PB6-80-1S一臺(tái)。共計(jì)3臺(tái)（配箱子）。

（3）臺(tái)機(jī)房內(nèi)的UPS、所有觀測儀器、電腦、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源線都安裝第三級(jí)電源防雷插座LT-PS6十臺(tái);洞口觀測房所有觀測儀器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源線都安裝第三級(jí)電源防雷插座LT-PS6 兩臺(tái)，共計(jì)12臺(tái)。

4.2 信號(hào)線路防護(hù)

（1）臺(tái)內(nèi)的WYY-1型氣象三要素儀的數(shù)據(jù)采集線（氣溫與雨量輸入）安裝專用的信號(hào)防雷器，氣溫輸入防雷器型號(hào)為：LT-PTH-5HK，共1臺(tái)，雨量輸入防雷器型號(hào)為：LT-PTH-4HK，共1臺(tái)。

（2）洞口觀測房內(nèi)的數(shù)據(jù)采集線安裝專用VP-寬頻帶傾斜儀的2個(gè)分量信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-VP-6HK，共計(jì)2臺(tái);山洞內(nèi)傳感器接口安裝VP-寬頻帶傾斜儀的2個(gè)分量信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-DSQ-6HK/H，共2臺(tái)。

（3）洞口觀測房內(nèi)的數(shù)據(jù)采集線安裝專用DQS-水管傾斜儀的3個(gè)分量信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-DSQ-DB15，共計(jì)2臺(tái);山洞內(nèi)傳感器接口安裝DQS-水管傾斜儀的6個(gè)分量信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-DSQ-7HK/H，共6臺(tái)。

（4）洞口觀測房內(nèi)的數(shù)據(jù)采集線安裝專用SS-Y銦瓦棒伸縮儀的3個(gè)分量信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-SSY-5HK，共計(jì)3臺(tái)，山洞內(nèi)傳感器接口安裝SS-Y銦瓦棒伸縮儀的3個(gè)分量信號(hào)防雷器，LT-SSY-5HK/H，共3臺(tái)。

（5）機(jī)房內(nèi)的數(shù)據(jù)采集線安裝專用TJ-Ⅱ體積式鉆孔應(yīng)變儀信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-TYB-7HK，共計(jì)1臺(tái);輔助水位氣壓信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-TYB-5HK;輔助氣溫信號(hào)防雷器，型號(hào)為LT-TYB-3HK。

4.3 莆田臺(tái)電磁屏蔽

電磁屏蔽有線路屏蔽與儀器設(shè)備信號(hào)線路屏蔽等措施，線路的屏蔽層良好接地，儀器設(shè)備盡可能擺放在室內(nèi)中間且遠(yuǎn)離窗口的位置，減少雷擊電磁場的干擾。儀器設(shè)備的機(jī)柜等良好接地，做到良好屏蔽作用。

4.4 接地與等電位

觀測用LT-AZ-19設(shè)置接地母排，將臺(tái)內(nèi)所有儀器設(shè)備、機(jī)柜、防雷器插座等地線就近接到該母排。接地線用不小于6mm2的多股銅導(dǎo)線，接地線采用線耳連接工藝。

4.5 地網(wǎng)引出線工藝

山洞地網(wǎng)的引出端子均不規(guī)范，僅采取鐵質(zhì)材料連接，改造為銅質(zhì)材料，且采用銅鐵焊工藝焊接。

5 結(jié)束語

由于雷電危害方式的多樣性和特點(diǎn)，沒有一種產(chǎn)品或者技術(shù)可以確保百分百的防患雷擊，防雷措施要結(jié)合本地的實(shí)際情況進(jìn)行綜合布設(shè)。方案設(shè)計(jì)主要從避雷地網(wǎng)、配電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、綜合布線等方面入手。

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