陳燕娥 海長(zhǎng)洪 劉 凱 夏 巖

(德州市地震臺(tái)，山東 德州 253000)

如今地震觀察設(shè)備和技術(shù)都得到迅速的更新和進(jìn)步，各種類(lèi)型的應(yīng)用高新科技的觀察設(shè)備也都逐步在地震臺(tái)站發(fā)揮其作用，在地震臺(tái)站運(yùn)用遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能后，使我國(guó)的地震觀察和預(yù)報(bào)的水準(zhǔn)都得到明顯的提高，但是在雷電特別是感應(yīng)雷的沖擊下造成體系停滯、設(shè)備癱瘓的情況也時(shí)常出現(xiàn)，由此可知，雷電在很大程度上牽絆著我國(guó)地震觀察臺(tái)站整個(gè)電子設(shè)施體系的安全、順利運(yùn)行。眾所周知我國(guó)內(nèi)地的地震觀察臺(tái)站開(kāi)始創(chuàng)建的時(shí)間較晚，在有關(guān)防雷接地體系的籌劃和實(shí)行方面欠缺一定的經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)的規(guī)則也缺乏一定的嚴(yán)格性和針對(duì)性。所以，我們還需要持續(xù)的研究摸索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。本文著眼于籌劃的角度針對(duì)地震觀察臺(tái)站防雷接地體系籌劃涉及到的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行表述。

1 什么是雷擊以及它帶來(lái)的禍害

雷電的沖擊會(huì)對(duì)地震觀察臺(tái)站造成不可估量的損失和后果。大致上包括：(1)設(shè)施癱瘓;(2)設(shè)施老化速度增快;(3)相關(guān)資料遺失。由此可知，這樣不但會(huì)在經(jīng)濟(jì)方面帶來(lái)一定損失，還會(huì)出現(xiàn)由于設(shè)施的癱瘓帶來(lái)的相關(guān)資料的丟失而在測(cè)震工作中引起的無(wú)法彌補(bǔ)的惡劣后果。

地震觀察臺(tái)站往往會(huì)建在空闊無(wú)人的野外，而這樣的地方是落雷的高發(fā)區(qū)。如今各種高新技術(shù)的逐步應(yīng)用，觀察設(shè)備中電子元器件的各項(xiàng)功能都得到明顯提升，比如它的小型化和集成化，不過(guò)電子設(shè)施也有部分性能有所下降，像它的耐過(guò)壓和抗雷電電磁脈沖的性能。針對(duì)目前存在的觀察臺(tái)站設(shè)施被雷電沖擊情況的資料進(jìn)行研究和解析可以知道：(1)因?yàn)殡娮釉O(shè)施對(duì)雷電電磁脈沖較為敏銳，它受到感應(yīng)雷擊的可能性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到直擊雷的可能性，所以處在同等雷電境況中，它遭受的損失要遠(yuǎn)大于一般建筑物以及普通機(jī)電設(shè)施;(2)觀察臺(tái)站具備類(lèi)型以及數(shù)量都較多的電子信息設(shè)施，而且工作環(huán)境繁雜，雷電進(jìn)入的渠道很多，所以，地震觀測(cè)臺(tái)站的防雷需要面對(duì)和解決的難題要比普通建筑復(fù)雜的多。

2 解析雷電進(jìn)入地震觀察臺(tái)站設(shè)施的渠道

當(dāng)今民用建筑物都應(yīng)用了與之類(lèi)型相符合的避雷針抑或避雷帶當(dāng)做接閃器，而且聯(lián)結(jié)接地網(wǎng)，這樣的建筑物其防直擊雷功能顯著，建筑物自身受到雷擊而帶來(lái)的損毀也少之又少，所以，我們以雷電損毀觀察臺(tái)站內(nèi)的設(shè)施和信息體系設(shè)施的可能渠道為課題進(jìn)行研究。

2.1 配電線路

屋外的市電配電線路對(duì)雷電較為敏感，當(dāng)發(fā)生雷擊的時(shí)候，雷擊過(guò)電壓通過(guò)配電體系侵入地震觀察站以及機(jī)器設(shè)施中的概率非常大。

2.2 通信線路

流經(jīng)地震觀察站的各類(lèi)型通信線路都很容易引進(jìn)雷電。屋內(nèi)的通信線路通常會(huì)由于雷擊電磁場(chǎng)而感應(yīng)到非常高的電壓，這樣就會(huì)使一些較弱的通信端口受到毀損。

2.3 地反擊

發(fā)生雷擊的時(shí)候，其電流和陡度都非常大，這會(huì)在引下線上形成非常高的瞬態(tài)過(guò)電壓，而這樣會(huì)使引下線附近沒(méi)有到達(dá)安全距離的設(shè)備和金屬外皮發(fā)生“反擊”放電。

3 地震觀察站防雷體系策劃

對(duì)雷電進(jìn)入的渠道進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯恐?，得知，防雷體系務(wù)必要堅(jiān)持安全牢固、經(jīng)濟(jì)適用、符合規(guī)格、可修護(hù)性等準(zhǔn)則，運(yùn)用整體防護(hù)手段，建立完善健全的防護(hù)機(jī)制，這樣才可以得到一定的成效。下面我們舉個(gè)例子，以此為準(zhǔn)對(duì)防雷手段進(jìn)行研討。所取實(shí)例中的地震觀察臺(tái)站，以相關(guān)規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)可將其確立為第三類(lèi)防雷建筑。

3.1 如何確立電子信息體系雷電防護(hù)的級(jí)別

依據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中第4.1.2條建筑物電子信息體系的雷電防護(hù)級(jí)別，依據(jù)下列方法中的其中一個(gè)進(jìn)行確立：(1)以建筑物電子信息體系的境況實(shí)行雷擊概率的評(píng)斷，以此確立雷電防護(hù)級(jí)別。(2)以建筑物電子信息體系的必要性和可操作性對(duì)雷電防護(hù)級(jí)別進(jìn)行確立。

依據(jù)相關(guān)條例中對(duì)具有特殊意義的建筑物的確立，最好使用第二種辦法。開(kāi)始要做的是對(duì)雷擊概率評(píng)斷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示防雷設(shè)備的防護(hù)效率E=0.947，根據(jù)相關(guān)條例確定地震觀察站電子信息體系的雷電保護(hù)級(jí)別為B級(jí)。之后，依據(jù)相關(guān)條文規(guī)范分析建筑物的電子信息體系的必要性和可操作性，發(fā)現(xiàn)地震觀察站的必要性和可操作性都達(dá)不到B級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，而與C級(jí)差距不大，根據(jù)業(yè)主在這方面的工作經(jīng)驗(yàn)以及地震體系內(nèi)部的有關(guān)資料和成本等原因進(jìn)行整體分析，最后明確為C等級(jí)別。

3.2 如何明確接地電阻值

根據(jù)相關(guān)文件中規(guī)定，由于地震觀察行業(yè)性質(zhì)較為特殊(關(guān)鍵是站臺(tái)位置)，如果電阻值達(dá)到1歐姆，則站臺(tái)的建設(shè)難度和成本都會(huì)增高很大的程度，通過(guò)借鑒觀察臺(tái)站以往的防雷經(jīng)驗(yàn)以及參考相關(guān)的資料，可以知道聯(lián)合接地電阻值為4歐姆就可以取得很好的成效了，因此依然把接地電阻值確立為4歐姆。

3.2.1 建筑物防雷

焊通結(jié)構(gòu)柱內(nèi)2根對(duì)角主筋通長(zhǎng)，把它當(dāng)做引下線，使它的下部分和接地設(shè)施連接，上部焊接一根大小合適的圓鋼與避雷帶緊密連接，而且要在柱子所在位置距離地面半米處提前設(shè)置上檢查點(diǎn)，以便接地電阻的檢測(cè)和使用。

3.2.2 電源防雷

較為普遍的雷電入侵渠道即是通過(guò)配電線路對(duì)地震觀察臺(tái)站的侵入，以相關(guān)規(guī)范條例為依據(jù)分析整體防護(hù)對(duì)策，按照電子體系雷電維護(hù)C級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，則電源防雷器械的設(shè)置要以B+C兩個(gè)級(jí)別進(jìn)行維護(hù)，以便更好的保障分級(jí)泄流，防止高殘壓的形成，以下為詳細(xì)情況。

(1)觀察臺(tái)站電壓較低的電源總線穿鋼管抑或利用鎧裝電線埋進(jìn)地震觀察站低壓總配箱，埋入的長(zhǎng)度按規(guī)格應(yīng)大于30m，而規(guī)定深度為0.6m，在鋼管或者鎧裝層入戶(hù)之前要保證其接地情況正常，當(dāng)?shù)蛪嚎偱潆娸敵霾课谎b置B級(jí)別的防雷設(shè)備，且防雷設(shè)備在近處接地，則它可以很好的削弱和分散從市電外線侵入的強(qiáng)烈雷電流。

(2)總配電儀器流出的線路到設(shè)備用電前部需要設(shè)置C級(jí)電源防雷器械，防雷器在近處接地，這樣可以有效的使雷擊過(guò)電壓得到一定程度上的減低，從而保障器械設(shè)施的安全。但要注意務(wù)必保證兩級(jí)抗雷器械之間要具備長(zhǎng)于5m的線路，這樣才能保障兩級(jí)防雷器械可以正常分級(jí)啟動(dòng)并且不會(huì)產(chǎn)生盲點(diǎn)，在兩級(jí)抗雷器械長(zhǎng)度小于5m時(shí)，就需要在線路上安裝退耦元件。

(3)使用平衡供電體系對(duì)地震觀察臺(tái)站內(nèi)主要設(shè)施進(jìn)行供電，次要的設(shè)施器械通過(guò)延時(shí)UPS進(jìn)行供電。平衡式供電體系由兩部分組成，一個(gè)部分是自動(dòng)直流充供電器，而另一部分是兩個(gè)獨(dú)立的電池組，這兩個(gè)電池組一個(gè)供電的時(shí)候，;另一個(gè)就充電，充電與供電是相互分開(kāi)的，而且此電源可以自動(dòng)對(duì)自身進(jìn)行檢查、辨別以及切換等。在試驗(yàn)中，我們還可以知道，直流蓄電池為整個(gè)器械供應(yīng)電量，無(wú)論什么時(shí)間，都沒(méi)有市電線路的參與，這樣不但可以延長(zhǎng)電池組的使用時(shí)間，還可以很大程度上提升供電體系的防雷功能，使體系的安全得到保障。

3.2.3 信號(hào)防雷

一般地震觀察站擁有種類(lèi)繁多的信號(hào)線路，器械的出口可以經(jīng)受的電壓比較低，所以，務(wù)必要設(shè)置穩(wěn)定堅(jiān)固的防雷進(jìn)行接地防護(hù)。而無(wú)論是進(jìn)口還是出口的電纜所用的材質(zhì)都最好具備屏蔽金屬的功能，而且適合埋地進(jìn)行敷設(shè)，無(wú)論是直擊雷防護(hù)區(qū)還是非防護(hù)區(qū)，它們和第一防護(hù)區(qū)的連接點(diǎn)都需要做到電纜的外部金屬防護(hù)層和電位有效聯(lián)結(jié)并安全接地。機(jī)房的信號(hào)電纜需要配置與之相符合的線路浪涌防護(hù)設(shè)備，而且我們要從多方面著手、嚴(yán)格選擇各項(xiàng)功能都符合需求的浪涌防護(hù)設(shè)備。

(1)觀察設(shè)施。設(shè)置到屋頂?shù)腉PS天線和屋內(nèi)的GPS接收器之間務(wù)必要設(shè)置饋線浪涌防護(hù)設(shè)備，以便達(dá)到防雷的功效。無(wú)論是屋內(nèi)還是屋外的金屬套管還是電纜金屬防護(hù)層，其上部要和避雷帶相連接，下部則需要和屋內(nèi)的電位端子箱成功的連接，而饋線浪涌防護(hù)設(shè)備要安全適宜的接地。

(2)傳輸線路。通信體系、觀察、監(jiān)測(cè)程序以及資料備份都和路由器以互聯(lián)網(wǎng)的方式相連，而他們相連的線路都設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)信號(hào)浪涌防護(hù)設(shè)備，金屬套管和線纜金屬防護(hù)層需要與同等電位相連并安全接地，SDH專(zhuān)線進(jìn)入屋內(nèi)和路由器連接的前提條件是安裝網(wǎng)絡(luò)信號(hào)浪涌防護(hù)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，而且在入室之前要穿金屬套管進(jìn)行敷設(shè)，按規(guī)格埋入長(zhǎng)度要大于30m。深度則為0.6m，在鋼管入室之前務(wù)必要確定它順利安全的完成接地。

3.2.4 接地體系的籌劃

像上文描述的一樣，接地體系一般使用電阻小于4歐姆，并且是聯(lián)合的方式完成接地。一般地震觀察臺(tái)站的機(jī)器房都因?yàn)榭陀^需求被建設(shè)在基巖上面，而這種巖體具備堅(jiān)硬、沒(méi)有風(fēng)化、一般整體存在的特性，這樣致使臺(tái)站地基不穩(wěn)、周邊覆土較薄、埋深也較淺，而且土壤的電阻率很高，所以我們務(wù)必要設(shè)立人工地網(wǎng)才可以改變基礎(chǔ)內(nèi)把鋼筋當(dāng)做接地網(wǎng)帶來(lái)的接地電阻不符合要求的情況，成功使電阻值得到降低并達(dá)到合適值。而人工接地網(wǎng)要考慮到施工場(chǎng)地的外在特征和實(shí)質(zhì)特性，因勢(shì)利導(dǎo)，爭(zhēng)取做到成本最低、成效最好。詳細(xì)說(shuō)來(lái)，有開(kāi)闊地網(wǎng)面積、更換土壤等方法，施工的時(shí)候要以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際境況為依據(jù)，通過(guò)幾種綜合手段保證接地電阻的籌劃標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

盡管雷擊對(duì)地震觀察站可以造成嚴(yán)重的威脅，并且雷擊的發(fā)生具有不確定性。不過(guò)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的籌劃和實(shí)施，以及相應(yīng)管理規(guī)章的定制，都可以有效的削弱雷電對(duì)觀察站的破壞力度。有關(guān)接地電阻的各種情況還需要進(jìn)行更深層次的探討和研究，以便確立更有效、更合適也更加標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)章準(zhǔn)則。此外，如若預(yù)算經(jīng)費(fèi)充足，可把地震觀察站電子體系防雷級(jí)別像B級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)靠攏。

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