莆田地震臺防雷方案設計

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站觀測數據質量的一個重要因素，對臺站進行雷電防護有重要的意義[1-4]。文章參照相關規范，綜合考慮配電系統、通信和信號線路、地網改造、線路電磁屏蔽等影響因素，并結合臺站自身特點，制定出莆田地震臺防雷方案。

關鍵詞：防雷;地震臺站;雷電

中圖分類號：TU895 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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 臺站雷害與雷擊隱患概述

1.1 雷擊對地震臺站的危害

雷電是常見的自然災害之一。雷電是一種強電磁干擾源，它以不同途徑侵入電子設備內部電路，輕則干擾設備的正常運行，導致電路的誤動作，重則使電子設備局部損壞或整機報廢。目前，我國地震前兆臺站已基本完成數字化改造及升級，每年雷雨季節，數字化觀測設備都不同程度地受到雷電影響，及時采取防護措施，有利于提高前兆觀測數據的連續性、可靠性，具有重要意義。

1.2 莆田地震臺主要雷擊隱患分析

莆田地震臺為形變觀測臺，儀器主要安置在山洞，為保障地震觀測工作的符合規范，擬對臺站觀測系統進行防雷改造，避免可能出現的雷擊損壞儀器設備的危害，并同時保證了地震臺監測工作正常進行。莆田地震臺無電源線路避雷防護措施，臺內儀器設備存在雷擊隱患，具體的雷擊隱患如下。

（1）配電線路防護無措施。

（2）數據采集線路無防護設施。

（3）儀器設備存在雷擊電磁干擾。

（4）接地連接等電位不規范。

2 臺站防雷設計目的及參考標準

2.1 臺站防雷設計目的

莆田地震臺為形變觀測臺，目前臺內主要儀器設備有：水管儀、伸縮儀、垂直擺、鉆孔體應變儀、GPS觀測儀、重辦儀及氣象三要素儀等，其他設備有：計算機、網絡交換機、路由器等。本次防雷設計目的是使這些設備基本免受雷擊干擾，確保其安全穩定運行。

2.2 設計參考標準

本方案參考的主要標準有：

GB50057-94（2000版）《建筑物防雷設計規范》

GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷設計規范》

由于目前沒有地震臺儀器設備防雷的行業標準，相關國家標準在地震臺防雷設計中未具備可操作性，因此，上述的標準僅作為設計參考。

3 臺站避雷地網建設情況的落實

地震臺主樓原建設有地網，相關情況及接地電阻等，莆田地震臺予以落實;地震臺山洞新建了一地網，相關文件及接地電阻也應落實。地網合格且符合條件后，方進行下一步工作。

4 地震臺雷擊防護改造方案

綜合考慮配電系統、通信和信號線路、地網改造、線路電磁屏蔽等影響因素，并結合臺站自身特點，制定出莆田地震臺防雷方案，見圖1。

4.1 配電線路防護

配電線路三級防護設計，按照140kA，80kA，10kA配置，具體方案如下。

（1）臺站配電房配電安裝第一級三相電源防雷器，LT-MB25/4，共計1臺（帶支架）。

（2）臺機房配電安裝第二級三相電源防護，PB6-80-3S一臺;臺站主樓配電旁邊安第二級電源防護，PB6-80-1S一臺;山洞內儀器端供電安裝第二級電源防護，PB6-80-1S一臺。共計3臺（配箱子）。

（3）臺機房內的UPS、所有觀測儀器、電腦、網絡設備的電源線都安裝第三級電源防雷插座LT-PS6十臺;洞口觀測房所有觀測儀器、網絡設備的電源線都安裝第三級電源防雷插座LT-PS6 兩臺，共計12臺。

4.2 信號線路防護

（1）臺內的WYY-1型氣象三要素儀的數據采集線（氣溫與雨量輸入）安裝專用的信號防雷器，氣溫輸入防雷器型號為：LT-PTH-5HK，共1臺，雨量輸入防雷器型號為：LT-PTH-4HK，共1臺。

（2）洞口觀測房內的數據采集線安裝專用VP-寬頻帶傾斜儀的2個分量信號防雷器，型號為LT-VP-6HK，共計2臺;山洞內傳感器接口安裝VP-寬頻帶傾斜儀的2個分量信號防雷器，型號為LT-DSQ-6HK/H，共2臺。

（3）洞口觀測房內的數據采集線安裝專用DQS-水管傾斜儀的3個分量信號防雷器，型號為LT-DSQ-DB15，共計2臺;山洞內傳感器接口安裝DQS-水管傾斜儀的6個分量信號防雷器，型號為LT-DSQ-7HK/H，共6臺。

（4）洞口觀測房內的數據采集線安裝專用SS-Y銦瓦棒伸縮儀的3個分量信號防雷器，型號為LT-SSY-5HK，共計3臺，山洞內傳感器接口安裝SS-Y銦瓦棒伸縮儀的3個分量信號防雷器，LT-SSY-5HK/H，共3臺。

（5）機房內的數據采集線安裝專用TJ-Ⅱ體積式鉆孔應變儀信號防雷器，型號為LT-TYB-7HK，共計1臺;輔助水位氣壓信號防雷器，型號為LT-TYB-5HK;輔助氣溫信號防雷器，型號為LT-TYB-3HK。

4.3 莆田臺電磁屏蔽

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

4.4 接地與等電位

觀測用LT-AZ-19設置接地母排，將臺內所有儀器設備、機柜、防雷器插座等地線就近接到該母排。接地線用不小于6mm2的多股銅導線，接地線采用線耳連接工藝。

4.5 地網引出線工藝

山洞地網的引出端子均不規范，僅采取鐵質材料連接，改造為銅質材料，且采用銅鐵焊工藝焊接。

5 結束語

由于雷電危害方式的多樣性和特點，沒有一種產品或者技術可以確保百分百的防患雷擊，防雷措施要結合本地的實際情況進行綜合布設。方案設計主要從避雷地網、配電系統、弱電系統、綜合布線等方面入手。

參考文獻：

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