蒙城地震台避雷系统改造_曾宪军

SEISMOLOGICAIANDGEOMAGNETICOBSERVATIONANDRESEARCH地震地磁观测与研究Vol30eeNo6D2009doi:103969/jissn10033246一200906018蒙城地震台避雷系统改造曾宪军于林民陈娟俊),汪继林薛志明张孙宏博(中国安徽233527蒙城地震台摘要通过分析蒙城地震台2008年6月3日的雷击灾害的成因发现台站原先的防雷系统存在不,。合理之处并对防雷系统进一步改造通过雷雨期的检验收到了良好的效果,同时警示其他台。站有必要评估本台站的防雷效果系统是否存在隐患之处以免遭受类似蒙城地震台的惨痛损失关键词雷电灾害;防雷系统防雷维护:;中图分类号P31562:文献标识码A文章编号:10033246(2009)06009109一一一O引言随着地震科技的发展现在的台站大多步人数字化观测行列数字化仪器具有动态范围,,,,,,,大分辨率高操作处理方便等优点但也存在不足之处就是仪器大多是靠集成电路集成模块等高精密电子元件匹配而成因器件线路间距离很小元件娇贵、、,、,“”,对外部环境如电压电,、、流磁场电场等要求较高很难承受外部环境的突变如过电压过电流强力磁场强力电场等所以很容易遭受其侵袭造成损坏1,,。,,,雷电灾害雷电是一种大气自然现象它的产生目前是人类无法控制的,。雷电灾害具有巨大的破坏,性它的特点是放电电压高可达50锡定,,,0kV以上;闪电浪涌电流幅值大可高达100一30,0kA(黄。2007);闪电电流变化快放电过程时间短一次闪电放电时间为几sn到几百衅:、、、,雷电破坏作用表现在强大的电流炙热的高温猛烈的冲击波剧变的电磁场和强烈的电磁辐射等物理效应(陈会忠20应雷击1,06)。地震台站造成设备严重损坏的主要原因就是雷击即直接雷击和感,。1直接雷击雷云之间或雷云对地面某一点的迅猛放电现象称之为直接雷击。它是雷电直接击在建筑、。物和构筑物上效应。。直接雷击的危害主要表现在高电压和大电流产生的电磁效应热效应和机械:、直接雷击的主要破坏对象是建筑物野外工作台站野外配电线路等,,、直击雷只发生,在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害是一次只能击毁一至两处小范围内的目标而一次作者简介曾宪军本文收到日期::(197于09一)一一男主任工程师从事台站地震监测2009。43。地震地磁观测与,研究4,30卷闪击却可在比较大的范围内同时激发感应雷过电压现象雷云对地闪击分电对地先导定向闪击回闪(赵海2005)1个阶段即云中放,,,,。2感应雷击雷云放电时在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击现为直击雷二次效应引起的感应雷线路雷等、。,。主要表其中线路雷指保护区域外通过空间电磁藕合、、。或静电感应受雷(邹振轩等压(浪涌)。,205),沿输电线路信号线通讯线等传播而进人保护区的暂态电具统计雷击事件中约有70%是感应,,,感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备,雷造成的(中国地震局20的感应高压反击1301),主要是从电源线传输线信号线人侵还有因地线未接好出现。蒙城地震台遭受雷击灾害蒙城地震台(以下简称蒙城台)地处黄淮地区南部属于暖温带向亚热带过渡地带是气候,,,,脆弱和敏感地带雷雨天气较多每年多集中在,,5一9月份尤其是每年、、,6一8月频繁每到雷雨。,季节提心掉胆经常因雷电被迫关机给台站观测资料的连续稳定可靠带来很大的损失2007,,,,年安徽省地震局合同式委托安徽省大禹安全技术有限公司对蒙城台的测震系统进行防。雷技术设施实施避雷针高16m完成后并通过验收防雷公司也向保险公司投了保62008,年月3日本台摆房遭受严重雷击,直接打毁台站测震::KSZ000一系统一套,。,FBS3A一一系统一套计;算机处理系统的前后台机各一套地电ZDSB,仪器的WL。SN稳流源ZDgA2仪器的电阻率避雷接线板一套U民币。,PS电源一套打印机两台办公计算机显示屏一个,造成损失几十万元人防雷系统可能存在不合理及不科学的地方2蒙城地震台雷灾成因分析从蒙城地震台防雷系统分片分段看防雷做得没问题主要环节都有相应的技术和产品、,,及配套的防雷措施见图,,,1。蒙城地震台采用。3点接地法即防雷地电源地和信号地按照各。,、,自的设计要求分别埋设引到各自的避雷设备和公共设施上网之间存在高电位差容易击穿仪器设备这种接地法在受到雷击时各地,第6期曾宪军等蒙城地震台避雷系统改造,,,,:根据当时的雷击声音和现场损坏情况(因多用户卡光隔驱动器等都被打飞打炸烧焦,,烧残)摆房附近的雷击属于落地雷〔直击雷)是雷云对地面[特别是突起物(避雷针)]的突然放电现象。(l)首先摆房上空的雷云对摆房附近(距离墙体仅Zm多)的避雷针迅速放电形成直击雷,,,避雷针引下线承担起雷侵人电流的人地泄放作用在雷击时电流快速的由引下线导人大地时的瞬间内在引下线自上而下的产生了一种强力变化的磁场处于这个强力变化磁场作用范围内的所有电器信号电源及他们的传输线路都因相对地切割了这个强力变化得磁场的磁力线从而发出感应高压使闭合回路中的导体产生感应强电流或近而与地线的低电位之间产生电位差从而迅速的将用电设备及通讯设备击毁(2)在雷雨云放电后,,。,,,,,,,,。其与大地间的感应电场突然消失而金属物体或导体上的感应电荷强烈直击雷作用有可能因接地电阻小于6m,,,,,,来不及流散因而能引起很高的对地电压,,4n有效范围窄因接地体在山上距离引下金属管体4n、左右其周围为碎石瓦砾接地电阻满足小于、的要求因环境条件所限范围只有几平方米加上当时的雷雨天气附近环境的湿度温、,,度地形地貌地质结构影响到先导阶段的电场分布甚至畸变从而影响到主放电的发展空气湿度温度愈高保护效果愈差电流值愈大雷电通道电荷和电场分布愈大或先导头部电位愈高放电定位愈高加上雷电流的趋肤效应对于接地的综合视电阻就变得不稳定可能满足不了当时的要求很难使高电压强电流在瞬间的时间内泄散人地,、、,,,,,,,,,,,,。(3)导体阻降影响过电压放电瞬间因地电阻不为零所以地电位也不为零雷击放电时,,,有一定的过电压降,。直击雷过电压是雷直接击中地线或绕击到导线上雷电流在接地电阻上,,,,,,或导线的阻抗上的电压降其值可达几百千伏以上其附近空间会有电晕半径为数米的电荷囊那里聚集很高的空间电荷场强形成很高的暂态电压(浪涌)遇到有到了感应泄散人(4)口。GPS蘑菇头正好找,,雷电流的散流途径较长总长约20。,m从接闪器到接地装置的电位梯度大也是造成,雷击原因之一(5)GPS对地电观测造成的危害主要是地电的接地极与测震的接地体距离较近、:,sm左右当,蘑菇头侵人到的强大电压电流击穿光隔离驱动器时通过光缆或电缆进一步的卸载到,,。,,山下记录室设备的接地体与地电接地极间形成很高的电位梯度从而生成高压反击地电观测系统造成危害,强调一下因刚打远雷时地电的ZDSB和ZDgA仪器全部关闭外线路全部。,,,断开避免了架空线遭受直击雷或产生感应雷(6)地磁GM4,仪器的接地体因在仪器房附近距离较远没有造成仪器损坏但其接受时,。,,,间信号的3GPS蘑菇头也被当时的感应雷击坏造成仪器停记雷击事故的主要原因(1)直击雷二次效应引起的感应雷线路雷等(2)避雷针过高,、。。距离设备过近过高容易增加雷击的频率加大电子信息设备的雷电防,,,,,护难度(3)。地电接地极距离测震接地体过近因雷击产生不等电位体感应电位梯度过大雷电作。用反窜人造成破坏地震地磁观测与研究30卷4改进建议()l,综合运用分流(泄流)均压(等电位)屏蔽接地保护(箱位)等多项技术完成一个防。、、、、护体系才能取得效果,(2)最后一道防线就是将终端防雷箱在最短线路内与终端或其他设备等电位串接(王峰。等205)、以达到防护雷击侵人缺一不可m,,,(3)去除摆房附近16,高的避雷针迁移,。GPS位置增加摆房上面避雷带为了均衡电,,,,位降低电位梯度在摆房上边安装避雷带重新选择接地位置按有关规定做好接地体全方位引雷和流泻人地至关重要(4)最好能做成一个一点接地即防雷地、电源地和信号地共用一个接地网将各种避雷设,。,备和公共设施分别引到公共接地网上,。这种接地法可以避免高电位差产生的击穿问题但可4mm,能会引起藕合效应产生干扰或噪声想法设法通过理论和技术改造提高抗干扰能力(5)在观测记录室铺设静电地板,,,其下利用厚。宽4。m铜扁做围绕设备四周的环形接地起到均压分流作用最短线路接到保护箱(6)防雷系统不能做成一点接地的,各观测手段的接地体不能靠的较近防止梯度电压至,。,,少大于ZOm。地线的接地电阻决定了放电的瞬间电位即地线的接地电阻决定了防雷装置效果接地地电阻在大范围内各个方向必须满足小于,4n的要求(中国地震局20,01)。。(7)提高防雷意识利用必要的有信誉的技术和产品实施防雷措施5接地体要求(陈会忠(1),,2006)、接地网的埋设地点最好选择潮湿土壤电阻率较低的地方采用扁铜或镀锌扁钢配合。,,一定的降阻产品施工再回填一些好的泥土即可,(2)(地震及前兆数字观测技术规范》地震观测分册中对接地提出要求为地震台站记录:“室应安装仪器设备专用地线各套设备按集中一点接地方式连接接地电阻<,4n,与照明线之间距离应>1sm,以避免引人电干扰。”(3)通信线路和供电线路应安装避雷器接地引线应按照要求安装,。6蒙城地震台避雷系统改进目前在建筑物防雷系统设计上是执行的国家标准《建筑物防雷设计规范》GB5005,、、,,7一49,一般设计由避雷网(带)避雷针或混合组成的接闪器与立柱基础的钢筋网钢屋架屋面板钢筋等构成一个整体避雷网通过全部立柱基础的钢筋形成接地体使强大的雷电流入大地,,,,,,。地、震计数据采集器计算机系统安置在建筑物内受建筑物防雷系统保护直击雷击中设备计算机网络系统的可能性非常小且直击雷防护设备非常昂贵防感应雷方面(中国地震局、,。因此我们的避雷设计重点放在,,,,20、1)。感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时在附近的户,,外传输信号线路户外电力线设备间连接线产生电磁感应并侵人设备使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害破坏程度也就更大。。感应雷虽然没有直接雷猛烈但其发生的几率要比直击雷高得多。防雷的重点应该放在感应雷的防治方面第66期曾宪军等蒙城地震台避雷系统改造:1避雷地网工程接地是防雷系统甲最重要而且是最基础的技术环节接地就是让已经引人防雷系统的雷,电能量泄放人大地良好的接地才能有效地降低引下线上的电压,,避免发生雷击反馈现象。接地不好所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来办法。,。过去有些规范要求电子设备单独接地,,,目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作都采取电源与通信接地分开的现在防雷工程领域已经不提倡单独接地,。,。按照现在规范要求所有设备采用公共接地(陈会忠2006)62摆房接地体蒙城台摆房建在黄柏山顶海拔5m摆房周围土层覆盖较薄多为松散砂岩或碎石瓦砾地网被迫选在摆房围墙外的一块覆盖层较厚的坡地布设土质为粘性红壤(l)挖两条深50c,,,,。,,,,m的浅沟地网采用网状联结方式由多根接地体连接而成见图2(a),。2)每个接地体采用长度为1sm的镀锌角钢共2(05mm,,根,规格为50mmx05mm又埋深,0sm(郑柯献等,,2005),地极间隔lm,用规格为。40mm火4mm镀锌扁钢焊接连在一起焊接点做防锈处理加适量的降阻材料后进行掩埋(3)完成后经测量接地电阻为弓’人摆房卜,3Zn。()a吧醚薰熬蘸粼黝嵘嵘拜图2厂厂接地体的形式63记录观测室接地网蒙城台接地网选在记录室附近的一片覆盖较厚空地里土质为粘性红壤,。完成后经测量,,接地电阻为述见图2,24n。。可仿图2(a)的做法形成一个不规则的法拉第笼式接地体在此不再赘,。,“”2(b)无论采用哪一种接地法都要求尽量降低接地电阻以达到电流泄放的最佳效果,,,,根据图,由于接地体的表面积增大降低了接地电阻分流效果好减少了各引下线的电流值同时形“成一个不规则的法拉第笼屏蔽网不但能使雷电流有良好的散流途径均压分流接地电阻小形成统一的等电位系统保持均压作用64”,,、,,。避雪系统实现根据防雷规范要求和该台站的实际情况主要是以预防感应雷为主我们分别从分流隔,,、离屏蔽等方面来预防感应雷通过多种防雷措施将雷电的影响降低到最小程度(l)、,。室内电源避雷,。主电源采用三相四线制即一,,3根火线一根零线从主电源引人至观测,、、。,,楼的20V交变电源根据功能需要进行分流并接人相应级别的避雷器如测震地电地磁综2OLE22o50合记录室接人VVOLE38O160一避雷器并按技术要求做好可靠的接地,从变压器过来的电源接人,,避雷器(主电源的采用恺装电缆按有关要求埋设以下相仿在此略)见图3。

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