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地震台站观测系统布线及防雷技术要求

 

防雷摘要地震台站观测系统布线及防雷技术要求.pdf

防雷电危害技术要求
由于地震观测工作的特殊性,每年全国各地台网总是不同程度地受到雷击影响,造成观测中断 和仪器设备损坏。随着台网的扩大、数字化程度和综合化观测程度的不断提高,雷击已成为影响台 站长期稳定运行和造成仪器设备损毁的重要因素之一。防雷是地震台站能否产出连续、稳定、可靠 的数据资料的关键环节。
本章主要参考标准《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94)、《建筑物电子信息系统防雷技术规
范》(GB 50343-2004)、《通信局(站)雷电过电压防护工程设计规范》(YD/T 5098-2001)、《电子信
息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)、《移动通信基站防雷与接地设计规范》(YD 5068-98)。

7.2 防直接雷击技术要求
7.2.2 接闪器应采用避雷带,如果采用独立避雷针,则避雷针必须距离被保护建筑物 3m 以上,而且
避雷针必须用独立的地网,该地网距离地震观测仪器设备地网 5m 以上(我们不建议采用独立避雷针,
因为这样反而增加了本地落雷的几率)。GM3/GM4/M15 等磁性测量仪器观测房必须用铜材作为接闪
器。地震台站防直接雷击装置应该按照《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94)规定的“二类防雷
建筑物”来设计,目前部分台站安装了独立的避雷针,但安装的避雷针不符合上述规范中的第三章
的第二节要求,这样不是“避雷”了而是“引雷”,大大增加了地震台附近落雷的几率,引发雷电感
应,应该整改。磁性测量仪器附近不能有大件的钢材等磁性材料,所以必需用铜材。

7.3 配电线路防雷技术要求
7.3.3 观测房的稳压电源(连同 UPS)配电输入端安装标称放电电流不小于 20KA(8/20µs)的防雷
插座,参照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB 50343-2004)第 5.4 条与《建筑物防雷设计
规范》(GB 50057-94)的第 6.4.5~6.4.9 条,两个标准规定的参数有些差异,我们取中间值。因为
防雷插座具有安装灵活方便,没有退耦距离要求等特点,非常适合地震台站仪器室使用。
7.3.5 无人职守的小地震台,外接交流电直接进入到观测房,室内面积较小,基本没有电源防雷所
需要的退耦距离(至少 5m),按照常规安装三级防雷非常困难。根据以往的经验作简易的三级防雷
设计为:配电处安装标称放电电流不小于 80KA(8/20µs)的电源防雷器(此处为第一级交流电源防
雷),第二与第三级防雷都采用防雷插座,防雷插座的优点是没有退耦距离要求,地震观测仪器的电
源插头插在第三级的防雷插座上。这样的配置符合国标《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94)。

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7.3.7 山洞一般有几十米到 100 米以上深,因为雷电是脉冲波,地线超过 30 米,效果就比较差,因
此,山洞内没必要单独拉地线,可参照《移动通信基站防雷与接地设计规范》(YD 5068-98)的 4.3.2
条。
7.3.9 防雷器的残压各标准要求不同 ,国家标准 《建筑物电子信息系统防雷技术规范 》(GB
50343-2004)与《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94)᳔低残压要求是 1500V,而通信等行业标
准要求残压不高于 1000V。防雷器的残压也不能要求太低,因为残压与᳔高工作电压是成正比的,
残压低则᳔高工作电压低,᳔高工作电压低很可能电网波动时防雷器频繁动作造成系统不稳定和防
雷器自损。
7.3.10 防雷器串联空气开关主要是为方便维护,并且防止短路故障。
7.3.11 目前部分地震台站在雷雨前关闭交流电源用 UPS 或电池供电来防止雷击,这一措施在某种程 度上能有效的防止雷电从电源线路进入损坏观测仪器,特别是对那些雷击直接落在电源线上的近距 离直接雷击效果明显。切断外部交流电不但可以防止雷电直接进入仪器设备,而且可以防止雷电流 在室内产生电磁场(断开交流电或断开某些线路来防雷电入侵已经在其它行业中开始应用,取得了 较好的效果)。但是,关闭交流电源并不能说不需要在电源线路上安装防雷装置了,因为线路感应还 存在,地线对电源线之间的雷击过电压还存在。

7.4 信号线路防雷技术要求
7.4.1 室外连接线路不论是埋地还是架空都可能感应到雷电,只是感应的强度不同而已,因此,所 有标准都规定室外线路的一侧或两侧必须安装信号防雷器
7.4.2 地电阻率测量仪的连接线架空距离很远而且是裸露的导线,可能遭直接雷击,所以需要安装 两级信号防雷器。
7.4.3 部分地震台站的建筑物是老式的非钢筋混土结构,雷击时室内电磁场非常强,因此,防雷时 应分别对待,本条参照《通信局(站)雷电过电压防护工程设计规范》(YD/T 5098-2001)的 3.2.4 条,其参数根据地震台站以往雷击情况与地震仪器的特点进行了调整。
7.4.5 山洞内的地线距离地网较远,效果很差,因此,山洞内的防雷器可以不接地只做横向保护, GM3 等磁性仪器的放大器因防止干扰也可以只做横向保护。
7.4.7 电信过来的 DDN 线、PSTN 线很容易引雷,而一般的 MODEN 的通信接口的耐过电压能力差,因
此,建议安装两级防雷器。CDMA、GPRS 等天线安装在室外,则在仪器侧的高频馈线上应安装相应的
防雷器。

7.4.8 传感器的模拟量输入端一般不适合后加防雷器,为避免影响测量精度,因此,建议其自身具 备一定的耐过电流能力。
7.4.9 因为钻孔测量仪器的传感器集成了信号放大器,安装在深井内不方便更换,因此,建议其自 身具备一定的过电流能力。
7.4.10 室外通信线路不论是埋地还是架空都可能感应到雷电,只是感应的强度不同而已,因此,所 有标准都规定室外线路必须安装信号防雷器。
7.4.11 部分地震台站的建筑物是老式的非钢筋混土结构,雷击时室内电磁场非常强,因此,防雷时 应分别对待,本条参照《通信局(站)雷电过电压防护工程设计规范》(YD/T 5098-2001)的 3.2.4 条,其参数根据地震台站以往雷击情况与地震仪器的特点进行了调整。
7.4.12 信号防雷器的放电电流各标准要求差别很大,因为地震台站的雷电环境恶劣,我们要求相对 高些。横向保护是线与线之间的保护,纵向保护是线对地之间的保护。

7.5 抗雷电电磁干扰技术要求

7.5.3 建议尽可能套金属管埋地铺设,以加强电磁屏蔽效果。
7.5.5 仪器设备多,静电积累的几率大,安装防静电地板,可以有效地防止静电。
7.5.8 电涌保护器(SPD)的进线与出线分开是为防止进线(没被保护)干扰出线(被保护)。
7.5.9 如果仪器观测室在多层的高楼内,则仪器观测室宜设在多层高楼的低楼层内。按照“法拉第
笼”理论,建筑物的᳔顶层室内电磁场᳔强,᳔底层᳔弱,因此,建议仪器设备᳔好安装在低楼层
内。