我們國家的地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程,在2010年1月22日已經(jīng)啟動(dòng),是測(cè)震臺(tái)網(wǎng)和強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)的融合、是測(cè)震學(xué)和工程學(xué)的結(jié)合,地震預(yù)測(cè)利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS) 基準(zhǔn)站組成的陸態(tài)網(wǎng)絡(luò),獲取地殼運(yùn)動(dòng)細(xì)部特征。地震烈度速報(bào)與預(yù)警基準(zhǔn)站(地震觀測(cè)臺(tái)站)建于戶外,一般建立在偏遠(yuǎn)山區(qū)或者半山坡,分為地面基準(zhǔn)站和井下基準(zhǔn)站兩類,一般建設(shè)在用背山面水的地形位置上,采用地面觀測(cè)方式。地震臺(tái)站自身建筑物不高,周圍地理環(huán)境空曠,如果臺(tái)站遭受雷擊時(shí),其接閃點(diǎn)也會(huì)比較低,如果是有人值守的臺(tái)站,則工作人員會(huì)很明顯感覺到雷擊就發(fā)生在頭頂周圍。隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前大多數(shù)臺(tái)站為多觀測(cè)項(xiàng)的綜合臺(tái)站,地震觀測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用了數(shù)字技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù),隨數(shù)字化程度和綜合化觀測(cè)程度的不斷提高,雷擊引起的過電壓、過電流會(huì)造成觀測(cè)中斷和儀器設(shè)備損壞。雷擊已成為影響臺(tái)站穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。
根據(jù)DB/T 60-2015《地震臺(tái)站建設(shè)規(guī)范 地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站》標(biāo)準(zhǔn)中的要求:臺(tái)站防雷應(yīng)按GB 50057-2019中第二、三類工業(yè)建筑物設(shè)防,并依據(jù)雷擊次數(shù)確定設(shè)防類別;臺(tái)站中專用觀測(cè)室內(nèi)的電子信息系統(tǒng)防雷,應(yīng)參照 GB 50343-2012 的規(guī)定設(shè)防。由此可見,地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站應(yīng)按相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)要求,運(yùn)用綜合雷電防護(hù)技術(shù)措施,從直擊雷、感應(yīng)雷防護(hù),電磁脈沖感應(yīng),等電位連接,綜合布線及屏蔽,接地裝置等技術(shù)措施進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和施工,才能有效的做到對(duì)地震臺(tái)站觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行整體雷電防護(hù)。
1、 直擊雷防護(hù)
地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站的外部防雷措施,宜采用裝設(shè)在建筑物上的接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿,也可采用由接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿混合組成的接閃器。接閃網(wǎng)、接閃帶沿屋角、屋脊、屋 檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè),并應(yīng)在整個(gè)屋面組成不大于10m×10m或12m ×8m的網(wǎng)格,接閃器之間應(yīng)互相連接。
專設(shè)引下線不應(yīng)少于 2 根,并應(yīng)沿建筑物四周和內(nèi)庭院四周均勻?qū)ΨQ布置,其間距沿周長計(jì)算不宜大于18m。
外部防雷裝置的接地應(yīng)和防雷電感應(yīng)、內(nèi)部防雷裝置、電氣和電子系統(tǒng)等接地共用接地裝置,并應(yīng)與引入的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設(shè)接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。
2、 感應(yīng)雷防護(hù)
(1)電源線路雷電防護(hù)
地震烈度速報(bào)與預(yù)警基準(zhǔn)站的電源防雷系統(tǒng)要求在臺(tái)站安裝多級(jí)防雷保護(hù)。
① 低壓電源線路引入臺(tái)站的總配電箱、配電柜處裝設(shè)Ⅰ級(jí)分類試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器。浪涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值應(yīng)≤2.5kV,每一保護(hù)模式的沖擊電流值≥12.5kA(10/350μs)。
② 當(dāng)外部低壓交流電直接進(jìn)入到觀測(cè)房的配電房時(shí),選用Ⅰ級(jí)分類試驗(yàn)加Ⅱ級(jí)分類試驗(yàn)組合在一起的多級(jí)(B+C級(jí))電源浪涌保護(hù)器安裝在觀測(cè)設(shè)備的電源進(jìn)線端。
③ 臺(tái)站觀測(cè)室的配電箱裝設(shè)Ⅱ級(jí)分類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器,其標(biāo)稱放電電流≥40kA(8/20μs)。
④ 臺(tái)站觀測(cè)室穩(wěn)壓電源或UPS前端裝設(shè)Ⅱ級(jí)分類試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器,其標(biāo)稱放電電流≥20kA(8/20μs)。
⑤ 臺(tái)站觀測(cè)室精密電子設(shè)備,例如地震觀測(cè)儀器設(shè)備前端裝設(shè)的電涌保護(hù)插座(標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜機(jī)架式防雷PDU),其標(biāo)稱放電電流≥10kA(8/20μs)。
(2)天饋信號(hào)防雷器雷電防護(hù)
地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站的數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要有:地震數(shù)據(jù)采集器、地震計(jì)、地面震動(dòng)觀測(cè)儀等,這些設(shè)備前段采集數(shù)據(jù)的傳感器與儀器主機(jī)不在同一座房間內(nèi),即系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備將數(shù)據(jù)經(jīng)連接線傳輸?shù)接^測(cè)房內(nèi)數(shù)據(jù)接收主機(jī)時(shí),則數(shù)據(jù)接收主機(jī)側(cè)應(yīng)安裝信號(hào)浪涌保護(hù)器,如果前端采集數(shù)據(jù)設(shè)備側(cè)有電流信號(hào),則前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備側(cè)也應(yīng)安裝信號(hào)浪涌保護(hù)器。
對(duì)于一些專用接頭的設(shè)備,應(yīng)根據(jù)信號(hào)設(shè)備的接口特點(diǎn)設(shè)計(jì)專用的信號(hào)浪涌保護(hù)器。例如:地震數(shù)據(jù)采集器,其接口接插件需采用GJB598II系列(與MIL-C-26482II兼容)圓形插頭,則對(duì)應(yīng)信號(hào)電涌保護(hù)器的接口應(yīng)符合該設(shè)備的接口要求。
(3)視頻監(jiān)控設(shè)備雷電防護(hù)
地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站的室外視頻監(jiān)控設(shè)備(攝像頭),其交流220V供電線路、信號(hào)線路(同軸電纜、RS485通信控制信號(hào))通過多芯電纜,或者通過網(wǎng)絡(luò)線,將視頻信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸至觀測(cè)室的控制主機(jī),進(jìn)行集中監(jiān)控。
為了防止室外視頻監(jiān)控設(shè)備因?yàn)槔纂姰a(chǎn)生的感應(yīng)過電壓和過電流,在所有視頻監(jiān)控設(shè)備的電源線入口、信號(hào)線連接的設(shè)備兩端均應(yīng)安裝對(duì)電源和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)的二合一組合電涌保護(hù)器。
3、 接地、屏蔽和等電位連接技術(shù)
地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站采用共用接地方式,地網(wǎng)的接地電阻按國標(biāo)規(guī)定要求宜不大于4Ω。地網(wǎng)接地電阻可以通過外延增加接地網(wǎng)尺寸、接地體埋于較深的低電阻率土壤中、降阻劑、敷設(shè)電解地極、換土等方法使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。接地裝置埋在土壤中的部分,其連接宜采用放熱焊接;當(dāng)采用通常的焊接方法時(shí),應(yīng)在焊接處做防腐處理。
地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站觀測(cè)室中所有的設(shè)備的大尺寸金屬件都應(yīng)等電位連接在一起, 并應(yīng)與防雷裝置相連。在觀測(cè)室內(nèi),采用屏蔽電纜時(shí)其屏蔽層應(yīng)至少在兩端,在防雷區(qū)交界處做等電位連接,系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時(shí), 應(yīng)采用兩層屏蔽或穿鋼管敷設(shè),外層屏蔽或鋼管應(yīng)至少在兩端,并在防雷區(qū)交界處做等電位連接。
從外部進(jìn)入觀測(cè)室外部的連接線路,若無屏蔽層,線路應(yīng)敷設(shè)在金屬管、 金屬格柵或鋼筋成格柵形的混凝土管道內(nèi)。金屬管、金屬格柵或鋼筋格柵從一端到另一端應(yīng)是導(dǎo)電貫通,并應(yīng)在兩端分別連到觀測(cè)室的等電位連接排;若有屏蔽層,屏蔽層的兩端應(yīng)連到觀測(cè)室的等電位連接排。
4、 智能防雷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)于處在偏遠(yuǎn)地區(qū),特別是無人值守的地震烈度速報(bào)與預(yù)警臺(tái)站,可增設(shè)整體智能防雷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。地凱防雷設(shè)計(jì)的整體智能防雷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是運(yùn)用新技術(shù)的智能防雷模塊和多種傳感器的組合,由雷電預(yù)警、在線接地電阻監(jiān)測(cè)、電涌保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等幾個(gè)方面組成,給系統(tǒng)提供對(duì)電涌保護(hù)器、雷電預(yù)警裝置、臺(tái)站接地電阻等的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集,能實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接地電阻變化情況和自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電涌保護(hù)器的工作狀態(tài),迅速檢測(cè)到設(shè)備的雷擊情況,并有報(bào)警顯示功能。
結(jié)束語
我國在2015年已經(jīng)全面啟動(dòng)國家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程,該項(xiàng)目建成后在全國形成分鐘級(jí)地震烈度速報(bào)能力,計(jì)劃將在2023年在全國形成地震預(yù)警能力。在地震觀測(cè)中,地震臺(tái)站的雷電防護(hù)是一項(xiàng)重要任務(wù)。地震臺(tái)站的防雷是一個(gè)系統(tǒng)工程,只有用專業(yè)的方式方法,認(rèn)真把握好每個(gè)防雷技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn),防雷設(shè)施才能有效抵御雷電或避免雷電所帶來的災(zāi)害。地凱防雷將會(huì)用32年的防雷經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí),為地震臺(tái)站儀器設(shè)備安全運(yùn)行保駕護(hù)航。
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