莆田地震台防雷方案设计

蔡佩蕊　陈伟　吴劲柏　沈健健　李毅伟

摘  要：雷电危害是影响地震台站观测数据质量的一个重要因素，对台站进行雷电防护有重要的意义[1-4]。文章参照相关规范，综合考虑配电系统、通信和信号线路、地网改造、线路电磁屏蔽等影响因素，并结合台站自身特点，制定出莆田地震台防雷方案。

关键词：防雷;地震台站;雷电

中图分类号：TU895 文献标志码：A         文章编号：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 台站雷害与雷击隐患概述

1.1 雷击对地震台站的危害

雷电是常见的自然灾害之一。雷电是一种强电磁干扰源，它以不同途徑侵入电子设备内部电路，轻则干扰设备的正常运行，导致电路的误动作，重则使电子设备局部损坏或整机报废。目前，我国地震前兆台站已基本完成数字化改造及升级，每年雷雨季节，数字化观测设备都不同程度地受到雷电影响，及时采取防护措施，有利于提高前兆观测数据的连续性、可靠性，具有重要意义。

1.2 莆田地震台主要雷击隐患分析

莆田地震台为形变观测台，仪器主要安置在山洞，为保障地震观测工作的符合规范，拟对台站观测系统进行防雷改造，避免可能出现的雷击损坏仪器设备的危害，并同时保证了地震台监测工作正常进行。莆田地震台无电源线路避雷防护措施，台内仪器设备存在雷击隐患，具体的雷击隐患如下。

（1）配电线路防护无措施。

（2）数据采集线路无防护设施。

（3）仪器设备存在雷击电磁干扰。

（4）接地连接等电位不规范。

2 台站防雷设计目的及参考标准

2.1 台站防雷设计目的

莆田地震台为形变观测台，目前台内主要仪器设备有：水管仪、伸缩仪、垂直摆、钻孔体应变仪、GPS观测仪、重办仪及气象三要素仪等，其他设备有：计算机、网络交换机、路由器等。本次防雷设计目的是使这些设备基本免受雷击干扰，确保其安全稳定运行。

2.2 设计参考标准

本方案参考的主要标准有：

GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》

GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》

由于目前没有地震台仪器设备防雷的行业标准，相关国家标准在地震台防雷设计中未具备可操作性，因此，上述的标准仅作为设计参考。

3 台站避雷地网建设情况的落实

地震台主楼原建设有地网，相关情况及接地电阻等，莆田地震台予以落实;地震台山洞新建了一地网，相关文件及接地电阻也应落实。地网合格且符合条件后，方进行下一步工作。

4 地震台雷击防护改造方案

综合考虑配电系统、通信和信号线路、地网改造、线路电磁屏蔽等影响因素，并结合台站自身特点，制定出莆田地震台防雷方案，见图1。

4.1 配电线路防护

配电线路三级防护设计，按照140kA，80kA，10kA配置，具体方案如下。

（1）台站配电房配电安装第一级三相电源防雷器，LT-MB25/4，共计1台（带支架）。

（2）台机房配电安装第二级三相电源防护，PB6-80-3S一台;台站主楼配电旁边安第二级电源防护，PB6-80-1S一台;山洞内仪器端供电安装第二级电源防护，PB6-80-1S一台。共计3台（配箱子）。

（3）台机房内的UPS、所有观测仪器、电脑、网络设备的电源线都安装第三级电源防雷插座LT-PS6十台;洞口观测房所有观测仪器、网络设备的电源线都安装第三级电源防雷插座LT-PS6 两台，共计12台。

4.2 信号线路防护

（1）台内的WYY-1型气象三要素仪的数据采集线（气温与雨量输入）安装专用的信号防雷器，气温输入防雷器型号为：LT-PTH-5HK，共1台，雨量输入防雷器型号为：LT-PTH-4HK，共1台。

（2）洞口观测房内的数据采集线安装专用VP-宽频带倾斜仪的2个分量信号防雷器，型号为LT-VP-6HK，共计2台;山洞内传感器接口安装VP-宽频带倾斜仪的2个分量信号防雷器，型号为LT-DSQ-6HK/H，共2台。

（3）洞口观测房内的数据采集线安装专用DQS-水管倾斜仪的3个分量信号防雷器，型号为LT-DSQ-DB15，共计2台;山洞内传感器接口安装DQS-水管倾斜仪的6个分量信号防雷器，型号为LT-DSQ-7HK/H，共6台。

（4）洞口观测房内的数据采集线安装专用SS-Y铟瓦棒伸缩仪的3个分量信号防雷器，型号为LT-SSY-5HK，共计3台，山洞内传感器接口安装SS-Y铟瓦棒伸缩仪的3个分量信号防雷器，LT-SSY-5HK/H，共3台。

（5）机房内的数据采集线安装专用TJ-Ⅱ体积式钻孔应变仪信号防雷器，型号为LT-TYB-7HK，共计1台;辅助水位气压信号防雷器，型号为LT-TYB-5HK;辅助气温信号防雷器，型号为LT-TYB-3HK。

4.3 莆田台电磁屏蔽

电磁屏蔽有线路屏蔽与仪器设备信号线路屏蔽等措施，线路的屏蔽层良好接地，仪器设备尽可能摆放在室内中间且远离窗口的位置，减少雷击电磁场的干扰。仪器设备的机柜等良好接地，做到良好屏蔽作用。

4.4 接地与等电位

观测用LT-AZ-19设置接地母排，将台内所有仪器设备、机柜、防雷器插座等地线就近接到该母排。接地线用不小于6mm2的多股铜导线，接地线采用线耳连接工艺。

4.5 地网引出线工艺

山洞地网的引出端子均不规范，仅采取铁质材料连接，改造为铜质材料，且采用铜铁焊工艺焊接。

5 结束语

由于雷电危害方式的多样性和特点，没有一种产品或者技术可以确保百分百的防患雷击，防雷措施要结合本地的实际情况进行综合布设。方案设计主要从避雷地网、配电系统、弱电系统、综合布线等方面入手。

参考文献：

[1]全建军，林慧卿，陈美梅，等.数字化地震前兆台站防雷措施探讨[J].华南地震，2018，38（01）：61-70.

[2]李璘，汤长江，杨学慧.永胜地震台远程防雷控制装置的设计与应用[J].智能城市，2018，4（17）：29-30.

[3]朱振家，田洁.天水数字测震台防雷方案设计及应用[J].甘肃科技，2018，34（20）：72-73.

[4]瞿旻，居海华，戴波，等.江苏省数字地震台站防雷改造工程效果分析[J].华南地震，2013，33（03）：99-104.