離石中心臺(tái)防雷措施系統(tǒng)檢測(cè)與維護(hù)

王曉霞 薛生瑞 高翠珍 薛錦明 閆美蓉 郭 宇

1.山西省地震局離石中心地震臺(tái) 2.山西省地震局大同中心地震臺(tái) 3.山西省地震局定襄地震臺(tái)

地震儀器是用來(lái)監(jiān)測(cè)地球活動(dòng)的精密電子儀器，在地震前兆監(jiān)測(cè)中發(fā)揮重要作用。防雷裝置安全檢測(cè)工作及日常維護(hù)是確保地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)的順利運(yùn)行和地震監(jiān)測(cè)資料連續(xù)可靠的重要保證。

1 北武當(dāng)臺(tái)概況和防雷措施簡(jiǎn)介

1.1 北武當(dāng)臺(tái)概況

北武當(dāng)觀測(cè)站位于山西省呂梁市方山縣北武當(dāng)鎮(zhèn)武當(dāng)村東北1.2km處的北武當(dāng)山山腳下，海拔高程1420m。北武當(dāng)觀測(cè)站地貌花崗巖地區(qū)典型地貌形態(tài)，地質(zhì)環(huán)境位于關(guān)帝山強(qiáng)烈隆起區(qū)，該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來(lái)以持續(xù)抬升為主。斷塊內(nèi)差異運(yùn)動(dòng)極弱，屬穩(wěn)定的新單元構(gòu)造。觀測(cè)項(xiàng)目有區(qū)域測(cè)震、水管傾斜儀、伸縮儀、水平擺傾斜儀、應(yīng)變儀、氣象三要素，信息節(jié)點(diǎn)交換機(jī)、UPS等電子設(shè)備儀器[1]。

1.2 北武當(dāng)觀測(cè)站防雷系統(tǒng)措施簡(jiǎn)介

離石中心地震臺(tái)北武當(dāng)觀測(cè)站防雷系統(tǒng)是由防直擊雷、建筑物防雷、電源進(jìn)線(xiàn)防雷、通訊線(xiàn)路防雷、接地技術(shù)防雷系統(tǒng)構(gòu)成的，如下圖[2]。

圖 北武當(dāng)臺(tái)避雷系統(tǒng)示意圖

（1）雷擊電磁脈沖的防護(hù)措施。雷擊電磁脈沖（LEMP）所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)侵入通道疊加在線(xiàn)路信號(hào)上產(chǎn)生瞬間高電壓，會(huì)擊毀各類(lèi)用電設(shè)備和微電子芯片，離石臺(tái)防雷工程時(shí)安裝了接地體地埋深度為2m面積為8m2接地防雷網(wǎng)共用接地防雷，建10m高的避雷針（接閃器）。利用建筑物的基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)作為共用接地系統(tǒng)，接地體的接地電阻小于4Ω。達(dá)到建筑物防雷要求。

（2）電源系統(tǒng)的防雷防護(hù)措施。當(dāng)高壓380V線(xiàn)路進(jìn)入變壓器后，從變壓器到洞口配電柜地埋鎧裝皮電纜接入，在距洞口觀測(cè)室院內(nèi)配設(shè)總配電箱，采用三相四線(xiàn)制，安裝一套60kA的三相電涌保護(hù)器SPD1（型號(hào)為L(zhǎng)PT380-60，作為一級(jí)保護(hù)）和一套40kA的三相電涌保護(hù)器SPD2（作為二級(jí)保護(hù)）。在洞口觀測(cè)室內(nèi)配電柜輸入端，安裝一套20kA三相雷電通流容量作為三級(jí)保護(hù)，在UPS電源后或設(shè)備前安裝一雷電通流5kA的單相電涌保護(hù)器SPD4，作為四級(jí)精細(xì)保護(hù)。還可以增加防雷插座等，這樣就有效保護(hù)了地震監(jiān)測(cè)設(shè)備電源防雷。

（3）屏蔽措施。屏蔽是減少電磁干擾的基本措施，具體采取以下措施：外部屏蔽措施由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋以及洞室外的接閃器這些自然構(gòu)件組成的。洞室內(nèi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備在使用非屏蔽電纜入戶(hù)前穿金屬管并埋入地中的線(xiàn)路敷設(shè)于合適的路徑、線(xiàn)路穿鐵管屏蔽、必要時(shí)采購(gòu)屏蔽電纜，這些措施形成一個(gè)格柵形大空間屏蔽，極大改善電磁環(huán)境。形成了很好的電磁屏蔽措施。

（4）等電位連接與共用接地。等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護(hù)措施之一。按規(guī)范要求設(shè)計(jì)，避雷接地網(wǎng)接地電阻＜4Ω，將引進(jìn)入山洞觀測(cè)室的各類(lèi)管線(xiàn)穿入金屬管做屏蔽層、儀器設(shè)備外殼接地機(jī)殼、儀器機(jī)箱、機(jī)架、插座接地、變壓器市電零線(xiàn)與接地網(wǎng)二次接地，洞內(nèi)各儀器室都要進(jìn)行等電位接地。這樣再與雷電防護(hù)區(qū)交界處的接地網(wǎng)做了等電位連接，保證儀器設(shè)備共用接地，形成一個(gè)良好等電位。

2 防雷系統(tǒng)的檢測(cè)

2.1 接地電阻的測(cè)量方法

接地電阻測(cè)量有多種方法和儀器可供選擇，我臺(tái)主要使用的ZC-8型接地電阻測(cè)試儀。對(duì)變壓器接地測(cè)試接地電阻、對(duì)主接地網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試。

根據(jù)要求，儀表上的E端鈕（一般為綠色）接5m導(dǎo)線(xiàn)，P端鈕（一般為黃色）接20m線(xiàn)，C端鈕（一般為紅色）接40m線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)的另一端分別接被測(cè)物接地極E'，電位探棒P'和電流探棒C'，且E'、P'、C'應(yīng)構(gòu)成三角形，其間距為20m。需要注意的是接地棒要插在潮濕的地方，如接地棒所插的地方是干燥、多石或沙質(zhì)地,需要在接地棒周?chē)鷿采献銐虻乃?使接地棒周?chē)靡猿睗?以保持良好的導(dǎo)電率。如遇到混凝土之類(lèi)的硬地面而不能插入接地棒時(shí),可將接地棒置于地面上,然后用布料將接地棒蓋住,再在上面澆水(最好用鹽水),這樣也可進(jìn)行測(cè)量(不能用于瀝青地面)。

2.2 避雷器、線(xiàn)路檢測(cè)內(nèi)容

（1）防雷器工作狀態(tài)檢測(cè)：查看電源防雷模塊、電源防雷箱、防雷插座故障顯示窗口或工作指示燈，防雷器一旦發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)更換，在雷雨天氣過(guò)后也應(yīng)及時(shí)查看。

（2）檢測(cè)防雷器連接線(xiàn)和接地線(xiàn)是否完好或連接松動(dòng)，并及時(shí)更換或緊固。特別是每年開(kāi)春雨季到來(lái)之前，應(yīng)仔細(xì)檢查避雷系統(tǒng)，包括接地網(wǎng)，地線(xiàn)，接地母線(xiàn)是否松脫，銹蝕，接觸不良，同時(shí)測(cè)量接地電阻，做好記錄并與上次結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（3）每次打雷后，都應(yīng)檢查避雷元器件有無(wú)損壞，發(fā)黑，有無(wú)焦糊味，器件部位是否清潔，有無(wú)霉絲、昆蟲(chóng)等，及時(shí)更換有問(wèn)題部件。

(4）定期檢查外線(xiàn)路包括，包括供電系統(tǒng)，避雷接地系統(tǒng)，天線(xiàn)，信號(hào)線(xiàn)，信號(hào)配接箱、外設(shè)等，打雷，刮大風(fēng)，下大雨等異常天氣后都要認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

2.3 接閃器、引下線(xiàn)檢測(cè)內(nèi)容

檢測(cè)接閃器、引下線(xiàn)是否出現(xiàn)變形、松動(dòng)、斷裂、腐蝕嚴(yán)重等顯現(xiàn)，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行修復(fù)或重新安裝。

3 防雷系統(tǒng)的日常維護(hù)[3]

防雷系統(tǒng)的維護(hù)分為周期性維護(hù)和日常性維護(hù)兩類(lèi)。按照省局規(guī)定要求每季度檢查，并按時(shí)上報(bào)巡檢報(bào)告，每年在雷雨季節(jié)到來(lái)之前，應(yīng)進(jìn)行一次全面檢測(cè)。日常性維護(hù)，應(yīng)在每次雷擊之后進(jìn)行。

北武當(dāng)觀測(cè)站位于在雷電活動(dòng)比較強(qiáng)烈的地區(qū)，對(duì)防雷裝置應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行目測(cè)檢查。特別是雷擊或雷電波襲擊時(shí)，由于電流很大,會(huì)產(chǎn)生很高的殘壓,使附近的設(shè)備遭受到反擊的威脅。為了保護(hù)監(jiān)測(cè)儀器的正常運(yùn)行，防雷接地要在瞬間將幾十千安的雷電流泄流到大地，接地電阻越小散流越快，雷擊后高電位保持的時(shí)間就短，危險(xiǎn)性就小，所以接地電阻越小，效果越好，被保護(hù)的對(duì)象就越安全。但由于土壤對(duì)接地裝置具有腐蝕作用，隨著運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，接地裝置已有腐蝕，影響臺(tái)站儀器的安全運(yùn)行。因此，必須大力加強(qiáng)對(duì)地網(wǎng)接地電阻的定期檢測(cè)，使接地網(wǎng)的接地電阻符合要求，從而有效的防止設(shè)備絕緣損壞造成設(shè)備的進(jìn)一步損壞。

3.1 做好防雷裝置檢測(cè)工作的意見(jiàn)和建議

（1）每年定期請(qǐng)有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)防雷檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)防雷裝置，評(píng)估本區(qū)域防雷裝置是否符合國(guó)家規(guī)范要求，應(yīng)每年檢測(cè)一次。

（2）單位應(yīng)設(shè)防雷電災(zāi)害責(zé)任人，負(fù)責(zé)防雷裝置日常維護(hù)和報(bào)檢工作，特別是雷雨季節(jié)應(yīng)定期或不定期檢查安裝在配電系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等強(qiáng)弱電的電涌保護(hù)器運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)損壞時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

（3）應(yīng)采用質(zhì)量和技術(shù)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的防雷設(shè)備、器件、器材，避免使用非標(biāo)準(zhǔn)和無(wú)檢測(cè)合格證的防雷產(chǎn)品和器材。

3.2 日常巡檢工作

（1）檢查各級(jí)避雷器工作情況。不同廠家設(shè)計(jì)的供電避雷器工作狀態(tài)指示燈可能不盡相同，我臺(tái)采用的供電避雷器正常工作時(shí)，顏色顯示是綠色，當(dāng)遭遇雷擊時(shí)，狀態(tài)變?yōu)榧t色。在現(xiàn)場(chǎng)檢查避雷器時(shí)需要詳細(xì)參閱廠家的設(shè)備說(shuō)明書(shū)。

（2）檢查避雷地網(wǎng)接線(xiàn)。在對(duì)臺(tái)站進(jìn)行巡檢時(shí)，一方面要測(cè)量接地電阻，另一方面要檢查避雷接地網(wǎng)和儀器避雷接地之間接線(xiàn)是否牢固、交流插座接地和避雷接地網(wǎng)地線(xiàn)是否牢固、供電避雷器接地孔與扁鐵接線(xiàn)是否牢固、扁鐵與機(jī)柜各個(gè)設(shè)備的避雷接地是否牢固。

（3）檢查防護(hù)接地。儀器外殼接地是否牢固；機(jī)柜接地是否牢固；儀器外殼接地是否和避雷接地分開(kāi)等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)需要高質(zhì)量的觀測(cè)資料，其中數(shù)據(jù)的連續(xù)率、完整率是衡量觀測(cè)資料的重要因素。必須減少不必要的雷擊造成的儀器故障導(dǎo)致缺記，采取合理的措施保障儀器運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)連續(xù)完整。對(duì)于離石臺(tái)來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)日常維護(hù)，特別是雷雨季節(jié)，要增加巡檢的次數(shù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修，消除安全隱患，做到早發(fā)現(xiàn)早整改，避免雷電事故的發(fā)生或減輕雷電災(zāi)害損失。

[1]薛生瑞、徐博、高翠玲,等.山西離石中心地震臺(tái)數(shù)字傾斜儀資料質(zhì)量跟蹤分析[J].山西地震,2013,（4）:14-17

[2]蘇邦禮,崔秉球,吳望平,等.雷電與避雷工程[M].廣州:中山大學(xué)出版社,1996

[3]楊德榮,梁丹.接地電阻測(cè)量中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].氣象研究與應(yīng)用,2007,28（2）:72-74