地震預(yù)警基準(zhǔn)站的智能防雷，防雷工程解決方案

我們國(guó)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(hù)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(lèi)，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?chē)乩憝h(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(jué)到雷擊就發(fā)生在頭頂周?chē)ｋS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(guò)電壓、過(guò)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(lèi)工業(yè)建筑物設(shè)防，并依據(jù)雷擊次數(shù)確定設(shè)防類(lèi)別；臺(tái)站中專(zhuān)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(jiàn)，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(xiàn)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(zhuān)設(shè)引下線(xiàn)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(chēng)布置，其間距沿周長(zhǎng)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(xiàn)做等電位連接。外部防雷裝置的專(zhuān)設(shè)接地裝置宜圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

2、 感應(yīng)雷防護(hù)

（1）電源線(xiàn)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(xiàn)路引入臺(tái)站的總配電箱、配電柜處裝設(shè)Ⅰ級(jí)分類(lèi)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）。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

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(lèi)試驗(yàn)加Ⅱ級(jí)分類(lèi)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(xiàn)端。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

③ 臺(tái)站觀測(cè)室的配電箱裝設(shè)Ⅱ級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電涌保護(hù)器，其標(biāo)稱(chēng)放電電流≥40kA（8/20μs）。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

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(lèi)試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，其標(biāo)稱(chēng)放電電流≥20kA（8/20μs）。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

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(chēng)放電電流≥10kA（8/20μs）。

信號(hào)浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

（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(xiàn)傳輸?shù)接^測(cè)房?jī)?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。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

對(duì)于一些專(zhuān)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(zhuān)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。

防雷接地。防雷

信號(hào)浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器，防雷器，SPD

（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(xiàn)路、信號(hào)線(xiàn)路（同軸電纜、RS485通信控制信號(hào)）通過(guò)多芯電纜，或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)，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(guò)電壓和過(guò)電流，在所有視頻監(jiān)控設(shè)備的電源線(xiàn)入口、信號(hào)線(xiàn)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(guó)標(biāo)規(guī)定要求宜不大于4Ω。地網(wǎng)接地電阻可以通過(guò)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(xiàn)路，若無(wú)屏蔽層，線(xiàn)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(wú)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(xiàn)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(yǔ)

我國(guó)在2015年已經(jīng)全面啟動(dòng)國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程，該項(xiàng)目建成后在全國(guó)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(guó)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(zhuān)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(lái)的災(zāi)害。地凱防雷將會(huì)用32年的防雷經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)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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審核編輯黃昊宇