地震台站综合防雷系统工程探索

黄金光

摘要：地震台站担负着在地震来临之前，对地震活动、地震前兆异常的监视、测量的重要任务，地震台站的安全运行易受到自然灾害特别是雷击的影响，因此防雷是地震台站的一项重要任务。地震台站的防雷是一个系统工程，每个环节都有它的科学性，只有坚持以科学的态度认真地把握好每个细节，防雷设施才能抵御雷电或避免雷电所带来的灾害。本文以灵山地震台防雷系统为例，重点探讨了灵山地震台防雷工程方面的防雷措施，并且提出了有效的建议，减少雷电的损失，为地震台站仪器设备安全运行保驾护航。

关键词：地震台；综合防雷；防雷工程

一、前言

1、雷电的形成及其危害

雷电发生的主要原因是云层与大地之间的放电，即地闪，当发生地闪时，其所产生的电流由云层中释放到地面，而在其释放通道上就可能造成危害，这就是雷击灾害。分为两种：一种是直接雷击，即雷直接打到建筑物上，发生的热效应作用和电动力作用；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应作用和电磁场感应作用。

雷电流的热效应作用主要表现在雷电流通过导体时产生出大量的热能，此热能能使金属熔化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。雷电流的机械力作用能使被击物破坏，这是由于被击物缝隙中的气体在雷电流作用下剧烈膨胀、水分急剧蒸发而引起被击物爆裂。

2、易发生雷击地区

雷电易发生在山坡，山脚，或山体至平地拐弯处。

3、灵山地震台情况介绍

灵山地震台地处广西灵山县六峰山脚，是广西壮族自治区观测手段最多，仪器设备最齐全的综合性观测台站，建台40多年来，虽然采取了一些防雷措施，但效果不好，应变仪，地倾斜仪，重力仪最易遭受雷击，近年来，地震仪器设备每年被雷击坏3至5次。

4、地震台站雷击状况

地震台站的仪器设备大多数安装在山坡，山脚处的洞室里，容易遭受雷击。如何做好地震台站的防雷工作，使地震仪器设备避免雷击，是提高地震观测资料质量的关键。下面把灵山地震台的防雷经验与大家进行交流，促进地震台站的防雷工作。

二、灵山地震台防雷工程

2014年，灵山地震台进行台站环境优化改造，安排实施了防雷工程。我们邀请了中国地震局的防雷专家、气象部门防雷专家对我台进行考察和设计防雷方案，并指导防雷工程的实施。2014年10月开工，2014年12月完成了防雷工程，2015年初通过主管部门验收合格。防雷工程包括仪器设备防雷工程和建筑物防雷工程两部分，下面着重介绍仪器设备防雷工程。

1、用铠装电缆埋设供电线路

市电进入台站配电房前，在离台站配电房100米处，供电线路采用铠装电缆埋地，铠装电缆底下用角钢和扁钢铺设防雷地网。

2、埋设合格的防雷地网

（1）台站院内防雷地网：用角钢和扁钢焊接防雷地网，然后埋地，该地网用于测震观测仪、应变观测仪、气象三要观测素仪及台站办公设备。（2）山洞防雷地网。我台的地倾斜观测仪、重力观测仪放置在离台站办公楼260米远的山洞里，由于条件所限，山洞周围是石头，一直找不到一块空地搞合格的防雷地网。经多次考察，我们终于在山洞附近找到了一口池塘，该池塘常年有水，池塘边是埋设防雷地网的理想场所。我们用角钢和扁钢沿池塘边埋设防雷地排，然后用扁钢把防雷地排连接起来，组成防雷地网。经气象部门检测，这两个防雷地网的接地电阻均小于4欧姆，符合国家标准。

3、用铠装电缆埋地供电

从办公楼配电箱至山洞仪器室长达260米，沿着山脚用铠装电缆埋地供电。地埋线路不用电杆、瓷绝缘子、横担、拉线等材料（仅有一些石头地面需要少量的沙、水泥），不仅可以节约大量的钢材、水泥，同时可以有效的避免雷电等自然灾害的侵袭。

4、实行强、弱电分离，仪器信号线单独套管埋设。这样，既使仪器信号避免强电流产生的磁场干扰，又起到防雷的作用。

5、安装防雷预警系统

在办公楼配电箱前安装一个防雷预警系统。雷雨天气时，天空中的电荷发生变化，当台站附近上空的电荷密度达到一定浓度时，即将发生雷电，在雷电发生前，防雷预警系统发出预警，自动切断外电源，转换为UPS电源供电。

6、安装电涌保护器和D级防雷插座

在终端设备前安装电涌保护器和D级防雷插座。安装D级防雷插座为计算机、监视器和打印机等终端设备特别设计、制造的精密浪涌保护产品，可对所有插座连接的终端设备提供保护。D级防雷插座保护电路由气体放电管和压敏电阻组成，通过内置的温度保险丝进行持续的监控。当绿色的LED亮起，显示防雷插座处于良好状态，如果出现故障，红色的LED会亮起，绿色的LED灭掉，同时伴有一持续的声音信号，以提醒相关维护人员更换。

D级防雷插座安装非常简单，只需将它的插头直接插入电路上的插座，然后我们就可以将设备的插头插入D级防雷插座内即可。需要注意的是，必须确保防雷插座有良好的接地。

该系统安装以来防雷效果良好，今年我台未发生雷击坏仪器设备现象，这是灵山地震台三十年来未有过的。

三、地震台防雷技术探讨

1、直击雷防护技术

主要的防护装置为避雷针、引下线、接地装置等，以常规的方式布设这些防护装置，在出现强雷电时，将大量的雷电流引至地底，一般二类装置的建筑物，都需要做好直击雷的防护布置措施。

2、雷击电磁脉冲防护

雷击产生的雷电波，对计算机和电子设备系统有直接影响，要求做好雷击电磁脉冲的防护措施。具体的方法是：有配电房条件的情况下，可在配电柜里面布置电源线路的电涌保护设备，电涌保护设备的选择，要根据被保护对象的电压、电流情况等进行确定，如果属于计算机系统设备，还需要考虑设备的插入损耗和接口类型等。

3、等电位连接

雷电出现后，电位差是必然发生的现象，此时需要进行等电位的连接，借助电压保护器，完成电源、信号等线路的点位连接。在连接的过程中，按照被保护的界面顺序，兼顾局部的细节性连接，譬如金属机柜、静电地板支架等。

4、信息化技术的引入

与传统防雷措施不同的是，目前防雷技术已经开始引入信息化技术，要求将整个防雷工程视为防治结合的网络结构，不仅扩大了防护的覆盖面，而且要求控制好各个雷击信息的传输点，囊括了隐蔽工程位置的保护，可保证信息网络结构的完整性，使得防雷技术的时效性特征更为突出。

5、技术协调链

为提高防雷设备的耐久性，在安装防雷设备的每个阶段，都要建立技术协调链，考虑设备之间性能的互补，同时通过技术協调链，查找是否存在防雷布置的漏洞，尽量减少工程的防雷盲区，让每个防雷设备，都能够发挥应有的技术性能。

四、结束语

雷电给我们的生活带来了很多危害，在防雷建设中，必须进行全面的防雷设计与施工，重点考虑防雷接地效果及防雷击措施等方面，同时，还应积极采用可靠的新技术以更有效地消除雷害。地震台站的防雷保护是一项长期的研究探索工作，由于雷击发生情况的多变性和涉及外在因素较多，因此，必须根据现场情况做详细的分析，区分每种技术措施的针对性和有效性，因地制宜地采取不同的防雷手段。相信随着科学的发展，针对地震台站的防雷研究将会更加丰富。只有这样才能保证地震台站的安全运行，保证人们的生命财产安全。

参考文献：

[1]沙万乾.信息时代的防雷技术[J]；电信技术，2003，（04 ）

[2]戴进飞，杨福志.现代防雷技术的工程设计要点[J].中国住宅设施，2009，（08）

[3]谢庆华，刀一峰，洪新建.防雷保护及等电位接地的探讨与应用[J].广东输电与变电技术，2007，（03）.