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地震台站电源系统防雷措施

发表日期:09月20 2020 文章编辑:原创 浏览次数:756次

由于电源系统的架空导线须穿越旷野,很容易遭受雷击。据调查显示,80%的雷击事故都是从供电线路中侵入的。因此,地震台站的电源系统防雷措施是非常重要的,各级浪涌保护器的配置之外还有哪些防雷措施呢?今天钧和电子为您分享地震台站电源防雷措施。

一是,交流供电系统的防雷措施

交流供电线路是感应雷比较容易侵入的地方之一,雷电的能量主要集中在几百赫兹的低频端,极易与工频回路耦合,对地震观测设备进行破坏,在地震台站防雷设计中,对供电系统的防雷非常重要。

(一)电源线电磁屏蔽措施

通常电源线进入台站前,应用vv22镀锌带塑胶外皮的铠装电缆埋地铺设后引入地震台站总配电室,中间无接头。

1.铠装电缆的选取应符合以下要求:

铠装电缆芯线的截面面积不小于10mm2

铠装电缆埋于地中的长度不应小于15m

2.铠装电缆的接地

需将两端电缆的金属外皮、钢管接到接地装置上,当雷电流流经埋地铠装电缆的首端时,一部分经首端接地电阻入地,一部分流经电缆。由于雷电流产生集肤效应,流经电缆的电流被排挤到外导体上,由金属外皮入地。另外流经外导体的雷电流在芯线中产生感应反电动势,从理论上分析在没有集肤效应下将使流经芯线的电流趋向于零,因此铠装电缆金属层两端均应接地是非常必要的。

(二)交流电源系统的多级浪涌防护措施

按照《建筑物防雷设计规范》(GB50057)和《建筑物电子信息系统防雷技术规范 》(GB50343)要求,以及分级保护、逐级泄流的原则,应在地震台的总配电处、分配电处、稳压电源或不间断电源(UPS)前端、地震观测仪器设备前端分别安装电源浪涌保护器。

1.一级电源防雷保护

380V的三相电则在台站需要另设一变压器转换。对于B级三相电源主级防雷器,三相进线的每条线路应有40-60kA的通流容量,可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内,浪涌保护器并联安装在台站内部的总配电室进线端 处,做直击雷和传导雷的保护。此级防雷器并联安装,对后接设备的功率不限,可以对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泻放保护。具体是在台站的三相电源总配电房的进线端,并联安装KSP-25KA/350/4P/M开关型电源浪涌保护器(最大通流容量>140kA,响应时间<20µs)。

2.二级电源防雷保护

虽然已在台站的总电源进线端安装了第一级浪涌保护器,但是当较大雷电流进入时,剩余的雷电残压还是相当高,存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能。因此为了确保后接设备的万无一失,需要在配电室与观测室之间,机房配电柜前安装电源第二级电源浪涌保护器。

第二级电源浪涌保护器作为次级防雷器,可将几千伏的过电压进一步限制到1kV多,在台站的三相电源总配电室,分配电柜的每个单相线路选KSP-80KA/4P/M电源浪涌保护器,并联安装,对后接设备的功率不限。

3.三级电源防雷保护

现代地震台站电子设备都大规模使用集成电路和精密元件,这些器件的击穿电压往往只有几十伏,最大允许工作电源也只是mA级的,若不做第三级防雷,由经过一、二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上,这将对后接设备造成很大冲击,并导致设备损坏。作为第三级的防雷器,要求有10kA以上的通流容量,因台站的地震仪器与信息系统设备都是单相的用电设备,可以选用C级单相电源防雷器作为第三级电源浪涌保护器KSP-40KA/4P/M,对内部产生的操作过电压(如感性或容性负载设备的启动或关机等)和高压静电有极好的防范效果。

4.四级电源防雷保护 

在观测仪器设备前端加装防雷插排KS-CP-42N/M,它能吸收低能雷电流和浪涌过电压作为防雷四级保护,其具有短路保护功能,防雷保护功能迅速,响应时间快,残压低,通流容量大等特点,以防范其他窜入的雷害干扰,后接被保护设备与第四级电源防雷器的线路不应该超过10m。观测房的电源防雷器、电源防雷插座的地线应就近接到接地排,对于形变山洞口的电源防雷器就近接地,山洞内各室的电源防雷插座无需单独引地线,直接插到就近的电源插座上,利用其PE线即可。

二是,直流供电系统的防雷措施

地震观测设备供电为12V直流电时,一般都是用一个直流供电电源来提供所有仪器的供电。台站供电由两组电瓶交替进行,两组电瓶采用大间隔继电器隔离,市电只对一组没有供电的电瓶充电,另一组隔离市电的电瓶直接向仪器设备供电。这样做的优点是:直接隔离了交流电路,隔断了雷电进入地震观测设备的一条通道。直流蓄电池供给,和外界的线路没有任何连接,安全系数大大提高。

综上,地震台站的电源系统防雷是非常重要的,采用四级以上雷电防护措施是确保地震台站雷电安全的必要措施。更多浪涌保护器选型适配、防雷工程设计与施工及防雷安全相关内容,可随时关注钧和电子网站www.junhedianzi.cn或拨打电话15943048260进行咨询。

 

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