浅谈雷电对地震台站的破坏与防护

《浅谈雷电对地震台站的破坏与防护》中国科学院全宇辰近些年来由雷电引发的地震台站设备损坏事故频繁发生，并呈迅速上升的趋势，由雷害所造成的严重破坏作用和巨大的经济损失，引起了广大地震工作者的忧虑和强烈关注。虽然从全国区域范围内进行的有关的统计结果表明雷电现象发生的绝对值并没有多大增加，但为什么雷电引起的台站设备损坏频度却日趋增多，而且造成的破坏程度也日趋严重呢？近些年来由于高新技术的发展，尤其是地震监测技术的飞速发展及人类对地震灾害预警的强烈需求，推动了地震台站微电子设备的普及和应用，其中借助计算机系统进行信息处理、数据处理、自动化监测工作。先进的台站检测设备中，包括电子计算机、微电子监测设备、信号数据采集和传输设备耐受过电压、过电流的能力相对较低，同时也缺乏必要的雷电防护技术措施，另外，在现代高新技术电子产品的生产中大量采用了大规模及超大规模的电子集成电路制造技术，且集成的程度越高，内部的线间距离越小，则元器件的耐压程度也就越低，受到过电压后即损坏，更经受不起雷电强烈冲击的破坏，它们的供电系统及数据信号传输线路较长，地震台站基本位于高山、丘陵和地质状况十分复杂的区域，其特点是没有高楼大厦和高大建筑物区域，并且地下土壤电阻较高，基本处于雷电频繁活动区域。从数据采集、信号处理、信号远距离传输和数据计算机处理，特别是暴露在室外的长距离输送线，以及动力电源输送线路等，都有容易遭受雷击，产生雷过电压，并侵入设备，将设备击毁。从笔者对遭雷击损坏的台站设备的损坏程度分析：电源输入端遭遇的雷电能量大约在20000焦耳以上，雷电高电压击穿设备时的脉冲宽度在10/350μS。数据信号输入端遭受的雷电能量大约在2000焦耳以上，雷电感应电压击穿设备时的脉冲宽度在8/20μS。电源线遭受直接雷电侵害，数据信号线遭受雷电电磁脉冲感应过电压侵害。但目前对于在地震台站如此地理状况下抵御雷害现象，保护台站设备的相关国家标准还没有出台，所能够提供有效防护的防雷技术研究和防雷技术产品却相对发展滞后，特别是高品质的防雷技术产品相对馈乏，未能对置身于地震台站复杂地理状况下，研究开发出有效抵御雷电的高新防雷产品，致使雷害事故日趋增多。遭雷击烧毁的CPU和主板遭雷击烧毁的CPU和主板地震台站的基本状况：挠1沾．舟地浸震悠监峡测驼台付站采系慌统盟工狐作寇示纤意具图俭：雷电雷电雷电雷电袭击远距离[100米至2000米]数据信号线串联型间隙放电式两级保护电源防雷箱UPS不间断电源计算机及相关设备高频信号防雷器24位数据采集器雷电雷电雷电雷电袭击远距离[100米至2000米]数据信号线串联型间隙放电式两级保护电源防雷箱UPS不间断电源计算机及相关设备高频信号防雷器24位数据采集器Internet雷电袭击户外电源线12V/5A稳压电源UPS不间Internet雷电袭击户外电源线12V/5A稳压电源UPS不间断电源串联型间隙放电式两级保护电源防雷箱雷电雷电数据线信号防雷器ADSL调制解调器等电位带数据线信号防雷器ADSL调制解调器等电位带100MHz长线驱动调制解调器数据线信号防雷器100MHz长线驱动调制解调器数据线信号防雷器拾震器拾震器GPS天线GPS天线数据线信号防雷器100MHz长线驱动调制解调器数据线信号防雷器100MHz长线驱动调制解调器雷电袭击户外电源线雷电袭击户外电源线等电位带等电位带饼2五．份地璃震最监怨测津台隔站赚系葛统卖工夫作见原颗理劈简繁介受：情通火过替2络4硬位峡数袜据塑采懒集园器岁，股采秤集均拾厌震弟器托地熊动好信前号裳，崖将笑地挑动辣脉答冲麻信送号栗进颈行崖数棚字洒化抵处雪理造，诉使旷脉似冲思信弓号穴改渣变亩成科数姐据娱信集号纪。勾然侦后壤经拥过渐2予4革位诸数双据锄采霉集僻器域通工过傲G闻P阅S傲无沃线午传枪输枪系段统漏、阁I免n激t件e这r逃n断e堤t救和麦1础0换0李M参有转线特传族输增系桨统断将穴数土据沃信失号警分柔层于次企和括分饼界治面旁的蔬数劳据寄传他输恳到池远积距梳离诵的孔计颜算遵机代机鹅房甲进瓶行藏数猫据除汇悼总糕和挤筛企选系处凯理海，顷经酱过欢计怀算童机朗复色杂域的肢处武理轧、茄判卧断快、票将笑具忙备迎重库要浙等断级刺的茧地红动柱数免据交置速换垃出析来冠，痛提陕供丸给界有纸关纺科盗技茎人围员俱，曾用则来浊决缎策挑地工震凑灾杰害妨的森预甜警头等雄级扇工猴作约。蚁二夕、巩雷护电床[钥地关震老监窄测欠台秋站幕系央统球]厘的称入灿侵津渠拒道旋：蓬1萄．惹雷牵电浆的光形崖成骂：蓝雷爬电搬是吐一吗种枯常疼见隶的戚气赏象夜物早理裙现馅象舰，搏太扬阳衔对剑地氏球荒的浓辐苗射位，祝引掀起故地岔面载水尼分宫子梦向寿上狭蒸饿发仿运升动廊，从水钓分然子电在丑高漠速应空熄中村气闭流敏运唉动刻影燃响匹下奖，腰分适裂宪成新带嗓负那电释荷面的待较屠大菊颗通粒申和东带摘正枣电柏荷美的睁较洋小泰颗矿粒友，暖带乓正孤电蛾荷言的廊较龙小碗颗求粒和被泛上校升误气须流贷带何上惧高粱空狐悬孟浮生于搁云毒层帖上民部柱，茧带继付希电攻荷育的赌较趴大升颗乏粒狗沉夹淀缩于悉云摇层膜底谦部牵，加由括于池高使空掌横达向悲气需流歉从乖云街层去中裳部既实耗施禽快士速辱切寸割圈运盛动哈，猛导搁致酸云灵层饿改匀变剥为愉二颈个园独伟立梦的瞧带箩电辣体要：仇带排负磨电榴荷锯的活颗员粒蝴分垄子五团守和笔带耗正笑电各荷于的件颗包粒和分扣子渣团游。储根揪据愤静奥电滩感世应不理坐论逝，宿电挂荷班颗巡粒庆分铲子蓄团桂与饥大廉地寇产匠生茫的番放胆电悟现宰象环，羊称箱之骆雷捧电例现厅象吵。昏2垦．脱雷按电日的沉入项侵杯渠纲道所：蓬电散源脂线亲引盏入卫：碗雷聪电述直齿接疗击内中坝电礼源慈线瓶路邀，慧雷纸电育高规压弦沿飞电除源已线袜进留入贯台汇站蝇设竿备骡电刑源漠输截入岂端宣，们当拿雷士电贯高策电挖压娇超袄过如超动过俊设睛备扣的阿承披受仓时浇，竞设杀备台就漏发枣生认永思久际性维损惠坏障。鲁在束台杯站造机博房塔首辛先角击咐穿敲U镇P原S而电选源易的衔火辽线族与碑地唱线卷端提、果火杨线闻与愿零鸡线供端源、呢零知线搁与长地著线午端勇。遍当透U缺P螺S亡电猎源牌击舅毁路后萝，见短男时甜间踢内窜的谈第染二然次毙雷禁电敞高庆压却便征直谋接启进才入冰台储站滋后间续创终着端丙设继备醋，泪可卷以染造籍成胶台吃站泼机情房灵内书其袍它粱设恢备汗损缺坏拥。秃信膝号净线呜引参入贵：政当旧直亿接粪雷牛击努放假电搁过森程建中弃，汤强霜大偷的明脉过冲忌电骑流割所第产痕生群的中强哥力庙变纠化拥磁汗场体将阅会筛对争周南围贼的条导正线啦或绒金侄属曾物录体学产巾生纯电未磁撤感负应锈，于从裹而晶引迫发父过戏电皇压笨，早信笼号周线波携夹带光过兴电雄压猎进妻入夺台延站前，昂直予接处烧邪毁愁调酿制束解俯调交器阿和棕G总P咸S其系挖统经。客经帝过夏笔堪者喝大弦量趁观悟察贸分符析卧烧涛毁颂的钢调物制痕解雀调含器苦后征，苏发裳现顽线敞与希大哀地捕间咬绝乏缘蜘系摆统炭损慨坏衬，抓线移与雹线楚间喷的掘接项口其芯以片茧烧崇毁追。死当渗调逼制渣解荒调现器筛损沙坏摸后骑，医短要时翁间桌内奴的弄第蹈二捆次合雷文电先高款压两便迁直顽接竹进桥入当台诸站史后堆续黑终财端粮设召备掩，萌可中以俩造无成浓台镰站羊机荣房督内珍其也它所设港备头损治坏淹。眯3域）立雷卵电胃引除起户的炭地答电弱位刚高绞压雹反淡击意：劣当死雷宗电妄击壁在商避除雷蹄针缘[里或贫其尤它县与库大劝地猪有寇直攀接拥联塔系誉金晴属议导赚体催]隔时格，栽就观会驴有皆雷么电牢从冶高吩电仅压普形障式烦转醉变塔成许电邻流献形区式翻通怎过统引挽下哥线曲释蹦放涂到虚大挖地饱，产从呀而丘引狼起黄台担站行地扛电它位性升天高廊。遍即症地抹线煌电霞位赞升背高肯，汤至怀使爷台镜站思设饭备催外刮壳织呈捐现孤高环电卫位仔，域如吊果铸外衰壳膀电更位突与栋设岂备阴电额源劈电愉压砌之踏差耽大班于目设已备砌承罚受禁时饱，痰就坐会倡造姥成蛇设热备秀烧秤毁覆。寄4头）它雷旅电衡引山起贫的湿人美身站安泳全血：瓣避闷雷势针辜[现或晨其脑它巷与谜大呆地命有驾直咸接妇联走系苗金珍属怒导伪体归]撑是谅引墨雷胸器而，披把萍雷伙电匪高支电众压钳转番变因成姑电勾流蒜形浪式沙泄遇放狱到萌大旨地认。踢雷葛击贩时躬强剪大够的作雷酸电潮流礼经静过居避柜雷充针玻、哨引信下尖线此和膜接迟地杰体麦泄然入禽大踏地以，桶由星于有土汗壤摇电他阻补率稍较盐大膀，访在妨接蛇地瞎体省附撒近友放餐射吹型川的歌电肾位骑分膀布副，祝若役有些连趁接轮电评子牌设仓备毒的贡其鱼他慕接达地锯体陶靠奇近鸟时裂，岭即练产富生据高迅压消地它电贺位吉顺效地丈线修反境击感进公入拥台着站搭机效房墙，咏入证侵徐电同压底可回高圾达乌数校万用伏腰以亡上宗。彻机爹房衡内丰，汪有比计鞭算绢机患设栗备挠接尽地温线钓、饶金摩属衔门衡窗耗接昂地饼、订暖翼气沿管蒸道醒、芽煤阅气椒管返道唱、申自如来英水疗管爬道之等父金第属苦接嚷地孟导定体灿，瓦雷千电和反迫击超发湾生摄，铸导薯致找计梁算扁机口外蹦壳巧、土金岸属糟门半窗耳接盟地冒、欢暖纤气淹管冶道喂、哲煤植气济管盐道位、鸭自籍来闹水管管镜道逗等桨金舅属备接株地怒导炒体洲上无均宾携筝带候不侮同感的捕高职电卫压闲，绍如端果垄此膛时炒有假一园位服操迷作笋人判员捞身谁体锋的培一鬼部芹分绑靠悲近尖一乓个缠金夹属昼接唱地教导阀体奥（创如书：池机诱壳兆）袖，远而秧身虾体筝的设另验一染部断分砍靠宣近叹另毫一垄个枕金项属谊接魄地敢导豆体州（鞋如旁：垦暖鲁气棒）毙，育由落于过两翼个乒接佳地迟导尸体吊的场反危击迁电青位太不择同写，孩产控生侨了怎电这位蝇差眠，迟这火个奔电酷位临差描就昌会着通涛过薯操胞作悬人榆员嫂的子身苍体研形扭成爹回住路气，燕造澡成饥操舌作浮人脏员三伤沟亡星。淋三待、册地招震旁台午站鲜机耻房任的杨雷悼电呢防灿护绪：却电饰源探系芬统愤的叛雷抛电猫防留护终：弯为员了猛抵仪御方雷牌电素袭由击碧电谱源路线肥，摆导偶致抬电涉源验线蛇携猛带嫩高候电乓压叼破毁坏铅台蝶站畏设灾备激，球就维必碍须盒安瓶装衬串侦联蒸型纤二冈级馒保退护朗的跪电洋源康防琴雷掘系蓬统凝。尽第预一桐级道为篇火宝花腐间躬隙破放初电禾保梁护孕，婆保惠护虹模秤式网为穿火恭线驱对絮地味线穷、络零福线贝对们地略线虾、塞火今线块对沿零猎线耐，坚共虹用跪3兴只嚼火捷花累间绒隙披放秒电胡器袭。糊可呆以找抵调御廊5只0股K舞A师、腔1纱0割/唤3疑5妙0迟μ摆S定雷坚电载波按形窑的得直猾接循雷状电案侵检袭搁。顺第矛二龄级混为疲半开导门体葱过婚电砖压面保膨护庆器孝，僵保陆护副模耍式家为欣火响线认对拾地帜线奸、枕零赢线估对蹦地姑线阵、诵火图线半对咏零厨线租，浓共世用夏半堆导椅体摧过蒙电啊压堤保惑护清器糖。集可串以冒抵技御双5跳0鹊K誉A咬、冶8略/积2桶0绞u恳S抵雷甘电深波德形稼的凳感吉应趟雷慢电睡侵垮袭典。暮在斩第疏一骂级公火蚊花暴间娇隙冬放疫电借器加与功第拆二猛级麻半哪导亿体厚过巩电师压蛮保违护带器吹之温间奇，旗每版一顷相蹲中阔均多串凳联决一浆只攻大搭功做率卡解御偶眯器保，浊对疯第嚷一跌级妨火置花秋间启隙辣放雪电透器忌与句第避二玉级男半款导绣体期过作电桌压文保达护尼器碍在脆保牺护芹时董间熊上自人望为挑的蝇插讽入蚀过修渡眠时天间崭区皱，缩用分来膛保汪证毯第鹅一旷级拴火冠花宵间步隙绑放帆电录器欲充少分段吸废收抬雷唇电亚能还量糕后袖残溪余奶的辟雷严电食能紫量陕再遭传茅递泳到习第葛二伞级钱半身导蝶体她过具电也压锹保粪护疲器勇进普行录进井一忧步五的赛吸从收斤。躺火鲁花夺间触隙布放趋电挤器跌可给以格吸术收阶9啄0吼%吊的忆雷惠电刷能肝量准，创过观电销压喉保赏护污器陷将通残妙余贤雷夕电赢全浊部纠吸肚收锻。雷电袭击户外电源线雷电袭击户外电源线台站电子设备解偶器台站电子设备解偶器解偶器解偶器安装在台站机房的串联型火花间隙放电式电源防雷柜和电源防雷箱安装在台站机房的串联型火花间隙放电式电源防雷柜和电源防雷箱偿2草．登数迁据猫信贪号培线找的嚷雷循电艘防否护揭：座数合据淹信涨号酱防盗雷射器就件串，毕是粪一盘个扮串率联懂型直二钟级股保网护寿的泡信炕号说防秤雷俗器猪件趣。挨它浩采仇用梢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