避雷与供电是在建设地震监测网络机房中最优先考虑的安全因素。分级避雷设备、分路供电,电路保护、 UPS电源...其监控室须采取相应的避雷技术措施,包括直击雷、感应雷等防护、静电防护等、强震动防护等;供电须采用不间断模式,后备切换无跳跃,并保证一定的后备时间。同时,电气线路埋设及防腐、交流电与地震监测信息的屏蔽、防潮与防火、抗震设防及防冻等等,均应在设计及建设网络机房时给予充分考虑。笔者认为:在在信息与通信网的建设中加强网络机房的安全性是至关重要的。 3.1雷电危害
在夏季,高原地区直击雷及感应雷电现象频频发生。此时,如果仪器避雷设施差,在机壳或仪器接地端等附近聚积的大量电荷不能迅速释放至地下,并将产生较高的压降,致使仪器如熔断丝不能迅速断开,保护电路失灵,高压、强电流直接加载至仪器部件,使仪器稳压、数采、运放、传感等敏感电路增加了被击坏的危险。据统计,雷击是导致地震监测网络及仪器设备频频发生事故的主要自然灾害之一,雷击引发的仪器事故占总事故的50%以上。 3.2浪涌电压危害 在高原少数民族边远地区,由于电力基础设施建设相对落后,电力供应不足,尤其稳定性较差,电压时高时低,瞬间闪烁时有发生,这种由于瞬间产生的高压称为浪涌电压。破坏部件与雷电危害的部件相似,是地震台站观测仪器被高压击坏的第二大因素。 3.3静电危害
静电主要是由于物体与物体之间相接触而产生的,如物体间磨擦带电、剥离带电、流动带电、冲撞带电、破裂带电等。就地震台站而言,观测机房的整洁度、粉尘物的空间占有率、机房防静电材料的设置等,决定了静电的破坏能力。而由于静电引起的火花放电,直接受破坏的是观测仪器COMS电路。
6 3.4火情危害
从信息与通信网本身来说,就是要切实做好所有接地及连接系统,防止发生火花或电弧的可能,因此,必须采取防火技术措施。首先是要考虑火势蔓延的问题,就是说:一个专业性机房失火,不要蔓延到其它专业性机房;大机房中,一个专业区失火,不能扩大到其他区。为此,对机房建筑要采取防火措施(如防火墙,防火帘及防火踢脚线等),还必须配置必要的防火器材,这在建筑专项设计规范中都有专门的规定。 3.5经常性危害 在高原地震台站,经常性的危害大致有七类,即电化与漏泄电流腐蚀、强电影响、雷电损害、机械损伤、潮气(水气)侵害、啮齿动物(耗子、岩兔)损害和昆虫(白蚂蚁、黄蜂)咬伤等。这类损害一般说来是局限性的,虽然破坏面不是很大,但却是经常的和大量的,有时甚至是致命的。
此外,在冬季,高原寒冷的气候因素对网络机房正常运行也有影响,而对机房采取保温措施(如空调、保温层等)是机房建设不容回避的事实。
因此,在网络机房建设时应加强防护措施,并形成经常性检查维护制度。 3.6地震危害 由于甘孜州地处多地震地区,而专业地震台站由于工作的需要,都建立在地震带上。为了确保信息与通信网的安全,所建网络要提升建筑物防震的等级,严格行业建设标准。机房中的所有设备、系统都要防震加固。所有核心网的光缆,本地网的主干光缆,有一定容量的光/电缆都应采取地下埋设方式。
4.地震监测网络机房建设安全预设及实施 为减少各类危害,无论接地系统、防雷系统、机房装修、电气工程、机房配
7 电系统、照明及消防系统,在地震监测网络机房建设中应全面考虑防护设置,严格行业建设标准。而在防雷、防浪涌电压及防静电的设置中,接地装置的设置尤其重要。 4.1接地电阻设置
接地装置是网络机房防雷、避雷、防过压及过流的重中之重。接地电阻等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中的电流的比值。直观地说,接地电阻的大小决定观测仪器防雷、防高压破坏能力。 对地震台而言,应具备两类接地装置,一是为电力变压器设置的接地装置。根据电力系统设备运行规程,100KVA以下变压器接地点接地电阻不能大于10Ω。二是为地震观测仪器设置的接地装置。根据中国地震局2001年2月新编制的《地震及前兆数字观测技术规范》要求,地震及前兆数字监测系统接地电阻在4Ω以下(图3)。前者由当地电力部门负责安装测试,于此不再累述。
图3 接地装置性能设计图
降低接地电阻的措施应考虑接地体自身电阻、接地体与土壤的电阻,土壤的电阻率、引线的电阻等。根据规划设计,地震台站接地装置有双层闭合矩形、铅板形、单层闭合带形及单层放射状带形四种形状,均为人工接地极。经单台设置检测证明,多数台站场地面积、土壤电阻率及土层湿润条件较差,单层带形(或放射状)接地装置不容易达到接地电阻小于4Ω的要求。因此,除条件允许设置
8 带形接地装置外,一般应根据台站实情,设置立体构架形接地装置。 4.1.1接地材料
降低接地电阻,一是加大接面积,二是增加接地材料的尺寸,但囿于台站场地条件及耗材限制,因此,应选用性能更好的接地体材料及降阻材料。如具有防腐功能的镀锌扁钢、角钢、宽口径钢管;降阻材料如既防腐又增强导电性能的降阻剂、木碳,乃至更换的细土壤;引线材料宜用宽口径的镀锌钢管及扁钢。 4.1.2辅助技术措施
(1)构架接地体及焊接 构架接地体主体框架时,将角钢设为框架立柱,钢管设为双层框架主体,扁钢用于辅助连接,且尽量少用短件连接,要求无虚焊。 (2)更换土壤 一般情况下,不宜再用从接地坑中起出的带玩石较多的土壤,需更换,即从它处搬运无杂物、无腐蚀的新细土。回填次序为:在放置接地体前,先垫0.3~0.5m的新土层,待接地体放置并焊接完备,在新土层面用降阻剂包裹钢管及角钢等,并回填更换的土壤至地面。
(3)添加降阻材料
添加降阻剂是增粗加大接地体外形尺寸及降低接地电阻的有效办法,是目前普遍推广的降阻方法。具体做法是:用兑水调和的降阻剂将接地钢管、角钢等主体材料严密包裹,其包裹厚度为3~5㎝,尤其注意将焊接点包裹严实。待凝固后,回填土壤夯实即可。除降阻剂外,有条件的台站还可在接体周围适量铺垫一层捣碎的木碳。降阻剂及木碳都具有减缓接地体腐蚀、吸水性强优点。
(4)兼顾后续灌水能力的引线
高原地震台设置接地装置时,推荐使用由多根钢管(Φ20㎜左右,3~5根)排列组成,且兼顾后续灌水能力的引线。特点是,既可减小引线与接地体的电阻,又防止单根引线因锈蚀而增大的接地电阻。同时,引线钢管在接地坑中呈均匀布
9 设,与接地体多点焊接;并以接地面积为参照,在地中引线管部位钻上适量小孔,在出露地坪处砌一小水池,以便在干燥季节接地电阻超标时,人工通过小水池向接地装置灌水,保持接地装置及周边土壤一定的湿润性,长期保持接地电阻稳定在4Ω以下。实践证明,这种具备后续灌水能力的接地装置能克服高原地震台站接地电阻随季节性变化的弊端。 4.2 避雷系统 除仪器室外土层上建设避雷接地网外,应考虑仪器接地极、避雷器接地极有良好的接地回路以释放感应电流。仪器室设备做铜条接地总线地线,与接地网等电位连接。设备采用装箱式,所有设备的外壳、机箱、机架良好接地,使仪器设备周围形成良好的屏蔽网。进入仪器室的信号线路、馈线均串接相应的避雷器。接地电缆采用≥8mm2多股铜线(图4)。 图4 地震台网络机房避雷系统 4.3供电系统
机房供电使用交流+发电机+UPS供电模式+太阳能电源,交流电为农用供电,专用供电线路引入(图5)。电源线引入测点网络仪器室交流配电柜,设有电流、
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