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减弱高原晃震型仪器仪表装置跟不锈钢电热管接地阻尼的技艺

减弱高原晃震型仪器仪表装置跟不锈钢电热管接地阻尼的技艺
1降低接地电阻的技术思路

  在大多数地震台站观测仪器设备的接地方法中,有系统浮地与机壳接地两大类。所谓系统浮地是指系统电路各个部分的地线不与大地直接相连,如测震仪器的拾震器。这种浮置式的接法有一定抗干扰能力,但其抗雷击的性能较差。而机壳接地被证明是提高观测仪器抗干扰能力的有效办法,尤其能够增强电子仪器防雷击的能力。接地电阻等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值关系。对于地震台站来说,接地电阻的大小决定了观测仪器防雷、防高压破坏能力的大小。在高原地区,由于电力基础设施建设不完善,供电系统电压稳定性较差,电压时高时低,瞬间电压闪烁时有发生,这种现象经常产生浪涌电压,造成仪器设备的损坏;气象方面的原因也是非常重要的一个因素,在夏季,高原地区也经常出现雷电,感应雷电现象频频发生。在这些情况下,如果仪器设备的接地电阻较大,湿度传感器探头, 不锈钢电热管, PT100传感器, 流体电磁阀,铸铝加热器,加热圈传感器等敏感电路或元件击坏,因此良好的接地电阻是仪器设备正常工作的基本保证。

就会在仪器机壳或在接地端附近聚积大量电荷,如果不能将其迅速释放至地下,就会产生较高的压降,如果熔断丝不能迅速断开,就会使仪器保护电路失灵,高压会直接加载至仪器部件,产生的强电流将使仪器设备中的电压稳压、数字采集、运算放大、

  川西高原地震台大多位于山腰或山沟,设置接地装置时,除了需要顾及接地形状、材料、降低接地电阻的掩埋材料及深度等,还应充分考虑附近地形的复杂程度、接地坑底的情况,如干燥土层下多为角砾岩、花岗岩,挖掘山洞时大量堆积的废弃石料等;如果当地年降雨量少,土壤干燥就会使得电阻率较大,由于冬夏两季土壤湿度变化大,所以电阻率变化也较大,一般电阻率呈现出夏天低冬天高的现象。

  因此,在接地面积、接地洞坑的大小、回填土壤导电性等方面差别很大,既不能按一般内地平原地区的设计标准进行;由于经费的限制,又不能过多地加大设置。只有因地制宜,同时考虑长期保持接地装置土壤湿润,才能保证冬季时接地电阻小于4.

  2部分台站老式装置接地电阻

  根据国家二类测震基本台设置接地装置的要求,康定地震中心站于1987年对姑咱、乡城2个地震台进行了相应改造,其中包括接地电阻的测试工作。安装初期测量接地电阻姑咱为1 6 ,乡城为3 5 ;历经16年后2004年8月检测的结果分别为18和10 ,电阻均不同程度地增大。经现场分析后认为导致接地电阻增大的主要原因是接地体被腐蚀、周围土壤导电性能下降、土层干燥、引线横截面变小。甘孜地震台地电测量接地线的材料采用的是两张并行铺设的铅板,掩埋材料主要为降阻剂和土壤。虽然接地坑地处河岸边砂石地段,其接地电阻在30左右。对于地电观测而言,这个阻值符合要求,但是比照其它观测仪器接地电阻要求,这个阻值大了,应增加接地体或接地面积。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、单层放射状带形四种形状,这些均为人工接地极。经过单台设置检测证明,多数地震台站场地面积小、土壤电阻率及土层湿润条件较差,在川西高原采用单层带形(或放射状)接地装置不容易达到接地电阻小于4的要求。

  3接地装置的改善方法及维护管理建议

  1灌水式接地装置示意图在条件允许的情况下设置带形接地装置外,一般应根据台站实情设置立体构架形接地装置。需要在工作中注意的因素还有: ( 1)选择合适的接地材料。应选用导电性能更好的接地线材料,如具有防腐性能的镀锌扁钢、角钢、宽口径钢管。降阻材料要选择既防腐又能够增强导电性能的降阻剂和木炭。引线材料*好采用宽口径的镀锌钢管及扁钢; ( 2)保证构架接地体及焊接的质量。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; ( 3)更换土壤。一般情况下,不宜再用从接地坑中起出的带石块较多的土壤,必要时更换为细土壤,即从它处搬运无杂物、无腐蚀性的新细土。回填次序为:在放置接地体前,先垫0 3 0 5 m的新土层,待接地体放置并焊接完成以后,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。( 4)添加降阻材料。掩埋时添加降阻剂相当于增粗加大接地体外形尺寸,是目前普遍推广的降阻方法。具体做法是:用兑水调和后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 cm,尤其注意将焊接点包裹严实。待凝固后,回填土壤夯实即可。有条件的地震台站除添加降阻剂外,还可在接地体周围铺垫一层适量的碎木炭。木炭具有减缓接地体腐蚀性和吸水性的优点。( 5)设置灌水管装置。高原地震台设置接地装置时,推荐使用由多根钢管( 20 mm左右, 3 5根)排列组成,这样就能够兼顾后续使用中具备灌水的功能()。这样做的目的是为了减小引线与接地体的电阻,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,这样就能够保持接地电阻稳定在4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。比如,康定地震中心站结合台站实情,利用场地条件及建房等,已先后建成甘孜地震台等不同形状且接地电阻小于4的接地装置。

  我们在川西高原的做法主要有以下几种接地体类型。( 1)利用房屋地圈梁扩展接地体。甘孜、乡城及巴塘地震台充分利用修建新观测房基槽,在布设环形接地镀锌扁钢等事项后,采用多点焊接办法,与房屋地圈梁连接,扩展了接地体。经测试,接地电阻为1 6 3 0.( 2)放射状单层带形接地体。比如道孚地震台地处潮湿的硝水沟内,土层湿润,采用了放射状带形接地体。经测试,接地电阻为1 4.( 3)具备后续灌水的接地装置。姑咱地震台洞门前多为挖掘山洞时堆积的石块,且十分干燥。在采用了加大接地体、更换土壤、增添降阻材料等措施后,用钢管将洞内排出的裂隙水引入接地体周围,形成灌水式接地装置。这种形式的接地装置较好地解决了干燥地段接地电阻随季节变化大的难题,并具有在高原地震台推广使用的价值。经测试,接地电阻为0 8.

  实践证明,过去那种接地装置一经设置安装后就疏于维护管理的消极做法,随时存在观测仪器被雷电等高压击坏的隐患。因此,应注意做到主动管理、积极维护。采取定期检查接地电阻,同时记录下当时的气温、湿度等有关数据,建立良好的维护记录。在检查过程中,尤其注意接地电阻随季节变化情况,发现超标时及时处理,使接地电阻始终符合地震台站观测要求。同时,在运行中建立良好的周期性检测及维护管理制度,为地震观测仪器长期正常运转提供重要的**防雷保证。

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