地震台站接地技术的应用及故障分析

　　摘要：对常用4种接地技术的原理、要求及功效进行分析，在此基础上，应用接地技术对地震台站观测系统的2起故障进行案例式分析，认为接地技术对地震观测系统正常运行，观测数据可靠产出，具有重要的意义和价值。

　　关键词：地震台站接地技术应用故障分析

　　相关论文投稿刊物：《山西地震》(季刊)1973年创刊，以刊登地震监测、预报、科研、工程地震、地震社会学等方面的成果以及防震减灾知识为主，亦刊登国内外地震科技情报资料等。读者对象：从事防震减灾的专群工作者，大专院校师生及业余爱好者。

　　随着地震监测水平的不断提高，用于地震监测的设备日趋先进，模拟信号系统逐渐被数字化设备所淘汰。目前，地震台站运行着大量的办公设备、网络设备以及各种观测设备，组成了地震台站综合观测技术系统。地震台站综合观测技术保障系统为保障数字化设备正常工作提供保障功能(供电系统、通信链路、避雷系统)。

　　2017年山西省地震局在中国地震局监测司的统一领导下，在中国地震局地壳应力研究所的统一安排部署下，立项从“交流配电、通信及信号线路、接地与等电位、综合布线”等环节入手，重点解决困扰地震台站观测系统配电、通信的布线及防雷等问题，以提高台网的运行率，从而为地震科学研究和地震监测预报提供稳定、连续、可靠的数据资料。近年来，许多学者在防雷系统中对接地技术进行了简单的论述(13)，但没有提出一个绝对正确接地方案，只能依靠经验来解决，多少会遗留一些问题，造成这种情况的原因是接地没有一个系统的理论或模型。接地技术作为最典型的技术内容，将其应用到地震台站综合观测技术保障系统当中，解决配电系统不完善和线路布设不规范等一系列地震台观测公共环境方面存在的问题，排除故障隐患。在保证设备正常运行的基础上，防止观测数据受到干扰，这对于不断提高观测数据的质量具有重要意义,本文以此为切入点展开分析和探讨。

　　1电路系统接地技术的相关概述

　　接地技术是为了电流返回其源所提供的一条阻抗值相对较低的通道，当线路或电气设备出现接地故障时，为故障电流流回电源提供一条低阻抗的路径。在实施的过程中主要目的是对电流进行传导，使其能够与大地或者金属导体之间返回，在接线方式上有永久性接地和临时接地两种。地震台站综合观测技术保障系统中的接地主要是通过各类观测仪器、通讯设备的金属部分经由接地线与接地电极相连。通过这样的方式能够减少与人体触电的情况，还能够保证地震台站观测仪器设备的正常运行。

　　2地震台站综合观测保障系统接地技术应用类型

　　2.1工作接地技术

　　在台站观测工作当中，为了保证各种观测仪器设备的运行，需要供电设备系统来作为后台支持。在这些设备中，既有高压系统设备，也有低压系统设备，它们各尽职能、互不干扰。但如果某一环节出现故障，就有可能出现高压电流进入低压设备，导致设备超压而出现损坏的情况，一旦出现漏电等问题,就会给使用者带来无法估计的伤害。工作接地可以将变压器的低压中性点与大地建立连接，从而避免抵押节点可能产生的触电危险⑷。在实际工作中，为了保证接地技术的有效性，工作人员要定期对接地点予以检查，以保证其随时处于良好状态下，发挥接地技术的保护作用。

　　2.2防雷接地技术

　　防雷接地技术是地震台站综合观测保障系统当中非常关键的接地技术类型，在台站各个观测站点布设避雷接地网，并与建筑物钢筋相连，接地体地埋深度为2.0米，避雷接地网接地电阻&4'(5),使仪器接地极、避雷器接地极有良好的接地回路以释放雷电感应电流。进入观测室的电话线路、天线、馈线均串接相应的避雷器。

　　2.3保护接地技术

　　保护接地技术也是地震台站综合观测保障系统当中最典型的接地技术，其也是为保护仪器设备而进行的接地技术，保护接地主要针对金属支架,电气设备金属外壳，电缆的金属保护层以及接地线的金属管进行保护「6)。可以避免金属外壳导电而产生的对地电压，确保电气设备使用者、建筑物以及设备本身的安全,保护接地电阻值应在452'以下。

　　2.4屏蔽接地技术

　　屏蔽接地技术也是地震台站综合观测保障系统接地技术，但与其它接地技术不同点在于其它接地技术以保护设备安全为目的，而屏蔽接地技术是以屏蔽外部干扰。以保证观测数据质量为目的，屏蔽接地技术的结构形式具体可分为交变电场屏蔽和静电屏蔽两种，其中交变电场屏蔽需要借助屏蔽器来予以完成，通过将其放在设备与干扰设备之间来实现相互之间的屏蔽;静电屏蔽则主要通过给设备安装金属外壳，并实现外壳接地来达到接地目的，以避免其受到电磁干扰而影响信号质量「7)。地震台站监控室及机房采用防静电地板，内用铜带做网格地线，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。接地母线采用。8mm2多股铜线电缆。在机房内接地时要注意：信号系统和电源系统，高压系统与低压系统不能使用共地回路,灵敏电路的接地要各自隔离或屏蔽，防止地回路和静电感应产生干扰。

　　3地震台站综合观测保障系统接地技术的故障问题分析

　　2017年山西省地震局在中国地震局监测司的统一领导下，在中国地震局地壳应力研究所的统一安排部署下，对19个台站进行综合观测技术保障系统改造，并进行观测环境的工作线路疏理和防雷地网的改造。通过采取合理接地方式、严格按照接地技术规范、科学布线、排除拉地中的干扰连接、减少地线的阻抗等措施，加上工作人员定期进行维护。地震观测设备经受住雷雨季节考验，雷击故障率对比往年同期明显下降，防雷改造取得初步成效，故障率明显降低。但是，在实际工作中由于没有采取合理接地方式，随意改变仪器设备接地，造成接触不良，接地电阻变大等原因，导致仪器设备烧坏时有发生，会在一定程度上影响观测数据质量。以下为故障案例分析。

　　案例1：2019年2月4日夏县台CIC-200离子色谱仪观测曲线时有阶变现象,正常情况下基线为一条直线。查看工作面板状态(电导率、电流、基线输出、流量)均正常，检查电路板工作电压正常，无松动现象，检查气路(淋洗液、抑制器、色谱柱)无法排除故障。经与厂家联系，认为观测条件存在干扰。为排除供电电源干扰，更换一台交流稳压电源2月6日观测曲线出现大幅突跳变化。综合分析故障原因认为：属于电源干扰，对供电插座进行检查发现接地线虚接在暖气片上，重新接地，观测曲线基线平稳，无杂峰出现，记录数据恢复正常。分析原因主要是电源线的地线没有与大地连接，那么仪器就会产生地位变化，当外界的电磁干扰或噪声作用到该地电位时，就会引起设备的工作不可靠或不稳定。

　　案例2：2018年11月25日WYY-1气象三要素气压观测数据出现高频振荡现象，数据无法使用(图2)。27日检查仪器,数据有出现大幅变化，初步判断为气压传感器故障，购买新的传感器。2018年12月11日更换新的传感器后，故障仍然存在。对仪器进行检查时，发现仪器主机有带电现象，断开仪器接地线，仪器底部与机柜隔离，数据恢复正常。查找原因发现接地线为串联，多台仪器设备进行串联，形成电压差，导致相互干扰。采用并联接地后，将仪器设备的电荷释放到大地，消除了对设备工作的干扰。针对以上故障案例分析认为，目前，地震台站观测仪器设备随着电子器件的发展，导致了敏感电平阈值越来越低，这意味着观测仪器更容易受到噪声的损坏，导致仪器无法正常工作，解决此类问题的途径就是切断耦合途径，良好接地是抑制电子设备电磁噪声的有效手段，所以机房的防雷接地、安全地、交流工作地以及直流接地所使用的接地装置必须是同一组。

　　4结语

　　地震台站多年的运行实践表明，接地技术在地震台综合观测系统中的应用，可有效确保仪器设备使用者的人身安全，降低仪器故障率，提高了系统工作的可靠性与稳定性。在台站实际工作中，一些外界看似无关的干扰也会导致仪器工作不正常。故障实例充分说明故障分析思路是正常的，采取的措施也是有效的。为了更好地使用接地技术，就需要工作人员熟练的掌握接地的基本知识以及相应的国家要求，工还必须要定期进行巡护检查，保证接地技术能够随时保持良好工作状态，真正实现对地震观测仪器设备的有效保护。

　　参考文献

　　(1)李文超，胡玉良，闫美蓉，等.大同中心地震台综合防雷改造效能评估(J).地震地磁观测与研究，2018,06(027)：187-192.

　　[2]郭宇，程冬焱,刘金柱，等.供电系统改造对静乐地震台前兆观测数据的影响分析(J).山西地震，2018,04:4952.

　　全建军，刘水莲，陈珊桦，等.永安地震台信息节点维护与管理(J).地震地磁观测与研究，2014,35(3/4)：253-258