減弱高原晃震型儀器儀表裝置接地阻尼的技藝
在大多數(shù)地震臺站觀測儀器設(shè)備的接地方法中，有系統(tǒng)浮地與機殼接地兩大類。所謂系統(tǒng)浮地是指系統(tǒng)電路各個部分的地線不與大地直接相連，如測震儀器的拾震器。這種浮置式的接法有一定抗干擾能力，但其抗雷擊的性能較差。而機殼接地被證明是提高觀測儀器抗干擾能力的有效辦法，尤其能夠增強電子儀器防雷擊的能力。接地電阻等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值關(guān)系。對于地震臺站來說，接地電阻的大小決定了觀測儀器防雷、防高壓破壞能力的大小。在高原地區(qū)，由于電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善，供電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性較差，電壓時高時低，瞬間電壓閃爍時有發(fā)生，這種現(xiàn)象經(jīng)常產(chǎn)生浪涌電壓，造成儀器設(shè)備的損壞；氣象方面的原因也是非常重要的一個因素，在夏季，高原地區(qū)也經(jīng)常出現(xiàn)雷電，感應(yīng)雷電現(xiàn)象頻頻發(fā)生。在這些情況下，如果儀器設(shè)備的接地電阻較大，就會在儀器機殼或在接地端附近聚積大量電荷，如果不能將其迅速釋放至地下，就會產(chǎn)生較高的壓降，如果熔斷絲不能迅速斷開，就會使儀器保護電路失靈，高壓會直接加載至儀器部件，產(chǎn)生的強電流將使儀器設(shè)備中的電壓穩(wěn)壓、數(shù)字采集、運算放大、傳感器等敏感電路或元件擊壞，因此良好的接地電阻是儀器設(shè)備正常工作的基本保證。
川西高原地震臺大多位于山腰或山溝，設(shè)置接地裝置時，除了需要顧及接地形狀、材料、降低接地電阻的掩埋材料及深度等，還應(yīng)充分考慮附近地形的復(fù)雜程度、接地坑底的情況，如干燥土層下多為角礫巖、花崗巖，挖掘山洞時大量堆積的廢棄石料等；如果當(dāng)?shù)啬杲涤炅可�，土壤干燥就會使得電阻率較大，由于冬夏兩季土壤濕度變化大，所以電阻率變化也較大，一般電阻率呈現(xiàn)出夏天低冬天高的現(xiàn)象。
因此，在接地面積、接地洞坑的大小、回填土壤導(dǎo)電性等方面差別很大，既不能按一般內(nèi)地平原地區(qū)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行；由于經(jīng)費的限制，又不能過多地加大設(shè)置。只有因地制宜，同時考慮長期保持接地裝置土壤濕潤，才能保證冬季時接地電阻小于4.
2部分臺站老式裝置接地電阻
根據(jù)國家二類測震基本臺設(shè)置接地裝置的要求，康定地震中心站于1987年對姑咱、鄉(xiāng)城2個地震臺進行了相應(yīng)改造，其中包括接地電阻的測試工作。安裝初期測量接地電阻姑咱為1 6 ，鄉(xiāng)城為3 5 ；歷經(jīng)16年后2004年8月檢測的結(jié)果分別為18和10 ，電阻均不同程度地增大。經(jīng)現(xiàn)場分析后認為導(dǎo)致接地電阻增大的主要原因是接地體被腐蝕、周圍土壤導(dǎo)電性能下降、土層干燥、引線橫截面變小。甘孜地震臺地電測量接地線的材料采用的是兩張并行鋪設(shè)的鉛板，掩埋材料主要為降阻劑和土壤。雖然接地坑地處河岸邊砂石地段，其接地電阻在30左右。對于地電觀測而言，這個阻值符合要求，但是比照其它觀測儀器接地電阻要求，這個阻值大了，應(yīng)增加接地體或接地面積。降低接地電阻的措施應(yīng)考慮接地體自身電阻、接地體與土壤的電阻，土壤的電阻率、引線的電阻等等。根據(jù)規(guī)劃設(shè)計，地震臺站接地裝置有雙層閉合矩形、鉛板形、單層閉合帶形、單層放射狀帶形四種形狀，這些均為人工接地極。經(jīng)過單臺設(shè)置檢測證明，多數(shù)地震臺站場地面積小、土壤電阻率及土層濕潤條件較差，在川西高原采用單層帶形（或放射狀）接地裝置不容易達到接地電阻小于4的要求。
3接地裝置的改善方法及維護管理建議
1灌水式接地裝置示意圖在條件允許的情況下設(shè)置帶形接地裝置外，一般應(yīng)根據(jù)臺站實情設(shè)置立體構(gòu)架形接地裝置。需要在工作中注意的因素還有： （ 1）選擇合適的接地材料。應(yīng)選用導(dǎo)電性能更好的接地線材料，如具有防腐性能的鍍鋅扁鋼、角鋼、寬口徑鋼管。降阻材料要選擇既防腐又能夠增強導(dǎo)電性能的降阻劑和木炭。引線材料最好采用寬口徑的鍍鋅鋼管及扁鋼； （ 2）保證構(gòu)架接地體及焊接的質(zhì)量。構(gòu)架接地體主體框架時，將角鋼設(shè)為框架立柱，鋼管設(shè)為雙層框架主體，扁鋼用于輔助連接，且盡量少用短件連接，要求無虛焊； （ 3）更換土壤。一般情況下，不宜再用從接地坑中起出的帶石塊較多的土壤，必要時更換為細土壤，即從它處搬運無雜物、無腐蝕性的新細土�；靥畲涡驗椋涸诜胖媒拥伢w前，先墊0 3 0 5 m的新土層，待接地體放置并焊接完成以后，在新土層面用降阻劑包裹鋼管及角鋼等，并回填更換的土壤至地面。（ 4）添加降阻材料。掩埋時添加降阻劑相當(dāng)于增粗加大接地體外形尺寸，是目前普遍推廣的降阻方法。具體做法是：用兌水調(diào)和后的降阻劑將接地鋼管、角鋼等主體材料嚴(yán)密包裹，其包裹厚度為3 5 cm，尤其注意將焊接點包裹嚴(yán)實。待凝固后，回填土壤夯實即可。有條件的地震臺站除添加降阻劑外，還可在接地體周圍鋪墊一層適量的碎木炭。木炭具有減緩接地體腐蝕性和吸水性的優(yōu)點。（ 5）設(shè)置灌水管裝置。高原地震臺設(shè)置接地裝置時，推薦使用由多根鋼管（ 20 mm左右， 3 5根）排列組成，這樣就能夠兼顧后續(xù)使用中具備灌水的功能（）。這樣做的目的是為了減小引線與接地體的電阻，防止單根引線因銹蝕而增大的接地電阻。同時，引線鋼管在接地坑中呈均勻布設(shè)，與接地體多點焊接；并以接地面積為參照，在地中引線管部位鉆上適量小孔，在出露地坪處砌一小水池，以便在干燥季節(jié)接地電阻超標(biāo)時，人工通過小水池向接地裝置灌水，保持接地裝置及周邊土壤一定的濕潤性，這樣就能夠保持接地電阻穩(wěn)定在4以下。實踐證明，這種具備后續(xù)灌水能力的接地裝置能克服高原地震臺站接地電阻隨季節(jié)性變化的弊端。比如，康定地震中心站結(jié)合臺站實情，利用場地條件及建房等，已先后建成甘孜地震臺等不同形狀且接地電阻小于4的接地裝置。
我們在川西高原的做法主要有以下幾種接地體類型。（ 1）利用房屋地圈梁擴展接地體。甘孜、鄉(xiāng)城及巴塘地震臺充分利用修建新觀測房基槽，在布設(shè)環(huán)形接地鍍鋅扁鋼等事項后，采用多點焊接辦法，與房屋地圈梁連接，擴展了接地體。經(jīng)測試，接地電阻為1 6 3 0.（ 2）放射狀單層帶形接地體。比如道孚地震臺地處潮濕的硝水溝內(nèi)，土層濕潤，采用了放射狀帶形接地體。經(jīng)測試，接地電阻為1 4.（ 3）具備后續(xù)灌水的接地裝置。姑咱地震臺洞門前多為挖掘山洞時堆積的石塊，且十分干燥。在采用了加大接地體、更換土壤、增添降阻材料等措施后，用鋼管將洞內(nèi)排出的裂隙水引入接地體周圍，形成灌水式接地裝置。這種形式的接地裝置較好地解決了干燥地段接地電阻隨季節(jié)變化大的難題，并具有在高原地震臺推廣使用的價值。經(jīng)測試，接地電阻為0 8.
實踐證明，過去那種接地裝置一經(jīng)設(shè)置安裝后就疏于維護管理的消極做法，隨時存在觀測儀器被雷電等高壓擊壞的隱患。因此，應(yīng)注意做到主動管理、積極維護。采取定期檢查接地電阻，同時記錄下當(dāng)時的氣溫、濕度等有關(guān)數(shù)據(jù)，建立良好的維護記錄。在檢查過程中，尤其注意接地電阻隨季節(jié)變化情況，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)時及時處理，使接地電阻始終符合地震臺站觀測要求。同時，在運行中建立良好的周期性檢測及維護管理制度，為地震觀測儀器長期正常運轉(zhuǎn)提供重要的安全防雷保證。中國糧油儀器網(wǎng) http://m.52lvi.cn/
