摘要

上海測震、地球物理臺站運行中，因電源系統和雷電而導致的故障占了較大比例。為提升臺站運行質量而研發的隔離電源系統，可有效地將市電與臺站設備間進行物理隔離，杜絕了雷擊通過交流電供電途徑的串入。該系統研制成功后，在上海測震臺站試運行，其間發現了系統的一些缺陷，技術人員進行多次改進，提升了系統的整體性能。該系統已在多個測震、地球物理臺站應用，取得了顯著的防雷、防浪涌效果。山西防雷檢測

上海測震臺站和地球物理臺站經常發生因雷擊而導致信號傳輸中斷的故障 。根據統計，因電源因素而導致的故障率約為 40% 。雷擊不僅降低了臺站的運行率，也增加了維護成本 。雖然安裝了菲尼克斯等多級交流避雷器、直流避雷器，并采用自動充放電的UPS 供電電源，但防雷效果有限，臺站仍多次遭雷擊和電網浪涌，而出現設備損壞的情況 ?；谝陨显?，研發了隔離電源系統 。通過一段時間的試運行后，對該系統進行了改進，使其性能更加穩定 。 山西避雷驗收

隔離電源系統中的“隔離”意為利用隔離電源控制器將市電和臺站的設備電路進行物理隔離，該方式可切斷供電的串雷途徑。太原防雷公司

利用蓄電池供電，將市電和設備進行了物理隔離，實現了不間斷供電 。設計使用 2節蓄電池為 1 組，共 2 組（ A 組和 B 組），通過控制器在 24 h 內循環對 A 組或 B 組分時段經 220 V 市電轉換充電 。當 A 組蓄電池在充電時，B 組為設備供電 。當 A 組蓄電池的電量充滿時，切換為 A 組為設備供電，B 組處于充電狀態 。對臺站設備的實際功耗進行了跟蹤測試，考慮到隔離電源系統控制器自身功耗及蓄電池的充電效率，將蓄電池切換間隔設為1 — 6 h可調 。通過工業級的 KG316T 微電腦時控開關（又稱為微電腦時鐘控制器）（圖 1，圖 2），編程設置開關在多個時間點的啟閉，從而驅動功率繼電器切換電路控制蓄電池組的輪流充電和放電（輸出），實現隔離不間斷供電功能 。山西避雷工程

KG316T 微電腦時控開關和外圍功能電路板組成的隔離電源控制器，僅將充電功率模塊與市電電網相連接，這樣即使發生雷擊，可由前端的抗雷性能強的高耐壓、大功率充電電路來承受，而后端的其他設備均處于蓄電池供電模式 。該系統可以通過高耐壓、大功率器件的充電電路來強化其抗雷擊性能，提高工作的穩定性 。KG316T 電腦時控開關的控制板電路和鍵控控制、LED 指示板電路如圖 2 所示 。忻州防雷檢測

由圖2 可見，市電經變壓器隔離、降壓后，經D1 —D4 橋式整流、C2 濾波，一方面為控制電路提供直流工作電壓（時控開關開啟時為 12 V，關閉時為 15 V），并使 LED1 發光，指示時控開關已經接入市電；另一方面經 R2 限流、R3 分壓、VDl 穩壓，在 C4 兩端形成 3.6 V 的穩定電壓，再經 D5 降壓、R4 限流，為電腦電路和液晶顯示電路提供 3 V 工作電源 。內附電池 E 保證在停電時已設定的數據不丟失和電腦計時的不間斷，可長期供液晶顯示時鐘和微電腦電路運行 。電路中 D5 在時控開關不接入電源或停電時起隔離作用，以防內附電池經 R3 耗電 。晉中避雷檢測

 微電腦時控開關電路參考簡圖及闡述部分略。

隔離電源系統在多個臺站運行期間，我們發現了一些缺陷，針對這些問題，進行了改進和升級 。朔州防雷檢測

（1）智能三段式充電功能替代了普通充電方式 。

（2）全物理隔離市電網功能 。

（3）多路、不同規格、不間斷直流輸出功能。呂梁防雷檢測

（4）增加了無線電壓監控裝置 。

隔離電源系統在上海多個測震、地球物理臺站得到了應用，不僅為臺站儀器提供了穩定的電力資源，而且可以成功避雷，保護臺站設備的安全。  大同避雷檢測

我們在佘山臺、金澤臺、天平山臺、上戲臺、天馬山臺、小昆山臺、竹園臺、大洋山臺等測震臺站和查山臺、長興島臺等地球物理臺站安裝了隔離供電系統 。經過 2010 —2019 年的運行，這些臺站的故障率大大降低 。經過對歷年的臺站運維情況進行對比發現，未安裝該系統前的 2005 — 2008 年，每年臺站因雷電和電網的問題而進行維護的平均次數為 60 次 。在隔離電源系統被廣泛應用后，每年維護次數下降到平均 20 次 。未安裝隔離電源系統時，每年的維修經費中有很大一部分要支付由雷擊引起的各類設備的維修，甚至需要重新購買備件；而 2010 — 2013 年相比 2006 — 2009 年平均每年至少節省經費近 2 萬元。 陽泉避雷檢測

隨著隔離電源系統的普遍應用，臺站的避雷等級也相應升級 。從近幾年的運行情況來看，維護任務明顯減少，臺站因雷擊所導致的昂貴設備受到損壞的情況有明顯改善 。2010 年至 2019 年 2 月，較容易遭受雷擊的天馬山臺、大洋山臺，小昆山臺、佘山臺，天平山臺等均未出現由雷擊所導致的嚴重設備故障，如 2011 年 10 月 9 日天馬山臺市電浪涌導致電力故障，隔離電源系統保全了后端昂貴的地震專業設備；2012 年 6 月 21 日上戲臺遭受雷擊，隔離電源與電網連接的充電電路損壞，但隔離電源系統保全了后端的多個重要設備，臺站故障很快被修復；2013 年 7 月 18 日佘山臺設備在隔離電源的保護下，未遭雷擊；2014 年 9 月 21 日、2016 年 7 月 12 日大洋山臺遭受雷擊，當維護人員到達現場時發現，只有隔離電源與電網連接的充電電路遭雷擊損壞，但保全了后續的多個重要設備，臺站故障很快被修復；2014 年 7 月 22 日天平山臺在隔離電源的保護下，臺站其他設備免受雷擊；2014 年 8 月 15 日金澤臺因為安裝了隔離電源設備，避免了昂貴的井下地震計和數采遭受嚴重雷擊；2018 年 1 月 13 日查山臺市電中斷，臺站的隔離電源系統提供了長時間的續航，保證了數據的連續；2019 年 2 月長興島臺多次發生市電中斷，臺站的隔離電源系統為后端的地震儀器提供了長時間的續航，保證了數據連續率 。運城防雷檢測

隔離電源系統經改進已處于穩定的工作狀態，近幾年，將其應用在上海測震臺網和地球物理臺網的多個臺站，取得了顯著的防雷效果 。但前端的充電功率模塊因與市電電網未隔離，因此其抗雷性能和高耐壓性能至關重要，對此還有可提高的空間，待性能加強后可應用于預警臺站、強震臺站等 。晉城防雷檢測