石佛寺水庫(kù)防雷系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)探究

許學(xué)嬌

(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局，沈陽(yáng)110166)

摘要：水庫(kù)防雷工程建設(shè)對(duì)水庫(kù)安全至關(guān)重要，本文以遼寧省石佛寺水庫(kù)為實(shí)例，依照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)石佛寺水庫(kù)進(jìn)行防雷工程設(shè)計(jì)，確定了直擊雷、感應(yīng)雷防護(hù)和接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保障了水庫(kù)建筑物安全。

關(guān)鍵詞：雷擊；感應(yīng)雷；建筑物；接地

中圖分類號(hào)：TV62

Exploration of Shifosi Reservoir Lightning Protection System

Engineering Design

XU Xue-Jiao

(LiaoningShifosiReservoirManagementBureau,Shenyang110166,China)

Abstract：Reservoir lighting protection project construction is critical for reservoir safety. In the paper, Liaoning Shifosi Reservoir is regarded as an example. Lighting protection project design is conducted for Shifosi, direct lightning strike, induction stroke protection and grounding system design plans are determined, thereby protecting safety of reservoir buildings.

Keywords：lightning; induction stroke; building; grounding

1工程概況

石佛寺水庫(kù)位于沈陽(yáng)市沈北新區(qū)。據(jù)氣象資料，年平均雷暴日在26.9d以上，為中雷區(qū)。其水庫(kù)前方辦公樓、調(diào)度樓有局通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、防汛視頻會(huì)商系統(tǒng)、防洪調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、閘門啟閉系統(tǒng)、地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)重要系統(tǒng)。石佛寺水庫(kù)庫(kù)區(qū)歷史上發(fā)生了多次雷擊事故，通信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等大批設(shè)備被擊壞，網(wǎng)絡(luò)通信全部中斷，嚴(yán)重影響汛期正常防汛工作，并造成直接經(jīng)濟(jì)損失與重要數(shù)據(jù)損失。

石佛寺水庫(kù)防雷系統(tǒng)工程，主要保護(hù)對(duì)象為前方辦公樓、前方調(diào)度樓、泄洪閘啟閉機(jī)室。工程項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括：?直擊雷防護(hù)措施，屬于三類防雷建筑物，采用避雷針、帶、網(wǎng)，引下線，均壓環(huán)，等電位，接地體,將被保護(hù)范圍內(nèi)的直擊雷引入大地泄放。對(duì)前方辦公樓、前方調(diào)度樓兩個(gè)建筑分別加裝避雷針，即在每個(gè)建筑的兩側(cè)分別安裝避雷針，在樓頂加裝避雷帶，并對(duì)避雷帶做防腐處理；?感應(yīng)雷的防護(hù)措施，涉及到前方辦公樓的網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)房、防汛視頻會(huì)商控制機(jī)房、前方調(diào)度樓的啟閉機(jī)控制室以及泄洪閘室；?接地系統(tǒng)措施，包括接地設(shè)備選型、接地系統(tǒng)安裝。

2防雷工程設(shè)計(jì)

目前防雷系統(tǒng)主要分為建筑物外雷電保護(hù)和建筑物內(nèi)雷電保護(hù)兩類，見下圖。

綜合防雷示意圖

此次防雷工程采取以下措施進(jìn)行具體防雷：

a.直擊雷防護(hù)——門衛(wèi)室。

b.感應(yīng)雷防護(hù)——后樓辦公樓、門衛(wèi)室、前辦公樓(2F、3F配電系統(tǒng))。

c.接地系統(tǒng)——后樓辦公樓、門衛(wèi)室。

2.1建筑物防雷分類的確定

該建筑物為三類防雷建筑物，建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算公式如下：

式中N——建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，次/a；

k——校正系數(shù)，取1.5；

Ng——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度，次/(km2·a)。

經(jīng)計(jì)算，該系統(tǒng)建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.227次。

2.2直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，按照三類建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。在門衛(wèi)室屋頂安裝LTP-01-S避雷針。避雷針總高度不小于5m，避雷針安裝引下線連接到防雷接地網(wǎng)。引下線材料可選用鍍鋅扁鋼(圓鋼)。避雷針與塔桿采用電焊或氣焊，保證連接牢固，以滿足直擊雷防護(hù)的要求。

2.3感應(yīng)雷防護(hù)設(shè)計(jì)

建筑物的供配電系統(tǒng)如果只加裝一級(jí)防雷保護(hù)措施(電源避雷器)，是無(wú)法滿足要求的，感應(yīng)雷在電源系統(tǒng)內(nèi)部造成的過(guò)流過(guò)壓無(wú)法有效釋放會(huì)對(duì)電源系統(tǒng)造成破壞。因此，必須遵循“層層保護(hù)、級(jí)級(jí)泄放”的電源系統(tǒng)防雷原則，對(duì)其采取至少三級(jí)防雷保護(hù)措施。

主要保護(hù)范圍：建筑物電子信息系統(tǒng)(如信息機(jī)房)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防雷保護(hù)、重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如交換機(jī)、服務(wù)器等)、電話通信系統(tǒng)的電話交換機(jī)。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意合理敷設(shè)均壓環(huán)，等電位聯(lián)接的形成，電位差的消除，對(duì)雷電入侵的有效防止等。在室外引入室內(nèi)的有源線路(室外監(jiān)控設(shè)備等)上，都要加裝與設(shè)備相對(duì)應(yīng)的電子避雷器。

2.3.1針對(duì)機(jī)房供電系統(tǒng)的防護(hù)

在后樓辦公樓、門衛(wèi)室的室內(nèi)主配電處并聯(lián)安裝LTSPD40KA/4-S(共2套)型三相電源避雷器，作為防雷系統(tǒng)的電源保護(hù)。該避雷器具有模塊更換和失效指示等功能，放電電流上限可達(dá)40kA，能對(duì)由外部電源傳輸線引入的感應(yīng)雷電流進(jìn)行有效抑制。

在后樓辦公樓、門衛(wèi)室的室內(nèi)分配電處并聯(lián)安裝LTSPD20KA/2-S(共2套)型單相電源避雷器，作為防雷系統(tǒng)的保護(hù)。該避雷器具有模塊更換和失效指示等功能，放電電流上限可達(dá)20kA，能對(duì)由外部電源傳輸線引入的感應(yīng)雷電流進(jìn)行有效抑制。

在前辦公樓二、三樓的樓層主配電處并聯(lián)安裝LTP380-40/385V-S(共2套)型三相電源避雷器，作為防雷系統(tǒng)的電源保護(hù)。該避雷器具有模塊更換和失效指示等功能，放電電流上限可達(dá)40kA，能對(duì)由外部電源傳輸線引入的感應(yīng)雷電流進(jìn)行有效抑制。

在前辦公樓二、三樓的樓層分配電處并聯(lián)安裝LTSPD20KA/4-S(共2套)型單相電源避雷器，作為防雷系統(tǒng)的保護(hù)。抑制由外部電源傳輸線引入的感應(yīng)雷電流。該避雷器帶失效指示、可更換模塊等功能，最大放電電流達(dá)20kA。

在后樓辦公樓、門衛(wèi)室的室內(nèi)用電設(shè)備前端安裝A6-42-0NS-S(共2套)型電源防雷插排，進(jìn)行設(shè)備電源系統(tǒng)的精細(xì)防護(hù)。

2.3.2針對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的防護(hù)

信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，在交換機(jī)、硬盤錄象機(jī)設(shè)備前端使用跳線分別串聯(lián)安裝LTP-N-RJ45/8-S、LTP-C-BNC-S信號(hào)避雷器，作為交換機(jī)等信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的保護(hù)。

2.4接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1接地設(shè)備選型

接地系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行離不開接地設(shè)備的合理選擇，接地設(shè)備的接地方式也是要慎重考慮的一個(gè)方面。設(shè)備接地方式一般分為六類：建筑接地、防雷接地、直流接地、交流接地、設(shè)備接地、靜電接地。嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家有關(guān)設(shè)備接地原則(“同地不同線、地線分類接、禁止串共用、一點(diǎn)接地法”)的規(guī)定，應(yīng)用不小于40mm×4mm鍍鋅扁鋼連接地網(wǎng)，以最小接地電阻值將接地電阻接入電路。同時(shí)將不同類別的接地母線合理布置，即分別單獨(dú)地從外引至機(jī)房形成匯流排，方便機(jī)房?jī)?nèi)其他設(shè)備工作地線的引出，以此有效減少因接地線布局不合理而造成的干擾雜波對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響，還能及時(shí)將電源發(fā)生故障時(shí)的大電流或者雷電流引入地下。同一地網(wǎng)不同接地引線的引入點(diǎn)距離需在5m以上。

2.4.2接地系統(tǒng)安裝

此次地網(wǎng)施工地點(diǎn)選定為門衛(wèi)室的外側(cè)空地，接地體按聯(lián)合地網(wǎng)形式組合，縱向埋深為600~800mm，橫向埋距為5m，采用40mm×4mm鍍鋅扁鋼連接地網(wǎng)，連接點(diǎn)焊接處理，并做好防腐措施。在外墻距地面1.5m處或是合適位置做接地測(cè)試盒，引上線采用BVR35銅線引至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)匯流排。

a.接地材料選擇。工程選用非金屬接地模塊、銅包鋼接地棒、降阻劑。其中非金屬接地模塊具有吸濕效果好、保濕性和抗腐性能強(qiáng)、無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，還能通過(guò)擴(kuò)增接地體本身散流面積的方式降低土壤層間的接觸電阻并保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。

b.施工工藝。嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家有關(guān)設(shè)備接地原則(“同地不同線、地線分類接、禁止串共用、一點(diǎn)接地法”)的規(guī)定，應(yīng)用不小于40mm×4mm鍍鋅扁鋼連接地網(wǎng)。同時(shí)，為減小接地模塊及接地極間的相互影響，其埋設(shè)間距不小于接地材料的2倍。接地模塊連接采取并聯(lián)方式。用鍍鋅扁鋼做匯集與接地模塊的集心進(jìn)行焊接。焊接必須符合工藝要求，不允許虛焊、漏焊。坑槽回填，以降阻劑與細(xì)沙為原料，攪拌均勻后分層填設(shè)，每次添加填料約為30cm厚，適當(dāng)灑水澆實(shí)。必須要注意的是，要將不同系統(tǒng)不同用途的接地母線分別獨(dú)立引至機(jī)房形成匯流排，確保其他設(shè)備接地地線和工作地線的合理引出。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，此次工程接地阻值不大于4Ω。具體安裝方法為：非金屬接地模塊、銅包鋼接地棒和降阻劑組成接地網(wǎng)，在門衛(wèi)室的外側(cè)空地挖接地溝，深度距地面600~800mm深以下，安裝接地模塊、銅包鋼接地棒，回填物也由降阻劑與良好的土壤均勻攪拌回填。后辦公樓的接地利用原有接地系統(tǒng)做引線入戶為防雷使用。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該防雷工程設(shè)計(jì)實(shí)施的綜合防雷工程，防止了水庫(kù)建筑物遭受雷擊的災(zāi)害，確保了構(gòu)筑物、建筑物內(nèi)工作人員的安全，其防雷效果顯著，在雷雨季節(jié)正常工作中起到重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]郭強(qiáng),周大鵬,郭家勝,等.水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)防雷技術(shù)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2011(1):96-98.

[2]王文明,程正南.淺談澤雅水庫(kù)配套設(shè)施綜合防雷措施[J].科技信息(科學(xué)教研),2007(23):43-44.

[3]葉俊清.汀溪水庫(kù)啟閉設(shè)備輸電線路改造防雷選擇方案[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2014(8):45-46.