湯河水庫水雨情遙測系統(tǒng)中繼站防雷措施

曹桂芬 邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

湯河水庫水雨情遙測系統(tǒng)中繼站防雷措施

曹桂芬 邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

湯河水庫水雨情遙測系統(tǒng)中繼站建站時已經制作了避雷針和防雷接地體，接地體電阻小于1歐姆，但是在系統(tǒng)運行中多次遭遇雷擊，造成設備損壞，通過分析研究，重新制作防雷系統(tǒng)，最大限度上避免中繼站設備遭遇雷擊。通過實踐證明改建后的防雷系統(tǒng)經受住了雷電的考驗，值得借鑒。

湯河水庫;中繼站;防雷; 等電位

一、湯河水庫概況

湯河水庫位于太子河支流湯河干流上，水庫控制流域面積為1228平方公里，是一座以防洪、工業(yè)及城市生活用水為主，兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程，工程按百年一遇洪水設計，可能最大洪水校核。

二、系統(tǒng)組成

湯河水庫水雨情遙測系統(tǒng)包括1個中心站、2個一級中繼站冰玉山（海拔605米）中繼站和大陽山（海拔569米）中繼站，1個二級中繼站烽火臺（海拔120米），8個雨量站和1個水位站，系統(tǒng)以超短波為主信道，GPRS作為備用通訊手段。

三、問題的提出

水雨情遙測系統(tǒng)共有3個中繼站，其中二級中繼站安裝在烽火臺建筑物內部，該建筑物為塔狀，共5層，設備安裝在第4層，最頂層全部為鋼骨架結構，其引下線連接到塔下的接地體上，二級中繼站設備沒有遭遇過雷擊。

2個一級中繼站情況基本相同。在海拔600m左右的山頂修建磚石結構的房屋，房子外部3m處修建一座鐵塔，在鐵塔距地面8m處搭建2m2工作平臺，2.5m高的全向天線固定在工作臺外側的護欄上，在工作臺中間立4m高的避雷針，房頂沿著女兒墻上安裝避雷線，太陽能電池組安裝在房頂，中繼機和電池組放在房屋內部，饋線和中繼機中間加裝避雷器。以房屋為中心制作環(huán)狀接地體，接地電阻小于1歐姆，避雷針、避雷線和避雷器的引下線都連接到接地體上。

每年在設備安裝前，都進行防雷接地電阻檢測，檢測值均小于1歐姆，但是在雷雨季節(jié)，2個一級中繼站設備都會不同程度的遭遇雷擊，造成短時間內設備癱瘓，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸依靠GPRS備用信道。如果此時移動基站出現(xiàn)故障，那么所有終端采集的數(shù)據(jù)將無法及時傳送到中心站，使洪水預報及調度工作不能順利開展。為避免此類現(xiàn)象發(fā)生，有必要對中繼站防雷系統(tǒng)改造。

四、處理措施

4.1 分析原因

中繼站設在一個地域內相對較高的山頂上，而且避雷針高出山頂13m左右，雷雨多發(fā)季節(jié)很容易遭受雷擊。一般情況下設備遭遇雷擊的方式有兩種，一種是直擊雷，另一種是感應雷，所以只針對這兩個方面進行分析研究設備遭遇雷擊的可能原因。

4.1.1 防雷系統(tǒng)安裝方式

防雷接地體制作完全滿足要求，每年接地電阻實測數(shù)據(jù)基本在0.2歐姆至0.5歐姆之間。

避雷針引下線和女兒墻上的避雷線引下線均采用Φ16mm圓鋼，就近焊接在防雷接地體上，焊接時搭接長度超過圓鋼斷面直徑6倍以上。連接天線和中繼機的饋線通過窗戶進入到室內，饋線和中繼機之間加裝同軸避雷器，避雷器引下線采用Φ6mmBVR銅線，銅線與接地體引上線連接時，由于受條件所限，只是對鋼筋頭部20cm進行打磨，然后將銅線緊密的纏繞在鋼筋上，纏繞長度接近20cm，外面纏繞絕緣膠布。

圖1 水雨情遙測系統(tǒng)組成圖

4.1.2 遭遇雷擊的方式

當避雷針落雷后，瞬間高電流沿引下線下泄時，在避雷引下線和鐵塔周圍產生一個變化的強磁場，天線饋線處在這個強磁場當中，切割磁力線形成感生電動勢，感生電流沿饋線傳輸?shù)奖芾灼骱?，經避雷器引下線導出。由于避雷器引下線與接地體引上線采用的是纏繞方式，連接性能不好，雷電流不能完全泄出，部分雷電流會進入設備，造成設備損壞。同時整座房屋以及設備也處在這個磁場當中，雖然很弱，但還是會存在，由此產生的感應雷電流同樣會造成設備損壞。當雷電流沿引下線到達地面后，會引起局部地電位升高，與設備產生電勢差，形成反沖電壓，造成設備損壞。

4.2 處理措施

4.2.1 防雷方案設計

設備遭遇直擊雷或感應雷時，元器件之間存在電位差，所以將設備進行等電位處理，在房屋內制作法拉利籠，將設備完全罩在籠體內部。

4.2.2 防雷材料選擇

匯流排采用5*100*600mm銅板，避雷引下線選擇Φ16mm圓鋼、Φ16mmBVR銅線和Φ12mmBVR銅線，法拉利籠采用熱鍍鋅電焊網，端子采用銅包鋼端子和銅端子。

4.2.3 制作安裝方式

利用原有的防雷接地體，接地體引上線進入屋內的頭部焊接銅包鋼轉換端子，用銅螺栓連接到固定好的等電位匯流排上。

沿屋內墻體和頂棚用水泥釘將熱鍍鋅電焊網固定好，要求表面平整，搭接處用Φ8mm熱鍍鋅鐵線做骨架，采用焊接方式使電焊網成為一個整體。幾條鐵線沿墻體和地面拐角處匯聚在一起，頭部焊接銅包鋼轉換端子，用銅螺栓固定在匯流排上。

女兒墻上的避雷引下線采用Φ16mm圓鋼引到屋內，頭部焊接銅包鋼轉換端子，連接固定在匯流排上。

太陽能電池組金屬框架采用Φ地即可，在QF1斷開，QF2合上后，K2吸和，風機全速50HZ高速運轉。同時K3也吸合，K3的（5，9），（6，10）接通，返回TCU的狀態(tài)信號正常，發(fā)射機可以正常開機。

綜上所述，雖然DX發(fā)射機線路復雜，板卡眾多，但我們只要在維護工作中抓住重點，積極思考，對機器的薄弱環(huán)節(jié)積極加以改進，就能提高機器運行的穩(wěn)定性，減少復雜故障的處理時間，從而減少停播時間，為機房實行無人值班提供堅實保障。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.091