大伙房水庫信息化系統(tǒng)防雷方案設(shè)計(jì)

郭家勝

（遼寧省大伙房水庫管理局 遼寧 撫順 113007）

1 中控樓防雷工程現(xiàn)狀

大伙房水庫中控樓位于主壩與三副壩之間，樓體三層。在三層綜控室內(nèi)集合了水庫樞紐視頻監(jiān)控系統(tǒng)、大壩預(yù)警系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、大壩觀測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)等多個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備。中控樓高21米，其四周空曠，沒有其它可接引雷電的高層建筑。由于大伙房水庫屬于雷電高發(fā)區(qū)，自中控樓建成以來，其內(nèi)的各自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備頻繁遭受雷擊，給水庫的運(yùn)行管理工作帶來了很大影響，因此十分必要對(duì)現(xiàn)有的樓體防雷工程進(jìn)行系統(tǒng)改造，以確保各自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 成因分析

2010年4月，大伙房水庫工程管理部門配合撫順市防雷中心對(duì)中控樓的防雷設(shè)施進(jìn)行了系統(tǒng)檢測(cè)，通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析，確定了中控樓各自動(dòng)化系統(tǒng)頻遭受雷擊的主要成因，具體如下。

a)建筑物頂有避雷針，但較短，覆蓋范圍不符合滾求法計(jì)算的區(qū)域，尤其中控制不在保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)；

b)防直擊雷接地電阻25Ω,綜合接地電阻不合規(guī)范要求（規(guī)范要求小于10歐）。

c)避雷針引下線與一層總接地電位箱未有效連接。

d)中心機(jī)房無獨(dú)立接地裝置，其設(shè)備保護(hù)接地與建筑物共地，且接地點(diǎn)處于高電位反擊點(diǎn)，中心機(jī)房無等電位連接措施，存在雷電反擊風(fēng)險(xiǎn)。

e)中控樓電力供應(yīng)為10kV/380V，10kV高壓線路由直埋方式引入室內(nèi)，無與電子設(shè)備配合的浪涌保護(hù)措施；

f)中心機(jī)房現(xiàn)有的配電系統(tǒng)、閘控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)等全集合在單一無屏蔽功能機(jī)柜內(nèi)，布線紊亂，進(jìn)出機(jī)柜線纜無防雷及屏蔽措施，無浪涌抑制設(shè)備，極易發(fā)生雷電事故。

g)各自動(dòng)化系統(tǒng)很多信號(hào)線為架空后引入室內(nèi)，無屏蔽防護(hù)措施，極易產(chǎn)生雷電電磁脈沖，感應(yīng)雷電沿著架空線路進(jìn)入室內(nèi)機(jī)柜，從而引發(fā)雷電事故。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

3.1.1 國家標(biāo)準(zhǔn):《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057-94）、《計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-93）《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50343-2004）。

3.1.2 IEC的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和范例。

3.2 接地裝置設(shè)計(jì)

接地裝置是防雷工程中十分重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接地裝置參數(shù)設(shè)計(jì)主要考慮的因素是:接地裝置位置和地電位干擾情況；接地裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)；接地裝置與地下其他物體的距離和地電位反擊量值；接地裝置的接地電阻值；接地裝置材料的穩(wěn)定性和最大放電電流等。

本工程接地裝置應(yīng)滿足以下參數(shù):

1)接地電阻小于1歐姆。接地裝置與匯流排路徑小于20米。由于集控樓地處山腳，其基礎(chǔ)多為砂礫巖，土壤率較高，在接地電阻無法滿足需求時(shí)，可考慮置換粘土的方式降低接地電阻值。根據(jù)接地極的選址可選用帶狀接地體和塊狀接地體相結(jié)合的方式來降低接地電阻值。

2)接地裝置與地下其他物體間距大于10米，不能滿足該參數(shù)時(shí)，應(yīng)采取絕緣隔離等措施，以防止地電位反擊造成的二次雷擊。

3)接地裝置沖擊電流大于60kA，在該量值電流沖擊下，結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性符合要求。

4)在接地與機(jī)房匯流排聯(lián)通的接地回路上做輔助接地，輔助接地的接地電阻不大于10歐姆。

3.3 雷電電磁脈沖防護(hù)

根據(jù)現(xiàn)場勘察，本工程雷電電磁脈沖防護(hù)做為重點(diǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。主要采取以下措施滿足防護(hù)要求。

1)在一層變電所LPZ0a與LPZ0b分界處設(shè)置電源一級(jí)防雷器，主要參數(shù):工作電壓450V，雷電流通量大于40 kA，響應(yīng)時(shí)間小于50ns；

2)在中心機(jī)房電源配電柜內(nèi)設(shè)置電源二級(jí)防雷器，主要參數(shù):限制電壓小于1800V，雷電流通量大于20 kA，響應(yīng)時(shí)間小于25ns；

3)在中心機(jī)房用電設(shè)備前端設(shè)置電源三級(jí)防雷器，主要參數(shù):限制電壓小于700V，雷電流通量大于10 kA，響應(yīng)時(shí)間小于25ns，使用功率1kW。

4)信號(hào)通道采用2級(jí)浪涌保護(hù)器防護(hù)，設(shè)置位置符合現(xiàn)場防雷區(qū)域劃分要求。

3.4 浪涌保護(hù)器技術(shù)條件

用于供電通道的浪涌保護(hù)器應(yīng)滿足UP小于1800V、1200V、1000V。 Ts小于 50ns,Is大于 60kA、20、10kA。 具有氣象主管機(jī)構(gòu)頒發(fā)的準(zhǔn)許使用證書和國家氣象局技術(shù)檢驗(yàn)報(bào)告。

用于信號(hào)通道的電涌保護(hù)器應(yīng)與信號(hào)通道技術(shù)參數(shù)相互匹配，主要考慮介入阻抗，工作頻率，衰減和插入損耗。雷電流通不應(yīng)小于10kA。

3.5 抗靜電措施和電源線路

中心機(jī)房鋪設(shè)抗靜電地板，地板高度不大于150毫米，用0.5-30mm銅帶沿地面敷設(shè)接地網(wǎng)格，保證靜電地板內(nèi)的等勢(shì)面。進(jìn)出機(jī)房內(nèi)的所有金屬線纜在抗靜電地板下鋪設(shè)于金屬橋架內(nèi)，橋架始末端與機(jī)房匯流排連接。

中心機(jī)房由變電所315kVA變壓器單獨(dú)供電，存在用電單一，三相不平衡、晝夜電壓波動(dòng)太大等情況。機(jī)房設(shè)備為220V單相回路，總功率容量不小于6kW，中心機(jī)房內(nèi)應(yīng)設(shè)置穩(wěn)壓電源配電柜，各設(shè)備設(shè)施用電由該穩(wěn)壓柜引出。

機(jī)房內(nèi)各控制系統(tǒng)嚴(yán)格分開，采用專用屏蔽機(jī)柜，各機(jī)柜內(nèi)設(shè)置局部等電位端子排，進(jìn)出戶電纜采用屏蔽和防雷設(shè)施。

3.6 直擊雷防護(hù)

由于中控樓中心機(jī)房設(shè)置在三層，且處于LPZ0a與LPZ0b接壤區(qū)域，因此中心機(jī)房的信息化設(shè)備遭受雷擊的概率也較高。因此需在在集控樓最高點(diǎn)設(shè)置獨(dú)立避雷針，防護(hù)級(jí)別按2類防雷建筑物設(shè)計(jì)。為防止避雷針接閃時(shí)可能造成的對(duì)室內(nèi)電子設(shè)備的反擊，避雷針引下線接地點(diǎn)距離中心機(jī)房的最近距離應(yīng)大于3米。

4 結(jié)束語

2010年6月，中控樓的防雷改造工程正式通過驗(yàn)收。通過近一年的運(yùn)行，中控樓的信息化設(shè)備經(jīng)受住了考驗(yàn)，系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定。該工程的竣工也為其它各大水庫信息化系統(tǒng)的防雷建設(shè)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

［1］李景祿.現(xiàn)代防雷技術(shù)[M].中國水利水電出版社.

［2］陳元麗.現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)實(shí)用指南[M].中國水利水電出版社.

［3］張小青.建筑防雷與接地技術(shù)[M].中國水利水電出版社.