汤河水库水雨情遥测系统中继站防雷措施

2011-10-26曹桂芬边可斌辽宁省汤河水库管理局辽宁辽阳111000

中国科技信息 2011年8期

曹桂芬边可斌辽宁省汤河水库管理局，辽宁辽阳 111000

汤河水库水雨情遥测系统中继站防雷措施

曹桂芬边可斌辽宁省汤河水库管理局，辽宁辽阳 111000

汤河水库水雨情遥测系统中继站建站时已经制作了避雷针和防雷接地体，接地体电阻小于1欧姆，但是在系统运行中多次遭遇雷击，造成设备损坏，通过分析研究，重新制作防雷系统，最大限度上避免中继站设备遭遇雷击。通过实践证明改建后的防雷系统经受住了雷电的考验，值得借鉴。

汤河水库;中继站;防雷; 等电位

一、汤河水库概况

汤河水库位于太子河支流汤河干流上，水库控制流域面积为1228平方公里，是一座以防洪、工业及城市生活用水为主，兼顾灌溉、发电、养鱼等综合利用的大Ⅱ型水利枢纽工程，工程按百年一遇洪水设计，可能最大洪水校核。

二、系统组成

汤河水库水雨情遥测系统包括1个中心站、2个一级中继站冰玉山（海拔605米）中继站和大阳山（海拔569米）中继站，1个二级中继站烽火台（海拔120米），8个雨量站和1个水位站，系统以超短波为主信道，GPRS作为备用通讯手段。

三、问题的提出

水雨情遥测系统共有3个中继站，其中二级中继站安装在烽火台建筑物内部，该建筑物为塔状，共5层，设备安装在第4层，最顶层全部为钢骨架结构，其引下线连接到塔下的接地体上，二级中继站设备没有遭遇过雷击。

2个一级中继站情况基本相同。在海拔600m左右的山顶修建砖石结构的房屋，房子外部3m处修建一座铁塔，在铁塔距地面8m处搭建2m2工作平台，2.5m高的全向天线固定在工作台外侧的护栏上，在工作台中间立4m高的避雷针，房顶沿着女儿墙上安装避雷线，太阳能电池组安装在房顶，中继机和电池组放在房屋内部，馈线和中继机中间加装避雷器。以房屋为中心制作环状接地体，接地电阻小于1欧姆，避雷针、避雷线和避雷器的引下线都连接到接地体上。

每年在设备安装前，都进行防雷接地电阻检测，检测值均小于1欧姆，但是在雷雨季节，2个一级中继站设备都会不同程度的遭遇雷击，造成短时间内设备瘫痪，系统数据传输依靠GPRS备用信道。如果此时移动基站出现故障，那么所有终端采集的数据将无法及时传送到中心站，使洪水预报及调度工作不能顺利开展。为避免此类现象发生，有必要对中继站防雷系统改造。

四、处理措施

4.1 分析原因

中继站设在一个地域内相对较高的山顶上，而且避雷针高出山顶13m左右，雷雨多发季节很容易遭受雷击。一般情况下设备遭遇雷击的方式有两种，一种是直击雷，另一种是感应雷，所以只针对这两个方面进行分析研究设备遭遇雷击的可能原因。

4.1.1 防雷系统安装方式

防雷接地体制作完全满足要求，每年接地电阻实测数据基本在0.2欧姆至0.5欧姆之间。

避雷针引下线和女儿墙上的避雷线引下线均采用Φ16mm圆钢，就近焊接在防雷接地体上，焊接时搭接长度超过圆钢断面直径6倍以上。连接天线和中继机的馈线通过窗户进入到室内，馈线和中继机之间加装同轴避雷器，避雷器引下线采用Φ6mmBVR铜线，铜线与接地体引上线连接时，由于受条件所限，只是对钢筋头部20cm进行打磨，然后将铜线紧密的缠绕在钢筋上，缠绕长度接近20cm，外面缠绕绝缘胶布。

图1 水雨情遥测系统组成图

4.1.2 遭遇雷击的方式

当避雷针落雷后，瞬间高电流沿引下线下泄时，在避雷引下线和铁塔周围产生一个变化的强磁场，天线馈线处在这个强磁场当中，切割磁力线形成感生电动势，感生电流沿馈线传输到避雷器后，经避雷器引下线导出。由于避雷器引下线与接地体引上线采用的是缠绕方式，连接性能不好，雷电流不能完全泄出，部分雷电流会进入设备，造成设备损坏。同时整座房屋以及设备也处在这个磁场当中，虽然很弱，但还是会存在，由此产生的感应雷电流同样会造成设备损坏。当雷电流沿引下线到达地面后，会引起局部地电位升高，与设备产生电势差，形成反冲电压，造成设备损坏。