库区防雷技术与措施

2013-08-06张春哲周国刚

黑龙江水利科技 2013年6期

张春哲，周国刚

(1.辽宁省水利水电科学研究院，沈阳110003，2.辽宁省江河流域管理局，沈阳 110003)

1 库区防雷的必要性

随着信息技术的迅猛发展，计算机等微电子设备大量参与水库的数据采集及日常管理，由于其灵敏度高、耐压低，很易受雷电电磁脉冲干扰。如果防雷系统有缺陷，接闪装置接闪后，建筑物内的微电子设备必然会受到影响，轻者可导致有关设备的误动作，重者会造成硬件的永久性损坏，以致通讯中断等严重后果。库区防雷是一个系统工程，必须综合考虑，将外部防雷措施和内部防雷措施作为整体统一考虑。

2 库区建筑物防雷的特点

库区的建筑物一般包括管理房、大坝、溢洪道、输水洞、启闭室等，主要防雷建筑物指有机电设备、自动化系统和人活动的地方。管理房、启闭室、闸室、电站是主要的防雷对象。大坝、溢洪道、输水洞由于跟大地直接接触，另外，这些建筑遭受雷击后损害并不明显，在库区防雷时可以不做直接考虑。

我国的大、中、小型水库分布不均，环境条件也不尽相同，建议有条件的水库首先在大坝两端的山顶上建设避雷塔，建设中关键是对两座塔都要按标准要求做良好的接地连接，使两座塔能起到良好的引雷避雷的作用，使库区大部分都在两座塔的保护之下，并将两座塔的良好接地用引下线一直引到相关需要防雷建筑物的接地装置上，使整个地区形成一个统一的防雷带。并在低处的建筑物接地装置的引下线上加装防止电流反向冲击的设备，以免由于山上山下形成点位差时对下面建筑物及里面的设备造成损害。在整个防雷系统中重要的就是良好的接地，没有良好的接地一切避雷设施都有可能将“引雷入室”，给人的生命及国家财产造成不可估量的损失。

3 防雷分区的定义及综合防雷系统的组成

在国际标准IEC 62305—4(GB/T 21714.3)［1］中规定的防雷方案的基础原理是:在电涌达到终端设备并对其造成损坏之前将电涌逐级降低到安全的电平。基于这个原则，建筑物的整个电源线路被分为多个避雷区(LPZ=Lightning Protection Zone)，在由一个区进入另一个区的各个过渡位置安装用于实现电平平衡的电涌保护器，即根据相应必要的规定等级加以划分。这种方案的主要优点:通过直接的线路在建筑物的入口处将能量巨大和危险的雷击电流释放掉进入到其它线路系统的耦合量减少到最小。可以避免由于磁场带来的故障。可经济、合理地为新建、扩建和改建建筑规划出具有针对性的保护方案。

由外至内，防雷分区被定义如下:

1)LPZOA:在建筑物外部，不受外部保护装置保护的区域。可能遭受直击雷，对雷电电磁脉冲没有任何屏蔽防护。

2)LPZOB:在建筑物外部受外部防雷装置保护的区域。对雷电电磁脉冲没有任何屏蔽防护。

3)LPZO1:建筑物内部区域。有小部分雷电能量进入的可能性。

4)LPZO2:建筑物内部区域。有低的浪涌过电压进入的可能性。

5)LPZO3:建筑物(也可能是设备的金属外壳)内部区域。没有雷电电磁脉冲产生的干扰，也没有浪涌过电压。

防雷分区理论的必要条件是正确安装的等电位连接系统，然后在各分区之间安装防雷器作为补充，因而对于防雷来说，建立等电位连接系统同样重要。在水库范围内，多是雷电频发地区，然而，由于周围山体岩石比较多，接地体的制作比较困难，比较好的方法是在建库初期，修建大坝时就把接地体从大坝下引出来，对已建成的水库来说，尤其是山区的水库，就得根据规范中深挖洞，加降阻剂等方法安装接地极使接地电阻达到相应的要求，并且让各接地设备等电位连接，这样才能保证整个系统免于或部分免于雷电的破坏。一般分散的接地的电阻值可大一些，例如取4 Ω。若采用统一接地，则接地电阻值必须＜1 Ω。防雷是一个重要的系统工程，单一的防雷措施只能局部片面地减少雷电的损害，建筑物的综合防雷系统涵盖了建筑物内外部两个方面，外部防雷措施以接闪器、引下线及接地装置为主，内部防雷措施则以屏蔽隔离带(层)、等电位连接和安装各级浪涌保护器为主，详细系统结构图见图1。