鸭河口水库防雷工程改造处理

□马 稳 □杨 兵 □邱天珍（南阳市鸭河口水库工程管理局）

1 工程概况

鸭河口水库控制流域面积3030 km3,总库容13.39亿m3,是一座以防洪、灌溉为主，兼顾工业及城市供水，结合发电养殖等综合利用的大（1）型水利枢纽工程。工程等别为I等，主要建筑物大坝、溢洪道、左右岸输水洞为1级。主要建筑物为1000年一遇洪水设计、10000年一遇洪水校核。1#溢洪道位于鸭河口水库大坝右岸，轴线位于大坝桩号3+300m处，1级水工建筑物；左岸输水洞位于水库大坝右岸，沟埋式管道，轴线与大坝桩号1+022m相交，洞身长216.45m；水库办公楼位于大坝右岸，内设防汛通讯系统、自动化大坝安全检测系统、库区视频监控系统、防汛会商系统、雨水情自动预报采集系统和闸门远控系统。

2 改造难点

鸭河口水库工程管理局位于南阳盆地地势高点，受地理位置及地形因素影响，每年雷暴日数较多（南召地区年平均雷暴日为29.50日，年雷暴初终间日数最长为121日，初日最早的是2月22日，终日最晚的是11月16日，年最多为42日，雷暴日数较多，雷暴初终日跨度较大），1#、2#溢洪道、局办公楼、输水洞等重要工程部位均位于局部地形制高点，处于多雷电集中区。

工程分部不集中，相对较为分散（1#溢洪道和做岸输水洞相去超3000m），并有独立的建筑结构和供配电系统，需要设计各自独立的防雷方案，配置独立的防雷设施。

除险加固工程结束后，工程设施先进性和现代化水平进一步提升，而网络系统的电子设备内部结构的高度微型化、集成化，电路更复杂，工作电压更低等特性决定了耐过电压、过电流能力极低，电磁环境下工作抗干扰耐冲击性能差，极易遭受雷电电流冲击损坏。防雷工作的重要性、复杂性、迫切性增加了。

建筑物和设备原有防雷标准较低，开放性、可扩充性较差，结合比较困难。如闸室无任何直击雷防护措施；室内接地电阻经测量阻值为7.70-12.70Ω，超出规范（≤4Ω）要求；总配电箱、照明配电箱缺少浪涌保护器；左岸输水洞闸室连接钢桥梁引下线断损，经测量阻值超出仪器最大量程（4000Ω）；输水洞建筑物原有引下线悬空；房顶接闪针锈蚀严重，且阻值超出仪器最大量程（4000Ω）；屋角接闪带无法完全保护屋檐、飞檐。

3 改造设计原则

为了保证鸭河口水库重要部位及设备的安全，防雷设计方案要符合全面规划、安全可靠、技术先进、经济合理、便于检测、便于维护的原则，进行综合设计。

4 改造措施

IEC61312定义了防雷保护分区，结合防雷保护区要求分级布置防雷保护器，在LPZOB区与LPZ1区的交界处安装B级（一级）防雷器，在LPZ1区与LPZ2区交界处安装C级(二级)防雷器，在LPZ2区设备前端安装D级（三级）防雷器，以便层层泄放雷电感应能量，逐级降低浪涌电压。本次改造处理采用三级防雷措施。分级情况见表1。

表1 防雷器分级表

4.1 1#溢洪道

4.1.1 防直击雷系统

接闪带：在溢洪道闸室屋顶敷设全闭合接闪带，接闪带每隔1～1.20m安装一根支架，支架采用Φ10mm的镀锌圆钢；引下线：东西沿溢洪道下游排架柱各引出一条4mm×40mm镀锌扁钢引下线，沿闸墩边墩和护坡边敷设，与50m处接地体相连；接地体：其中水平接地体采用截面为4mm×40mm的镀锌扁钢，垂直接地体采用2500mm×50mm×5mm的镀锌角钢。水平接地体埋深0.60m，垂直接地体长2.50m，每根垂直接地体间距3m，并采取保护、警示措施。

4.1.2 防雷电感应

维护、加固液压油箱、PLC电柜、箱式配电柜、光线上位机、旋转爬梯等电位连接，并使其牢固地与引下线联通，形成等电位连接体。

4.1.3 防雷电波侵入

在箱式电源控制柜内加装LTP-380-80KA箱式浪涌保护器，在照明控制箱加装LTP-380-20KA箱式浪涌保护器，更换4个液压启闭机PLC控制柜内的浪涌保护器模块。

4.2 左岸输水洞

4.2.1 接闪针和接闪带

按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）中的规定，建筑物防雷半径按滚球法计算，左岸输水洞闸室顶部接闪针应使用3m高接闪针；钢质交通桥体两侧顶端焊接2根Φ20接闪针，原有2根3m针继续使用；接闪带不能完全保护屋檐、飞檐，在琉璃瓦上用自制不锈钢材质“U”形卡箍紧，在“U”形卡上焊接接闪带，闸室建筑物四角部位加设短针。

4.2.2 引下线

闸室用2根4mm×40mm镀锌扁钢作引下线与接地装置连接，钢质交通桥引下线在闸室排架柱用4mm×40mm镀锌扁钢和闸室引下线相连，用以保护屋面、室内设备和交通桥上行人安全上的设备。

4.2.3 接地装置

由于输水洞地理位置所限，不能做接地体，分别利用水位标尺及拦污栅轨道作为接地装置（水位尺和拦污栅轨道在水下153.50m处通过基础与闸基相连）。

4.2.4 防雷器

左岸输水洞闸室内总配、分配电柜内设置2级浪涌保护器，并将控制箱内原有的Φ6接地线更换为Φ10多股铜线，以增大泄流速度。

4.3 水库办公大楼

4.3.1 一级防雷器安装

在办公楼电源系统总配电箱安装LTP-380-80KA箱式浪涌保护器，作为第一级保护，第一级防雷器可以对于直接雷击电流进行泄放，或者当电源传输线路遭受直接雷击时传导的巨大能量进行泄放。

4.3.2 二级防雷器安装

为有效遭受雷电脉冲入侵，在各楼层分配电箱安装LTP-380-40KA箱式浪涌保护器，对于前级发生较大雷击能量吸收时，对设备而言仍然是相当巨大的能量会传导过来，针对前级防雷器的残余电压需要第二级防雷器进一步吸收，使之能够在安全电压内工作。

4.3.3 三级防雷器安装

在机房内部安装防雷电插排，从而形成三级保护，有效减少雷电波的侵扰，同时在通讯机房及值班机房内的防静电地板下用3mm×30mm铜排按照井字形敷设，用Φ6多股铜线与静电地板用相连，最终使铜排与楼层地线连接，将接地电阻降到4Ω以下，增强机房内部雷电泄流能力。

5 结语

除险加固工程结束后，鸭河口水库工程现代化管理水平得到了极大提升，但库区的工程设施、机电设备、通讯设备抗雷级别较低，汛期经常出现雷电损坏工程设施情况。通过这次对防雷系统的改造处理，重点处理了1#溢洪道、水库办公大楼、左岸输水洞等重要工程部位防雷缺陷与隐患，有效地改善了水库工程设施汛期运用条件，为水库工程设施正常运用提供了安全保证。