石佛寺水库库区建筑物防雷设计

桑 野

(辽宁省石佛寺水库管理局，沈阳110166)

0 前 言

石佛寺水库位于辽河干流，是辽河干流上唯一的一座大型河道型平原水库，具有防洪、工农业供水等功能的控制性水利工程，属于大(II)型水库。闸坝全长42.6 km，其中主坝长12.4 km，副坝长29.9 km，泄洪闸16 孔，总宽248.5 m。工程按100 a一遇洪水标准设计，300 a一遇洪水标准校核。设计洪水位50.22 m。总库容1.85 亿m3，其中防洪库容1.60 亿m3。石佛寺水库供电系统由两路10 kV电源组成，其中西拉马电源(7 km)为工作电源，黄家电源(5 km)为备用电源，两路电源可相互切换互为备用。水库地势平坦而空旷，周围无高大建筑物，落雷密度和雷暴日都显著高于沈阳市区，每逢7—8月份雷雨天气经常发生，由于雷击造成供电设施及办公设备损坏，对水库的日常管理工作带来了相当的不便［1］。

1 石佛寺区域雷电主要形式及防雷等级确定

石佛寺水库办公性建筑物共两处，一处调度楼位于石佛寺水库右岸，共3 层;一处办公楼临近203国道，所处地理位置空旷，周围无其他建筑物，因此受雷击次数较多。据气象资料显示，年平均雷暴日在26.9 d以上，为中雷区。根据石佛寺水库建库以来收集的气象数据显示，本地区的雷电主要形式为直接雷击和雷电波入侵。而雷电引致电源线路中产生的高脉冲电压也是管理局现代通信设备损坏的主要原因。因此，根据实际情况参照现代综合防雷工程采取的措施，管理局主要针对防直击雷、防地电位反击的、防雷电波侵入、防感应雷进行了防护［2］。

厂区有3 处重要位置无防雷措施，分别为办公楼、调度楼、启闭室;办公楼机房系统曾遭过雷击，系统设备损坏并对正常的工作造成了一定的影响，启闭室又于水库水情调度惜惜相关。本着防患于未然和将因雷电灾害造成的损失降到最低限度的原则，为确保建筑物、设备与人员的安全，应针对直击雷、感应雷、接地及等电位系统做综合性防雷保护措施。

查阅《建筑物防雷设计规范》可知水库建筑物理应划为第三类防雷建筑物。根据建筑规程规定，建筑物年预计雷击次数应按下式确定:

式中:N 为建筑物预计雷击次数，次/a;k 为校正系数取1.5;Ng 为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次/(km2·a)］;Ng = 0.024T =1.83;Ae =［LW+2(L+W)× +Πh(200－H)］×10－6=0.101。

2 防雷措施

2.1 直击雷防护措施

2.1.1 办公楼避雷措施

根据现场的实际情况，按照三类建筑物防雷设计。在办公楼、调度楼屋顶安装THUNDE－I－S 避雷针。避雷针高度为5 m，避雷针安装引下线连接到防雷接地网。引下线材料可选用镀锌扁钢(圆钢)。避雷针与塔杆采用电焊或气焊，保证连接牢固。单支避雷针的保护范围是一个以其本体为轴线的曲面圆锥体，足以满足地衡控制室防直击雷的要求［3］。

2.1.2 调度楼避雷措施

依据GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》:避雷带采用Φ12 的镀锌圆钢沿屋顶周边设置一圈，避雷带的拐角处应做成圆弧，切不得在拐角处焊接。避雷带距墙体高度≥0.15 m，并用镀锌圆钢均匀设置避雷带支撑柱，支撑柱间距1 m。避雷带要求不能出现断点、开焊现象，焊好后做好防腐处理。避雷带支架要牢固。避雷引下线Φ12 的镀锌圆钢连接到地网(建筑地)。

由于办公楼屋顶面积非常大，考虑避雷范围及安全性，在屋顶铺设由金属组成的避雷网。避雷网的可靠性与金属接地是否良好有关。在屋顶上的烟囱、混凝土女儿墙等突出于屋顶上部的结构物和其他突出部分焊接金属扁钢，使避雷针与大地保持良好的接地性，做好等电位联结。在做好避雷针和接地网的联结后，需要对接地网的接地电阻进行测量。接地电阻值的大小往往标志着接地网的良好性，接地电阻一般值为1 ～10 Ω。

2.2 感应雷的防护措施

1)建筑物的供配电系统，按国标和国标IEC 防雷标准，应做至少三级防雷保护，主要原因为，只通过加装一级电源避雷器是不足以泻放感应雷侵入电源系统造成的过电流过电压的，遵循“层层保护、级级泻放”的原则在建筑物的各层配电处装设电源避雷器。

2)建筑物电子信息系统(如信息机房):计算机网络系统防雷保护:重要网络设备(如交换机、服务器等);电话通讯系统的电话交换机;其它如工业自动控制、检(监)测及环路测量信号设备等的感应雷防护;机房内的均压环的敷设，形成机房内的等电位联接，消除电位差，防止雷电入侵。室外监控或其它由室外引入室内的有源线路，均应加装信号接口类、相应带宽、相应传输速率及相应工作电压的电子避雷器。

2.2.1 针对机房供电系统的防护

在办公楼主机房室内配电处并联安装1 台LTP220—40J/385V/2P—S 型单相电源避雷器，作为防雷系统的电源保护。抑制外部电源传输线引入的感应雷电流。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能，最大放电电流达40KA。该避雷器可以有效防止雷电入侵波，保障主机房的供电安全。

在调度楼一、二楼层分别配电处并联安装一台LTSPD40KA/2—S 型单相电源避雷器，作为防雷系统的保护。抑制外部电源传输线引入的感应雷电流。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能，最大放电电流达40 KA。

在启闭室的主/分配电处分别并联安装LTSPD40KA/4—S、LTSPD20KA/4—S 型三相电源避雷器，作为防雷系统的分级保护。抑制外部电源传输线引入的感应雷电流。该避雷器带失效指示、可更换模块等功能，最大放电电流达40/20KA。

在各个楼层的配电处安装的避雷器可以增加电路的通流能力，可以有效地减少由于雷电冲击电流过大而导致地线路、电容等电子设备的烧毁。

2.2.2 针对机房网络信号系统的防护

办公楼、调度楼机房:网络系统中，在机房网络、交换机等设备前端使用网络跳线串联安装RJ45－N/4－S 网络信号避雷器，该避雷器可以有效地保护交换机等设备的网络信号系统，防止雷电所产生的电磁感应干扰。

3 结 语

做好水库建筑物防雷首先要分析出雷电危害的主要类型，再根据雷电危害的类型，选择好相应的防雷措施。而做好建筑物防雷的关键主要在于做好屋外直接雷击防护和室内感应雷击防护。做好建筑物外防雷措施，可采用架设避雷针及铺设接地网等方法并做好接地电阻的检测;做好建筑物内部感应雷击防护措施，建议在机房等主要电源处安设避雷器和防雷插排。水库大多数处于地势空旷的郊外，防雷是关系到安全生产的大事不可忽视。本文提及了石佛寺水库建筑物防雷内外的安装措施和做法，希望能对水库防雷工作有所帮助。

［1］中华人民共和国机械部.GB50057—94(2000)建筑物防雷设计规范［S］. 北京:中国计划出版社，2001.

［2］赵智大. 高电压技术(第二版)［M］. 北京:中国电力出版社，2006:39－45.

［3］中华人民共和国建筑部.GB173—1998 计算机信息系统防雷安全防范［S］. 北京:中国计划出版社，1998.