石佛寺水库防雷系统工程设计探究

石佛寺水库防雷系统工程设计探究

许学娇

(辽宁省石佛寺水库管理局，沈阳110166)

摘要：水库防雷工程建设对水库安全至关重要，本文以辽宁省石佛寺水库为实例，依照相关设计规范，对石佛寺水库进行防雷工程设计，确定了直击雷、感应雷防护和接地系统设计方案，保障了水库建筑物安全。

关键词：雷击；感应雷；建筑物；接地

中图分类号：TV62

Exploration of Shifosi Reservoir Lightning Protection System

Engineering Design

XU Xue-Jiao

(LiaoningShifosiReservoirManagementBureau,Shenyang110166,China)

Abstract：Reservoir lighting protection project construction is critical for reservoir safety. In the paper, Liaoning Shifosi Reservoir is regarded as an example. Lighting protection project design is conducted for Shifosi, direct lightning strike, induction stroke protection and grounding system design plans are determined, thereby protecting safety of reservoir buildings.

Keywords：lightning; induction stroke; building; grounding

1工程概况

石佛寺水库位于沈阳市沈北新区。据气象资料，年平均雷暴日在26.9d以上，为中雷区。其水库前方办公楼、调度楼有局通信网络机房、防汛视频会商系统、防洪调度综合自动化系统、闸门启闭系统、地下水监测系统、视频监控系统等多个重要系统。石佛寺水库库区历史上发生了多次雷击事故，通信网络机房等大批设备被击坏，网络通信全部中断，严重影响汛期正常防汛工作，并造成直接经济损失与重要数据损失。

石佛寺水库防雷系统工程，主要保护对象为前方办公楼、前方调度楼、泄洪闸启闭机室。工程项目建设内容主要包括：ⓐ直击雷防护措施，属于三类防雷建筑物，采用避雷针、带、网，引下线，均压环，等电位，接地体,将被保护范围内的直击雷引入大地泄放。对前方办公楼、前方调度楼两个建筑分别加装避雷针，即在每个建筑的两侧分别安装避雷针，在楼顶加装避雷带，并对避雷带做防腐处理；ⓑ感应雷的防护措施，涉及到前方办公楼的网络通信机房、防汛视频会商控制机房、前方调度楼的启闭机控制室以及泄洪闸室；ⓒ接地系统措施，包括接地设备选型、接地系统安装。

2防雷工程设计

目前防雷系统主要分为建筑物外雷电保护和建筑物内雷电保护两类，见下图。

综合防雷示意图

此次防雷工程采取以下措施进行具体防雷：

a.直击雷防护——门卫室。

b.感应雷防护——后楼办公楼、门卫室、前办公楼(2F、3F配电系统)。

c.接地系统——后楼办公楼、门卫室。

2.1建筑物防雷分类的确定

该建筑物为三类防雷建筑物，建筑物年预计雷击次数计算公式如下：

式中N——建筑物预计雷击次数，次/a；

k——校正系数，取1.5；

Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，次/(km2·a)。

经计算，该系统建筑物年预计雷击次数为0.227次。

2.2直击雷防护设计

根据现场的实际情况，按照三类建筑物进行防雷设计。在门卫室屋顶安装LTP-01-S避雷针。避雷针总高度不小于5m，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，以满足直击雷防护的要求。

2.3感应雷防护设计

建筑物的供配电系统如果只加装一级防雷保护措施(电源避雷器)，是无法满足要求的，感应雷在电源系统内部造成的过流过压无法有效释放会对电源系统造成破坏。因此，必须遵循“层层保护、级级泄放”的电源系统防雷原则，对其采取至少三级防雷保护措施。

主要保护范围：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)、电话通信系统的电话交换机。此外，设计时应注意合理敷设均压环，等电位联接的形成，电位差的消除，对雷电入侵的有效防止等。在室外引入室内的有源线路(室外监控设备等)上，都要加装与设备相对应的电子避雷器。

2.3.1针对机房供电系统的防护

在后楼办公楼、门卫室的室内主配电处并联安装LTSPD40KA/4-S(共2套)型三相电源避雷器，作为防雷系统的电源保护。该避雷器具有模块更换和失效指示等功能，放电电流上限可达40kA，能对由外部电源传输线引入的感应雷电流进行有效抑制。

在后楼办公楼、门卫室的室内分配电处并联安装LTSPD20KA/2-S(共2套)型单相电源避雷器，作为防雷系统的保护。该避雷器具有模块更换和失效指示等功能，放电电流上限可达20kA，能对由外部电源传输线引入的感应雷电流进行有效抑制。

在前办公楼二、三楼的楼层主配电处并联安装LTP380-40/385V-S(共2套)型三相电源避雷器，作为防雷系统的电源保护。该避雷器具有模块更换和失效指示等功能，放电电流上限可达40kA，能对由外部电源传输线引入的感应雷电流进行有效抑制。

在前办公楼二、三楼的楼层分配电处并联安装LTSPD20KA/4-S(共2套)型单相电源避雷器，作为防雷系统的保护。抑制由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20kA。

在后楼办公楼、门卫室的室内用电设备前端安装A6-42-0NS-S(共2套)型电源防雷插排，进行设备电源系统的精细防护。

2.3.2针对信号系统的防护

信号、网络系统中，在交换机、硬盘录象机设备前端使用跳线分别串联安装LTP-N-RJ45/8-S、LTP-C-BNC-S信号避雷器，作为交换机等信号系统设备的保护。

2.4接地系统设计

2.4.1接地设备选型

接地系统的安全有效运行离不开接地设备的合理选择，接地设备的接地方式也是要慎重考虑的一个方面。设备接地方式一般分为六类：建筑接地、防雷接地、直流接地、交流接地、设备接地、静电接地。严格依据国家有关设备接地原则(“同地不同线、地线分类接、禁止串共用、一点接地法”)的规定，应用不小于40mm×4mm镀锌扁钢连接地网，以最小接地电阻值将接地电阻接入电路。同时将不同类别的接地母线合理布置，即分别单独地从外引至机房形成汇流排，方便机房内其他设备工作地线的引出，以此有效减少因接地线布局不合理而造成的干扰杂波对系统正常运行的影响，还能及时将电源发生故障时的大电流或者雷电流引入地下。同一地网不同接地引线的引入点距离需在5m以上。

2.4.2接地系统安装

此次地网施工地点选定为门卫室的外侧空地，接地体按联合地网形式组合，纵向埋深为600~800mm，横向埋距为5m，采用40mm×4mm镀锌扁钢连接地网，连接点焊接处理，并做好防腐措施。在外墙距地面1.5m处或是合适位置做接地测试盒，引上线采用BVR35铜线引至实验室内汇流排。

a.接地材料选择。工程选用非金属接地模块、铜包钢接地棒、降阻剂。其中非金属接地模块具有吸湿效果好、保湿性和抗腐性能强、无污染、使用寿命长的优点，还能通过扩增接地体本身散流面积的方式降低土壤层间的接触电阻并保持长期稳定。

b.施工工艺。严格依据国家有关设备接地原则(“同地不同线、地线分类接、禁止串共用、一点接地法”)的规定，应用不小于40mm×4mm镀锌扁钢连接地网。同时，为减小接地模块及接地极间的相互影响，其埋设间距不小于接地材料的2倍。接地模块连接采取并联方式。用镀锌扁钢做汇集与接地模块的集心进行焊接。焊接必须符合工艺要求，不允许虚焊、漏焊。坑槽回填，以降阻剂与细沙为原料，搅拌均匀后分层填设，每次添加填料约为30cm厚，适当洒水浇实。必须要注意的是，要将不同系统不同用途的接地母线分别独立引至机房形成汇流排，确保其他设备接地地线和工作地线的合理引出。

根据标准要求，此次工程接地阻值不大于4Ω。具体安装方法为：非金属接地模块、铜包钢接地棒和降阻剂组成接地网，在门卫室的外侧空地挖接地沟，深度距地面600~800mm深以下，安装接地模块、铜包钢接地棒，回填物也由降阻剂与良好的土壤均匀搅拌回填。后办公楼的接地利用原有接地系统做引线入户为防雷使用。

3结语

通过该防雷工程设计实施的综合防雷工程，防止了水库建筑物遭受雷击的灾害，确保了构筑物、建筑物内工作人员的安全，其防雷效果显著，在雷雨季节正常工作中起到重要作用。

参考文献

[1]郭强,周大鹏,郭家胜,等.水库自动化系统防雷技术[J].水利科技与经济,2011(1):96-98.

[2]王文明,程正南.浅谈泽雅水库配套设施综合防雷措施[J].科技信息(科学教研),2007(23):43-44.

[3]叶俊清.汀溪水库启闭设备输电线路改造防雷选择方案[J].水利科技与经济,2014(8):45-46.