大伙房水庫遠程視頻監控系統防雷裝置設計

高 峰,龐 毅,趙 琳

(遼寧省水利水電科學研究院,沈陽 110003)

大伙房水庫位于遼寧省撫順市境內,是一座以防洪、城市供水和灌溉為主,兼顧發電和養魚等綜合水利樞紐工程。水庫于 1958年建成后,對渾河及遼河流域的防洪、城市供水、灌溉等方面起到了非常重要的作用。2002年 5月水利部以水總[2002]176號文批準,同意對大伙房水庫進行除險加固,遠程視頻監控系統是此次除險加固工程重要組成部分。

1 遠程視頻監控系統

大伙房水庫遠程視頻監控系統建設監控中心 1處,分控中心 1處,視頻監控點 11處。

監控中心設在水庫調度樓內,分控中心設在集控樓內,視頻監控點分別位于主壩左右岸、一副壩、二副壩、三副壩、主溢洪道下游、第一非常溢洪道下游、集控樓、集控樓廣場、輸水洞出口和入口。利用光纜實現監控中心、分控中心、各視頻監控點的視頻信號的傳輸。

2 防雷系統

由于水庫所在地多為空曠、地勢較高處,所以視頻監測系統非常容易遭到雷電的攻擊,可以說,防雷系統的好壞,是影響視頻監控系統可靠性、穩定性極其重要的環節。

2.1 接地

大伙房水庫壩址所在地屬于低山丘陵區,兩岸山體所處巖性較為單一,接地體的建設需要大量開挖巖石、大量回填黏土,難度非常大,為使系統防雷效果達到最好,采用 4組 8根銅包鋼接地極順著視頻監控桿混凝土基礎,以直線形式構成,每根接地極為Φ17.2×1.5 m,接地極間隔5 000 m m。

土建施工時開挖至地面以下1 000 m m處,以 4×40鍍鋅扁鋼為水平接地極,每間隔5 000 m m設一組銅包鋼接地極,先在其位置再深挖1 000 m m,打入尖端接地極,再用同軸連接器連接第二根平頭接地極,再將其打入地面以下4 000 m m處,按此方法完成共 4組垂直接地極后,與水平接地極可靠焊接,并涂防銹漆。

將化學降阻劑按配比說明攪拌均勻,待其即將凝固時,迅速倒入接地極坑內,待其完全凝固后回填土方并夯實,回填前測量接地電阻。

將扁鋼帶一端距地面1 000mm處與水平接地極中心可靠焊接,回填并夯實。另一端與電纜保護管可靠焊接,再將固定在監控桿上的電纜保護管頂端與扁鋼焊接,將扁鋼引至桿頂處與 Φ20的白鋼避雷針焊牢后涂瀝青保護。焊接時搭接長度為接地極寬度的二倍,并至少三面焊接,焊接處涂防腐劑。見圖 1。

圖 1 接地體施工示意圖

各視頻監控點土建施工結束后,分別對各接地體電阻進行測量,結果各接地體電阻值均 ＜3.5Ω,符合《水利水電工程通信設計技術規程》中接地電阻 ＜4Ω的規定。各視頻監控點接地體電阻值見表 1。

表 1 視頻監控點接地體電阻值表

根據地形地質條件及進水口布置要求,取水口位于猴山水庫主壩上游150 m右岸山坡上,取水口后接引水隧洞,洞線長6.36 k m。此方案需在引水隧洞進水口附近另外修建一條支洞通往壩下來進行環境供水和農業灌溉供水。此方案工程投資約 1.0億元。

通過分析,第一條線路具有建筑物布置合理、臨時占地少、工藝簡單、便于施工和運行管理、工程投資較低的特點,是經濟合理的線路,因此推薦經引水壩段接隧洞方案。

2.2 線路防雷

由于大伙房水庫遠程視頻監控系統中視頻監控點數量多、分布范圍廣、數據傳輸距離遠,所以精心設計了線路防雷,以達到最佳的防雷效果。

系統中最近的視頻監控點距監控中心約100 m,最遠的監控點則約有2 000 m,為了使線路的避雷效果達到最好,整個系統的數據、圖像傳輸全部采用光纜傳輸。在施工中各監控點間的傳輸線路全部采用穿管地埋方式敷設,護管采用厚壁鍍鋅鋼管,以保證屏蔽效果;管路中進行多點接地,以鍍鋅鋼管或角鋼為接地原材料,每隔 5～10m設垂直接地體 1根,接地體長度為 1.5～2.0 m,與護管可靠焊接,并涂瀝青作防銹處理[1]。另外,在視頻監控點的室外防水儀表箱內安裝了具有浪涌識別功能的電源浪涌防雷器和視頻電纜浪涌防雷器,將設備與通訊線路有效的隔離開來,最大限度降低雷電的危害。

2.3 系統供電

各視頻監控點的供電方式采取就近取電原則,這樣降低了由電源電纜引入雷電和電網工頻干擾的幾率。

各點電源均取自可靠的交流回路單獨供電,避免與電動機、閘門啟閉機等大型用電設備共用電源,電源線采用屏蔽電纜并且在取電處安裝了中心串連式電源浪涌防雷箱,線路敷設方式與線路避雷同光纜。

2.4 室內接地及用電

視頻監控中心接地電極埋設在調度樓樓后內側,采用聯合接地方式,使用截面面積為22mm2的鋼軟絞線把各個電極連接起來構成接地母線,從而消除各種接地之間的電位差。設備的保護接地和工作接地均從接地總匯線匯集上引,防止通過布線引入機房的隨機接地。

在調度樓內設工頻不間斷電源系統,除了配備交流220 V直通供電線路外,還配備一套 U P S集中供電線路,由大型U P S單獨供電,負責為整個監控中心設備供電,并安裝中心串連式電源浪涌防雷箱,作為次一級電源防雷保護,使整個系統的防雷抗干擾能力大大增強。

3 結 語

防雷工程是一項系統工程,要求將外部和內部防雷裝置統一考慮,采用任何一種單一的防雷器件都很難保證整個系統的安全,必須采取綜合防護的措施,對癥下藥才能將雷害減少至最低限。

本工程于 2006年 3月開工,6月初系統建設完成并投入運行,經過 2006～2007年汛期的使用,經受住雷雨天氣的考驗,保護了系統的硬件設備,防雷系統作用效果顯著。

[1] 馬濤,等.湯河水庫大壩安全監測系統防避雷方案設計[J].東北水利水電,2004,22(09):15-16.