湯河水庫流量計防雷方案設計

邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

湯河水庫流量計防雷方案設計

邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

流量計作為供水計量依據，保證其長期穩定運行至關重要，本文重點論述流量計等設備防雷方案設計

防雷；等電位；避雷器

一、水庫概況

湯河水庫位于太子河支流湯河干流上，水庫控制流域面積為1228平方公里，樞紐工程坐落在遼陽市弓長嶺區湯河鎮境內，1969年建成并投入運行，是一座以防洪、工業及城市生活用水為主，兼顧灌溉、發電、養魚等綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程，該工程按百年一遇洪水設計，可能最大洪水校核，其興利庫容為3.59億立方米，防洪庫容為3.68億立方米，總庫容為7.07億立方米。

二、供水現狀

水庫現有四家用水戶，采用雙管道方式供水，在引水管道頭部安裝流量計進行計量。由于四家用水戶情況基本相同，以其中一處進行說明，計量設備包括1臺雙通道流量計，2對傳感器，1臺打印機，2條供水管道，以及4條數據電纜線，附屬設施包括計量室和計量井。傳感器安裝在計量井下，傳感器采集的數據信號通過電纜線傳輸至計量室內的流量計，由流量計進行處理后，經打印機定時進行數據打印。

供水管道埋入地下3米左右的位置，選擇直管段長度超出30米的地方修建計量井，計量室修建在計量井上部，房屋頂部采用彩鋼框架結構，房體高度2.6米，長4米，寬3米。水庫位于山區，是雷雨多發地帶，流量計自從1990年安裝使用后，多次遭遇雷擊，直接導致設備損壞，為生產和工作帶來很大不便，有必要對設備進行防雷處理。

三、方案設計

計量系統中需要保護的設備有流量計、傳感器、打印機，所有設備均放在室內，計量室周圍空曠，沒有較高的建筑物，計量室屋頂的金屬構件很容易落雷，為防止計量室直接落雷，需修建一個防直擊雷的避雷針。在流量計等設備中遭遇感應雷致使設備損壞的概率非常高，感應雷進入系統的途徑主要有交流供電電源、地下供水管道以及計量室建筑物本身，所以防雷方案設計應該采用多種避雷裝置，即綜合性防雷。

3.1 防直擊雷

防直擊雷的避雷裝置由三部分組成，即接閃器、引下線和接地體，在這里接閃器采用的是避雷針。防直擊雷需要做的是設計避雷針安裝位置和高度，以及制作接地體。

3.1.1 安裝位置

由于計量室房體較小，所以在此處修建單體避雷針完全滿足防直擊雷的需要。在計量室長的一邊中點處做垂線，以外墻為起點，距墻體3米處制作一個獨立避雷針，并制作獨立接地體。

3.1.2 避雷針高度

避雷針高度由被保護建筑物的高度、面積大小，以及避雷針與建筑物的距離所決定，避雷針高度計算如下：

H -避雷針高度

l1- 避雷針至計量室房角水平距離

l2- 計量室高度

通過上述計算，避雷針制作高度為9米。

3.1.3 接地體

接地極采用熱鍍鋅角鋼，規格為50mm×50mm×5mm，長度為2.5米，垂直打入地下，頂端距地面大于0.8米，間距為5米。接地極之間通過規格為40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼焊接，采用搭接焊法，扁鋼搭接長度為寬度的2倍，且至少有3個棱邊焊接，同時制作直角拐角，直角邊不少于0.1米，兩直角邊分別焊在接地極和熱鍍鋅扁鋼上，避免地極埋入地下日久脫焊，地下焊接處涂瀝青進行防腐處理。

3.2 防感應雷

防感應雷主要是在設備上安裝避雷器，并在計量室內制作等電位匯流排，室外制作獨立接地體，將所有避雷線進行等電位連接。

3.2.1 交流電源防雷

雖然所接入電源在配電柜端已經進行防雷處理，但在此仍然采用三級防雷方式制作，一級避雷器和二級避雷器的引出避雷線固定在等電位匯流排上。為增加防雷安全系數，在流量計和打印機前端增加UPS，雖然UPS的作用是在供電系統突然停電或電壓不足時對設備提供支持，起到保護電氣和電子系統、處理控制器免受部分或全部損壞的作用，但在這里是利用UPS的另一個功能，當一、二級避雷器不能完全泄掉侵入的雷電時，便會將UPS擊毀，從而起到最后保護流量計等重要設備不被損壞的作用，選用UPS最主要的原因是價格低廉。

3.2.2 計量井下防雷

供水管道防雷就是防止雷電從地下管道進入系統，造成傳感器或者流量計損壞。具體做法是在供水管道上焊接接點，引出避雷線；在傳感器支架上制作接點，引出避雷線；傳感器與數據電纜線間安裝同軸避雷器，同軸避雷器引出避雷線，計量井內共8條避雷線。在計量井內制作等電位匯流帶，匯流帶一端固定在等電位匯流排上，8條避雷線固定在等電位匯流帶上。

3.2.3 計量室防雷

在計量室內，沿內墻壁制作法拉利籠，靠近窗口處做加密處理，法拉利籠安裝后，在各屋角處分別引出一條避雷線，4條避雷線壓接成一條后，連接到室內的等電位匯流排上。

在流量計和數據電纜連接處安裝同軸避雷器，引出4條避雷線連接到等電位匯流排上，流量計機箱和打印機外殼引出避雷線連接到等電位匯流排上。

四、安裝要求

4.1 制作接地體

避雷針接地體接地電阻小于4歐姆，設備接地體接地電阻小于1歐姆，但在實際應用中接地電阻能夠做得越小越好。

4.2 安裝避雷線

電源一級避雷線選擇16mm2BVR銅線，二級避雷線選擇12mm2BVR銅線，等電位匯流帶采用25mm×3mm的紫銅帶制作，其它避雷線選擇10mm2BVR銅線。避雷線兩端焊接銅端子，連接時用相應大小的銅螺栓固定在相應的位置。

邊可斌 男，遼寧省遼陽市人，1971年8月出生，本科，高級工程師，現從事自動化系統的管理與維護工作，供水計量和計量設備管理與維護工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.089