湯河水庫水雨情遙測系統中繼站防雷措施

曹桂芬 邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

湯河水庫水雨情遙測系統中繼站防雷措施

曹桂芬 邊可斌 遼寧省湯河水庫管理局，遼寧遼陽 111000

湯河水庫水雨情遙測系統中繼站建站時已經制作了避雷針和防雷接地體，接地體電阻小于1歐姆，但是在系統運行中多次遭遇雷擊，造成設備損壞，通過分析研究，重新制作防雷系統，最大限度上避免中繼站設備遭遇雷擊。通過實踐證明改建后的防雷系統經受住了雷電的考驗，值得借鑒。

湯河水庫;中繼站;防雷; 等電位

一、湯河水庫概況

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，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，工程按百年一遇洪水設計，可能最大洪水校核。

二、系統組成

湯河水庫水雨情遙測系統包括1個中心站、2個一級中繼站冰玉山（海拔605米）中繼站和大陽山（海拔569米）中繼站，1個二級中繼站烽火臺（海拔120米），8個雨量站和1個水位站，系統以超短波為主信道，GPRS作為備用通訊手段。

三、問題的提出

水雨情遙測系統共有3個中繼站，其中二級中繼站安裝在烽火臺建筑物內部，該建筑物為塔狀，共5層，設備安裝在第4層，最頂層全部為鋼骨架結構，其引下線連接到塔下的接地體上，二級中繼站設備沒有遭遇過雷擊。

2個一級中繼站情況基本相同。在海拔600m左右的山頂修建磚石結構的房屋，房子外部3m處修建一座鐵塔，在鐵塔距地面8m處搭建2m2工作平臺，2.5m高的全向天線固定在工作臺外側的護欄上，在工作臺中間立4m高的避雷針，房頂沿著女兒墻上安裝避雷線，太陽能電池組安裝在房頂，中繼機和電池組放在房屋內部，饋線和中繼機中間加裝避雷器。以房屋為中心制作環狀接地體，接地電阻小于1歐姆，避雷針、避雷線和避雷器的引下線都連接到接地體上。

每年在設備安裝前，都進行防雷接地電阻檢測，檢測值均小于1歐姆，但是在雷雨季節，2個一級中繼站設備都會不同程度的遭遇雷擊，造成短時間內設備癱瘓，系統數據傳輸依靠GPRS備用信道。如果此時移動基站出現故障，那么所有終端采集的數據將無法及時傳送到中心站，使洪水預報及調度工作不能順利開展。為避免此類現象發生，有必要對中繼站防雷系統改造。

四、處理措施

4.1 分析原因

中繼站設在一個地域內相對較高的山頂上，而且避雷針高出山頂13m左右，雷雨多發季節很容易遭受雷擊。一般情況下設備遭遇雷擊的方式有兩種，一種是直擊雷，另一種是感應雷，所以只針對這兩個方面進行分析研究設備遭遇雷擊的可能原因。

4.1.1 防雷系統安裝方式

防雷接地體制作完全滿足要求，每年接地電阻實測數據基本在0.2歐姆至0.5歐姆之間。

避雷針引下線和女兒墻上的避雷線引下線均采用Φ16mm圓鋼，就近焊接在防雷接地體上，焊接時搭接長度超過圓鋼斷面直徑6倍以上。連接天線和中繼機的饋線通過窗戶進入到室內，饋線和中繼機之間加裝同軸避雷器，避雷器引下線采用Φ6mmBVR銅線，銅線與接地體引上線連接時，由于受條件所限，只是對鋼筋頭部20cm進行打磨，然后將銅線緊密的纏繞在鋼筋上，纏繞長度接近20cm，外面纏繞絕緣膠布。

圖1 水雨情遙測系統組成圖

4.1.2 遭遇雷擊的方式

當避雷針落雷后，瞬間高電流沿引下線下泄時，在避雷引下線和鐵塔周圍產生一個變化的強磁場，天線饋線處在這個強磁場當中，切割磁力線形成感生電動勢，感生電流沿饋線傳輸到避雷器后，經避雷器引下線導出。由于避雷器引下線與接地體引上線采用的是纏繞方式，連接性能不好，雷電流不能完全泄出，部分雷電流會進入設備，造成設備損壞。同時整座房屋以及設備也處在這個磁場當中，雖然很弱，但還是會存在，由此產生的感應雷電流同樣會造成設備損壞。當雷電流沿引下線到達地面后，會引起局部地電位升高，與設備產生電勢差，形成反沖電壓，造成設備損壞。

4.2 處理措施

4.2.1 防雷方案設計

設備遭遇直擊雷或感應雷時，元器件之間存在電位差，所以將設備進行等電位處理，在房屋內制作法拉利籠，將設備完全罩在籠體內部。

4.2.2 防雷材料選擇

匯流排采用5*100*600mm銅板，避雷引下線選擇Φ16mm圓鋼、Φ16mmBVR銅線和Φ12mmBVR銅線，法拉利籠采用熱鍍鋅電焊網，端子采用銅包鋼端子和銅端子。

4.2.3 制作安裝方式

利用原有的防雷接地體，接地體引上線進入屋內的頭部焊接銅包鋼轉換端子，用銅螺栓連接到固定好的等電位匯流排上。

沿屋內墻體和頂棚用水泥釘將熱鍍鋅電焊網固定好，要求表面平整，搭接處用Φ8mm熱鍍鋅鐵線做骨架，采用焊接方式使電焊網成為一個整體。幾條鐵線沿墻體和地面拐角處匯聚在一起，頭部焊接銅包鋼轉換端子，用銅螺栓固定在匯流排上。

女兒墻上的避雷引下線采用Φ16mm圓鋼引到屋內，頭部焊接銅包鋼轉換端子，連接固定在匯流排上。

太陽能電池組金屬框架采用Φ地即可，在QF1斷開，QF2合上后，K2吸和，風機全速50HZ高速運轉。同時K3也吸合，K3的（5，9），（6，10）接通，返回TCU的狀態信號正常，發射機可以正常開機。

綜上所述，雖然DX發射機線路復雜，板卡眾多，但我們只要在維護工作中抓住重點，積極思考，對機器的薄弱環節積極加以改進，就能提高機器運行的穩定性，減少復雜故障的處理時間，從而減少停播時間，為機房實行無人值班提供堅實保障。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.091