石佛寺水庫庫區建筑物防雷設計

桑 野

(遼寧省石佛寺水庫管理局，沈陽110166)

0 前 言

石佛寺水庫位于遼河干流，是遼河干流上唯一的一座大型河道型平原水庫，具有防洪、工農業供水等功能的控制性水利工程，屬于大(II)型水庫。閘壩全長42.6 km，其中主壩長12.4 km，副壩長29.9 km，泄洪閘16 孔，總寬248.5 m。工程按100 a一遇洪水標準設計，300 a一遇洪水標準校核。設計洪水位50.22 m。總庫容1.85 億m3，其中防洪庫容1.60 億m3。石佛寺水庫供電系統由兩路10 kV電源組成，其中西拉馬電源(7 km)為工作電源，黃家電源(5 km)為備用電源，兩路電源可相互切換互為備用。水庫地勢平坦而空曠，周圍無高大建筑物，落雷密度和雷暴日都顯著高于沈陽市區，每逢7—8月份雷雨天氣經常發生，由于雷擊造成供電設施及辦公設備損壞，對水庫的日常管理工作帶來了相當的不便［1］。

1 石佛寺區域雷電主要形式及防雷等級確定

石佛寺水庫辦公性建筑物共兩處，一處調度樓位于石佛寺水庫右岸，共3 層;一處辦公樓臨近203國道，所處地理位置空曠，周圍無其他建筑物，因此受雷擊次數較多。據氣象資料顯示，年平均雷暴日在26.9 d以上，為中雷區。根據石佛寺水庫建庫以來收集的氣象數據顯示，本地區的雷電主要形式為直接雷擊和雷電波入侵。而雷電引致電源線路中產生的高脈沖電壓也是管理局現代通信設備損壞的主要原因。因此，根據實際情況參照現代綜合防雷工程采取的措施，管理局主要針對防直擊雷、防地電位反擊的、防雷電波侵入、防感應雷進行了防護［2］。

廠區有3 處重要位置無防雷措施，分別為辦公樓、調度樓、啟閉室;辦公樓機房系統曾遭過雷擊，系統設備損壞并對正常的工作造成了一定的影響，啟閉室又于水庫水情調度惜惜相關。本著防患于未然和將因雷電災害造成的損失降到最低限度的原則，為確保建筑物、設備與人員的安全，應針對直擊雷、感應雷、接地及等電位系統做綜合性防雷保護措施。

查閱《建筑物防雷設計規范》可知水庫建筑物理應劃為第三類防雷建筑物。根據建筑規程規定，建筑物年預計雷擊次數應按下式確定:

式中:N 為建筑物預計雷擊次數，次/a;k 為校正系數取1.5;Ng 為建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度［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 直擊雷防護措施

2.1.1 辦公樓避雷措施

根據現場的實際情況，按照三類建筑物防雷設計。在辦公樓、調度樓屋頂安裝THUNDE－I－S 避雷針。避雷針高度為5 m，避雷針安裝引下線連接到防雷接地網。引下線材料可選用鍍鋅扁鋼(圓鋼)。避雷針與塔桿采用電焊或氣焊，保證連接牢固。單支避雷針的保護范圍是一個以其本體為軸線的曲面圓錐體，足以滿足地衡控制室防直擊雷的要求［3］。

2.1.2 調度樓避雷措施

依據GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》:避雷帶采用Φ12 的鍍鋅圓鋼沿屋頂周邊設置一圈，避雷帶的拐角處應做成圓弧，切不得在拐角處焊接。避雷帶距墻體高度≥0.15 m，并用鍍鋅圓鋼均勻設置避雷帶支撐柱，支撐柱間距1 m。避雷帶要求不能出現斷點、開焊現象，焊好后做好防腐處理。避雷帶支架要牢固。避雷引下線Φ12 的鍍鋅圓鋼連接到地網(建筑地)。

由于辦公樓屋頂面積非常大，考慮避雷范圍及安全性，在屋頂鋪設由金屬組成的避雷網。避雷網的可靠性與金屬接地是否良好有關。在屋頂上的煙囪、混凝土女兒墻等突出于屋頂上部的結構物和其他突出部分焊接金屬扁鋼，使避雷針與大地保持良好的接地性，做好等電位聯結。在做好避雷針和接地網的聯結后，需要對接地網的接地電阻進行測量。接地電阻值的大小往往標志著接地網的良好性，接地電阻一般值為1 ～10 Ω。

2.2 感應雷的防護措施

1)建筑物的供配電系統，按國標和國標IEC 防雷標準，應做至少三級防雷保護，主要原因為，只通過加裝一級電源避雷器是不足以瀉放感應雷侵入電源系統造成的過電流過電壓的，遵循“層層保護、級級瀉放”的原則在建筑物的各層配電處裝設電源避雷器。

2)建筑物電子信息系統(如信息機房):計算機網絡系統防雷保護:重要網絡設備(如交換機、服務器等);電話通訊系統的電話交換機;其它如工業自動控制、檢(監)測及環路測量信號設備等的感應雷防護;機房內的均壓環的敷設，形成機房內的等電位聯接，消除電位差，防止雷電入侵。室外監控或其它由室外引入室內的有源線路，均應加裝信號接口類、相應帶寬、相應傳輸速率及相應工作電壓的電子避雷器。

2.2.1 針對機房供電系統的防護

在辦公樓主機房室內配電處并聯安裝1 臺LTP220—40J/385V/2P—S 型單相電源避雷器，作為防雷系統的電源保護。抑制外部電源傳輸線引入的感應雷電流。該避雷器帶失效指示、可更換模塊等功能，最大放電電流達40KA。該避雷器可以有效防止雷電入侵波，保障主機房的供電安全。

在調度樓一、二樓層分別配電處并聯安裝一臺LTSPD40KA/2—S 型單相電源避雷器，作為防雷系統的保護。抑制外部電源傳輸線引入的感應雷電流。該避雷器帶失效指示、可更換模塊等功能，最大放電電流達40 KA。

在啟閉室的主/分配電處分別并聯安裝LTSPD40KA/4—S、LTSPD20KA/4—S 型三相電源避雷器，作為防雷系統的分級保護。抑制外部電源傳輸線引入的感應雷電流。該避雷器帶失效指示、可更換模塊等功能，最大放電電流達40/20KA。

在各個樓層的配電處安裝的避雷器可以增加電路的通流能力，可以有效地減少由于雷電沖擊電流過大而導致地線路、電容等電子設備的燒毀。

2.2.2 針對機房網絡信號系統的防護

辦公樓、調度樓機房:網絡系統中，在機房網絡、交換機等設備前端使用網絡跳線串聯安裝RJ45－N/4－S 網絡信號避雷器，該避雷器可以有效地保護交換機等設備的網絡信號系統，防止雷電所產生的電磁感應干擾。

3 結 語

做好水庫建筑物防雷首先要分析出雷電危害的主要類型，再根據雷電危害的類型，選擇好相應的防雷措施。而做好建筑物防雷的關鍵主要在于做好屋外直接雷擊防護和室內感應雷擊防護。做好建筑物外防雷措施，可采用架設避雷針及鋪設接地網等方法并做好接地電阻的檢測;做好建筑物內部感應雷擊防護措施，建議在機房等主要電源處安設避雷器和防雷插排。水庫大多數處于地勢空曠的郊外，防雷是關系到安全生產的大事不可忽視。本文提及了石佛寺水庫建筑物防雷內外的安裝措施和做法，希望能對水庫防雷工作有所幫助。

［1］中華人民共和國機械部.GB50057—94(2000)建筑物防雷設計規范［S］. 北京:中國計劃出版社，2001.

［2］趙智大. 高電壓技術(第二版)［M］. 北京:中國電力出版社，2006:39－45.

［3］中華人民共和國建筑部.GB173—1998 計算機信息系統防雷安全防范［S］. 北京:中國計劃出版社，1998.