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水文站的防雷特點及防護措施

文檔作者：蔡河章黃聲錦2 卜銀軍文檔來源： 1．福建省三明市氣象局 2．福建省漳州市氣象局		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月16日
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2012年第1期
水文站的防雷特 點、 及— 防護措施
蔡河章 ，黃聲錦2， 卜銀軍
(1．福建省三明市氣象局，福建三明 365000；2．福建省漳州市氣象局，福建漳州 363000)
摘要：該文通過對水文站防雷特點的分析，判定其防雷等級劃分，并根據(jù)相關(guān)防雷標準，提出
水文站防雷的系統(tǒng)解決方案，供參考。
關(guān)鍵詞：水文站；防雷；水文纜道系統(tǒng)
中圖分類號iP336 文獻標識碼：B 文章編號：1002—3011(2012)01—0046—02
前刖言舌 2 水又文站防冒雷寺等皸級劃分
水文站設(shè)立在江河、湖泊、水庫等水體附近，
用于搜集水位、流量、沙量、降水量、蒸發(fā)量、水
質(zhì)等水文要素。水文站的觀測是常年、持續(xù)、定時
的。在汛期容易發(fā)生洪澇災(zāi)害的時候，水文信息為
政府防汛抗洪的決策起著至關(guān)重要的作用。汛期也
是雷電活動最為頻繁的時期，水文站經(jīng)常受到雷電
的威脅而不能連續(xù)正常的工作。確保水文站在汛期
免受雷電干擾而能正常工作尤為重要。
1 水文站防雷特點
(1)水文站一般布設(shè)在空曠的河流邊上，站房
孤立，容易成為雷擊的主要目標，雷擊概率極高。
(2)水文站建筑面積一般較小，不便于多級防
雷方案的實施。
(3)水文纜道系統(tǒng)處于直擊雷非防護區(qū)，且跨
度大，極易遭受雷擊。水文纜道系統(tǒng)擁有大量信號
線路，耐受雷電能力極差，纜道信號傳輸又要求具
有較強的抗干擾特性。
(4)一般水文站380 V交流供電線路架空明線
接人至站區(qū)附近再地埋引入建筑，部分水文站由1O
kV電力線架空接入，經(jīng)變壓器后再地埋引入建筑。
鄉(xiāng)村和山區(qū)有時根本沒有地埋措施，非常容易感應(yīng)
雷電電磁脈沖。
(5)引入水文站的ASDL、衛(wèi)星接收天線、水
文纜道測流信號等通信線路通常也是由戶外架空明
線引入，未安裝專用電涌保護器(SPD)做雷電防
護措施。
收稿日期：2011—11—03
46
依據(jù)GB 50057—94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》對
預(yù)計雷擊次數(shù)的規(guī)定，水文站一般達不到三類防雷
建筑物的要求。鑒于水文站內(nèi)設(shè)有大量信息系統(tǒng)，
依據(jù)該規(guī)范第6．1．3條：“在設(shè)有信息系統(tǒng)的建筑物
需防雷擊電磁脈沖的情況下，當該建筑物沒有裝設(shè)
防直擊雷裝置和不處于其他建筑物或物體的保護范
圍內(nèi)時，宜按第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防
雷措施。在要考慮屏蔽的情況下，防直擊雷接閃器
宜采用避雷網(wǎng)”，宜將水文站劃為三類防雷建筑物。
3 水文站防雷措施
水文站防雷工程是個點面結(jié)合的體系，既要滿
足一般防雷工程的整體性、系統(tǒng)性、綜合性防護，
又要根據(jù)水文站自身的特點，對特殊部位采取重點
防護。
從雷電防護角度看，水文站一般都運行于“高
風(fēng)險”環(huán)境下，即對于雷害風(fēng)險的“暴露程度”很
高，需要采取強有力的防護措施。根據(jù)GB50057—
94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》及IEC61312《雷電電磁
脈沖的防護》等標準，電源線路至少應(yīng)采取兩級
SPD防護，信號線路至少應(yīng)采取一級SPD防護，才
能達到雷電防護的要求。目前大多數(shù)水文站都沒有
考慮電源線路和信號線路的防雷電波侵入措施。鑒
于水文站的上述特點和要求，一般認為，對于中等
以上雷暴強度地區(qū)(年均雷暴日40天以上)，應(yīng)選
用最大標稱放電電流大于15 kA (10／350 S)的電
涌保護器作為電源系統(tǒng)的第一級雷電防護，保護水
平應(yīng)小于2 000 V，才能保證水文站設(shè)備電源系統(tǒng)雷
2012年第1期
電防護的要求。通信信號線路由于多是外部進線，
同樣受到雷擊的威脅，也需要采用專用通信信號系
列電涌保護器進行雷電防護。處于戶外用于采集數(shù)
據(jù)或者觀測的設(shè)備，有條件時，供電系統(tǒng)應(yīng)采用無
源供電，避免雷電流從供電系統(tǒng)設(shè)備端侵入而損壞
設(shè)備。當采用水文站供電系統(tǒng)供電時，根據(jù)現(xiàn)場條
件，在這些線路人戶處裝設(shè)適配的電源電涌保護器
進行防護。
在確保水文纜道防雷安全的前提下，如何保證
纜道測流自動控制儀信號的可靠傳輸也是水文站防
雷需要解決的重點。水文纜道系統(tǒng)處于直擊雷非防
護區(qū)，且跨度大，極易遭受雷擊，對纜道測流信號
傳輸系統(tǒng)構(gòu)成極大的威脅，因此水文纜道系統(tǒng)的防
雷至關(guān)重要。水文纜道兩側(cè)支架一般為金屬鐵塔，
懸索為鋼絞線，可將避雷線架設(shè)其上進行防雷保護。
避雷線采用截面積不小于35 mm 的鍍鋅鋼絞線，
通過纜道鐵塔或支撐桿接地，接地電阻值一般要求
≤4 Q。影響纜道測流信號傳輸?shù)淖钪饕蛩厥抢|
道的輸出阻抗。輸出阻抗太高，對信號干擾十分嚴
重；輸出阻抗太低，又會造成信號傳輸電壓過弱。
為保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠，一般要求纜道的接地
電阻在數(shù)百歐姆之間。這與纜道的防雷接地要求相
矛盾，可以通過采用暫態(tài)等電位的方法解決。專門
為水文纜道設(shè)置一個傳輸信號用的工作接地，接地
電阻值在數(shù)百歐姆，通過暫態(tài)等電位連接器將專用
的接地與防雷接地連接。正常情況下，暫態(tài)等電位
連接器處于高阻抗， 即水文纜道接地電阻維持在數(shù)
百歐姆的水平。當有雷電流通過時，暫態(tài)等電位連
接器導(dǎo)通，纜道接地與大樓接地瞬態(tài)連通，為泄放
雷電流提供低阻抗通道。這樣既保證了纜道信號傳
輸?shù)目煽糠€(wěn)定，又能確保遭雷擊時的人員、設(shè)備
安全。
水文站內(nèi)接地系統(tǒng)(包括纜道系統(tǒng)防雷接地)
采用聯(lián)合接地方式，接地電阻≤4 Q。在各防雷分
區(qū)設(shè)置等電位連接排，附近所有金屬設(shè)備、保護接
地等就近與等電位連接母排可靠連接。所有戶外線
路進入建筑物前應(yīng)進行穿管屏蔽、埋地引入，埋地
長度≥2√p，且不小于15 in，入戶處進行等電位
連接。
水文站房宜采用在天面布設(shè)避雷網(wǎng)格防直擊雷，
避雷網(wǎng)格大小應(yīng)滿足≤18 m×24 m或≤20 in×20
1TI。引下線(建議采用不少于兩根)沿站房四周均
勻布置，間距滿足不大于25 nl。避雷網(wǎng)格和引下線
材料宜采用不小于qb8 mm的鍍鋅圓鋼。
水位、雨量觀測在野外進行，觀測設(shè)備一雨量
筒、衛(wèi)星天線、太陽能板都安裝在自記井頂部，采
用防雷針、引下線、接地的防雷系統(tǒng)防止水位、雨
量儀器直接遭雷擊。水位、雨量信息傳輸?shù)男盘柧€
采用屏蔽線，屏蔽層兩端做好接地處理。
雷電防護要求高的水文站，其機房還可以采用
≤20 cm×20 em的金屬網(wǎng)格布置成六面體進行屏
蔽，屏蔽網(wǎng)應(yīng)可靠接地。
4 結(jié)語
防雷工程是一項系統(tǒng)工程。水文站防雷在嚴格
執(zhí)行相關(guān)防雷標準的同時，應(yīng)結(jié)合自身特點，因地
制宜，采取各種防雷措施，做到重點與面的結(jié)合，
達到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，為水文站在
雷雨天氣正常運行保駕護航。
參考文獻
[1]中華人民共和國機械工業(yè)部．建筑物防雷設(shè)計
規(guī)范(GB50057—94)[s]．北京：中國計劃出
版社，2000．
[2]高勝東．雷電與現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)[M]．成都：
成都信息工程學(xué)院，2000．
第一作者簡介：蔡河章(1981一)，男，福建龍
海人，工程師，從事氣象及防雷技術(shù)服務(wù)工作。
(上接第45頁)個循環(huán)分配時間值?？梢?，隧洞開
挖月進尺80—120 m是能夠?qū)崿F(xiàn)并得到有效保障的。
6 結(jié)語
本工程長隧洞小鉆爆開挖斷面能夠滿足合理施
工布置、合理通風(fēng)排煙的要求，滿足洞挖月進尺80
～ 120 ITI的進度要求。若采用先進的通風(fēng)方式、機
械設(shè)備、優(yōu)化工序交接配合等措施，將進一步提高
隧洞開挖效率。
當前大部分供水隧洞工程對施工進度要求高，
常見小斷面、長隧洞結(jié)合布置，施工難度大。施工
過程需要選擇適合的通風(fēng)排煙措施，結(jié)合適當?shù)拈_
挖及運輸方式，保證隧洞施工的進度需要。
作者簡介：林斌(1978一)，男，福建羅源人，
工程師，從事水利水電建筑工程工作。
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