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水文站的防雷特點(diǎn)及防護(hù)措施

文檔作者：蔡河章黃聲錦2 卜銀軍文檔來(lái)源： 1．福建省三明市氣象局 2．福建省漳州市氣象局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月16日
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2012年第1期
水文站的防雷特 點(diǎn)、 及— 防護(hù)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(guò)對(duì)水文站防雷特點(diǎn)的分析，判定其防雷等級(jí)劃分，并根據(jù)相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)，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(lèi)號(hào)iP336 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002—3011(2012)01—0046—02
前刖言舌 2 水又文站防冒雷寺等皸級(jí)劃分
水文站設(shè)立在江河、湖泊、水庫(kù)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(cè)是常年、持續(xù)、定時(shí)
的。在汛期容易發(fā)生洪澇災(zāi)害的時(shí)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(dòng)最為頻繁的時(shí)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(diǎn)
(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(biāo)，雷擊概率極高。
(2)水文站建筑面積一般較小，不便于多級(jí)防
雷方案的實(shí)施。
(3)水文纜道系統(tǒng)處于直擊雷非防護(hù)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(hào)
線路，耐受雷電能力極差，纜道信號(hào)傳輸又要求具
有較強(qiáng)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(shí)根本沒(méi)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(cè)流信號(hào)等通信線路通常也是由戶(hù)外架空明
線引入，未安裝專(zhuān)用電涌保護(hù)器(SPD)做雷電防
護(hù)措施。
收稿日期：2011—11—03
46
依據(jù)GB 50057—94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)
預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)的規(guī)定，水文站一般達(dá)不到三類(lèi)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(dāng)該建筑物沒(méi)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(hù)范
圍內(nèi)時(shí)，宜按第三類(lèi)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(lèi)防雷建筑物。
3 水文站防雷措施
水文站防雷工程是個(gè)點(diǎn)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(hù)，
又要根據(jù)水文站自身的特點(diǎn)，對(duì)特殊部位采取重點(diǎn)
防護(hù)。
從雷電防護(hù)角度看，水文站一般都運(yùn)行于“高
風(fēng)險(xiǎn)”環(huán)境下，即對(duì)于雷害風(fēng)險(xiǎn)的“暴露程度”很
高，需要采取強(qiáng)有力的防護(hù)措施。根據(jù)GB50057—
94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》及IEC61312《雷電電磁
脈沖的防護(hù)》等標(biāo)準(zhǔn)，電源線路至少應(yīng)采取兩級(jí)
SPD防護(hù)，信號(hào)線路至少應(yīng)采取一級(jí)SPD防護(hù)，才
能達(dá)到雷電防護(hù)的要求。目前大多數(shù)水文站都沒(méi)有
考慮電源線路和信號(hào)線路的防雷電波侵入措施。鑒
于水文站的上述特點(diǎn)和要求，一般認(rèn)為，對(duì)于中等
以上雷暴強(qiáng)度地區(qū)(年均雷暴日40天以上)，應(yīng)選
用最大標(biāo)稱(chēng)放電電流大于15 kA (10／350 S)的電
涌保護(hù)器作為電源系統(tǒng)的第一級(jí)雷電防護(hù)，保護(hù)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(hù)的要求。通信信號(hào)線路由于多是外部進(jìn)線，
同樣受到雷擊的威脅，也需要采用專(zhuān)用通信信號(hào)系
列電涌保護(hù)器進(jìn)行雷電防護(hù)。處于戶(hù)外用于采集數(shù)
據(jù)或者觀測(cè)的設(shè)備，有條件時(shí)，供電系統(tǒng)應(yīng)采用無(wú)
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(dāng)采用水文站供電系統(tǒng)供電時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條
件，在這些線路人戶(hù)處裝設(shè)適配的電源電涌保護(hù)器
進(jìn)行防護(hù)。
在確保水文纜道防雷安全的前提下，如何保證
纜道測(cè)流自動(dòng)控制儀信號(hào)的可靠傳輸也是水文站防
雷需要解決的重點(diǎn)。水文纜道系統(tǒng)處于直擊雷非防
護(hù)區(qū)，且跨度大，極易遭受雷擊，對(duì)纜道測(cè)流信號(hào)
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(jìn)行防雷保護(hù)。
避雷線采用截面積不小于35 mm 的鍍鋅鋼絞線，
通過(guò)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(cè)流信號(hào)傳輸?shù)淖钪饕蛩厥抢|
道的輸出阻抗。輸出阻抗太高，對(duì)信號(hào)干擾十分嚴(yán)
重；輸出阻抗太低，又會(huì)造成信號(hào)傳輸電壓過(guò)弱。
為保證信號(hào)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(guò)采用暫態(tài)等電位的方法解決。專(zhuān)門(mén)
為水文纜道設(shè)置一個(gè)傳輸信號(hào)用的工作接地，接地
電阻值在數(shù)百歐姆，通過(guò)暫態(tài)等電位連接器將專(zhuān)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(dāng)有雷電流通過(guò)時(shí)，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(hào)傳
輸?shù)目煽糠€(wěn)定，又能確保遭雷擊時(shí)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(hù)接
地等就近與等電位連接母排可靠連接。所有戶(hù)外線
路進(jìn)入建筑物前應(yīng)進(jìn)行穿管屏蔽、埋地引入，埋地
長(zhǎng)度≥2√p，且不小于15 in，入戶(hù)處進(jìn)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(cè)在野外進(jìn)行，觀測(cè)設(shè)備一雨量
筒、衛(wèi)星天線、太陽(yáng)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?jī)x器直接遭雷擊。水位、雨量信息傳輸?shù)男盘?hào)線
采用屏蔽線，屏蔽層兩端做好接地處理。
雷電防護(hù)要求高的水文站，其機(jī)房還可以采用
≤20 cm×20 em的金屬網(wǎng)格布置成六面體進(jìn)行屏
蔽，屏蔽網(wǎng)應(yīng)可靠接地。
4 結(jié)語(yǔ)
防雷工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。水文站防雷在嚴(yán)格
執(zhí)行相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn)，因地
制宜，采取各種防雷措施，做到重點(diǎn)與面的結(jié)合，
達(dá)到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，為水文站在
雷雨天氣正常運(yùn)行保駕護(hù)航。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部．建筑物防雷設(shè)計(jì)
規(guī)范(GB50057—94)[s]．北京：中國(guó)計(jì)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(jiǎn)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(yè))個(gè)循環(huán)分配時(shí)間值?？梢?jiàn)，隧洞開(kāi)
挖月進(jìn)尺80—120 m是能夠?qū)崿F(xiàn)并得到有效保障的。
6 結(jié)語(yǔ)
本工程長(zhǎng)隧洞小鉆爆開(kāi)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(jìn)尺80
～ 120 ITI的進(jìn)度要求。若采用先進(jìn)的通風(fēng)方式、機(jī)
械設(shè)備、優(yōu)化工序交接配合等措施，將進(jìn)一步提高
隧洞開(kāi)挖效率。
當(dāng)前大部分供水隧洞工程對(duì)施工進(jìn)度要求高，
常見(jiàn)小斷面、長(zhǎng)隧洞結(jié)合布置，施工難度大。施工
過(guò)程需要選擇適合的通風(fēng)排煙措施，結(jié)合適當(dāng)?shù)拈_(kāi)
挖及運(yùn)輸方式，保證隧洞施工的進(jìn)度需要。
作者簡(jiǎn)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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