大伙房水庫信息化系統防雷方案設計

郭家勝

（遼寧省大伙房水庫管理局 遼寧 撫順 113007）

1 中控樓防雷工程現狀

大伙房水庫中控樓位于主壩與三副壩之間，樓體三層。在三層綜控室內集合了水庫樞紐視頻監控系統、大壩預警系統、閘門監控系統、大壩觀測自動化系統等多個自動系統的設備。中控樓高21米，其四周空曠，沒有其它可接引雷電的高層建筑。由于大伙房水庫屬于雷電高發區，自中控樓建成以來，其內的各自動化系統設備頻繁遭受雷擊，給水庫的運行管理工作帶來了很大影響，因此十分必要對現有的樓體防雷工程進行系統改造，以確保各自動化系統設備的穩定運行。

2 成因分析

2010年4月，大伙房水庫工程管理部門配合撫順市防雷中心對中控樓的防雷設施進行了系統檢測，通過對檢測結果的分析，確定了中控樓各自動化系統頻遭受雷擊的主要成因，具體如下。

a)建筑物頂有避雷針，但較短，覆蓋范圍不符合滾求法計算的區域，尤其中控制不在保護區范圍內；

b)防直擊雷接地電阻25Ω,綜合接地電阻不合規范要求（規范要求小于10歐）。

c)避雷針引下線與一層總接地電位箱未有效連接。

d)中心機房無獨立接地裝置，其設備保護接地與建筑物共地，且接地點處于高電位反擊點，中心機房無等電位連接措施，存在雷電反擊風險。

e)中控樓電力供應為10kV/380V，10kV高壓線路由直埋方式引入室內，無與電子設備配合的浪涌保護措施；

f)中心機房現有的配電系統、閘控系統、視頻監控系統、網絡系統、電話系統、音頻系統等全集合在單一無屏蔽功能機柜內，布線紊亂，進出機柜線纜無防雷及屏蔽措施，無浪涌抑制設備，極易發生雷電事故。

g)各自動化系統很多信號線為架空后引入室內，無屏蔽防護措施，極易產生雷電電磁脈沖，感應雷電沿著架空線路進入室內機柜，從而引發雷電事故。

3 設計方案

3.1 設計依據

3.1.1 國家標準:《建筑物防雷設計規范》（GB 50057-94）、《計算機機房設計規范》（GB50174-93）《建筑物電子信息系統防雷設計規范》（GB 50343-2004）。

3.1.2 IEC的有關標準和范例。

3.2 接地裝置設計

接地裝置是防雷工程中十分重要的關鍵環節。接地裝置參數設計主要考慮的因素是:接地裝置位置和地電位干擾情況；接地裝置結構參數；接地裝置與地下其他物體的距離和地電位反擊量值；接地裝置的接地電阻值；接地裝置材料的穩定性和最大放電電流等。

本工程接地裝置應滿足以下參數:

1)接地電阻小于1歐姆。接地裝置與匯流排路徑小于20米。由于集控樓地處山腳，其基礎多為砂礫巖，土壤率較高，在接地電阻無法滿足需求時，可考慮置換粘土的方式降低接地電阻值。根據接地極的選址可選用帶狀接地體和塊狀接地體相結合的方式來降低接地電阻值。

2)接地裝置與地下其他物體間距大于10米，不能滿足該參數時，應采取絕緣隔離等措施，以防止地電位反擊造成的二次雷擊。

3)接地裝置沖擊電流大于60kA，在該量值電流沖擊下，結構熱穩定性符合要求。

4)在接地與機房匯流排聯通的接地回路上做輔助接地，輔助接地的接地電阻不大于10歐姆。

3.3 雷電電磁脈沖防護

根據現場勘察，本工程雷電電磁脈沖防護做為重點設計項目。主要采取以下措施滿足防護要求。

1)在一層變電所LPZ0a與LPZ0b分界處設置電源一級防雷器，主要參數:工作電壓450V，雷電流通量大于40 kA，響應時間小于50ns；

2)在中心機房電源配電柜內設置電源二級防雷器，主要參數:限制電壓小于1800V，雷電流通量大于20 kA，響應時間小于25ns；

3)在中心機房用電設備前端設置電源三級防雷器，主要參數:限制電壓小于700V，雷電流通量大于10 kA，響應時間小于25ns，使用功率1kW。

4)信號通道采用2級浪涌保護器防護，設置位置符合現場防雷區域劃分要求。

3.4 浪涌保護器技術條件

用于供電通道的浪涌保護器應滿足UP小于1800V、1200V、1000V。 Ts小于 50ns,Is大于 60kA、20、10kA。 具有氣象主管機構頒發的準許使用證書和國家氣象局技術檢驗報告。

用于信號通道的電涌保護器應與信號通道技術參數相互匹配，主要考慮介入阻抗，工作頻率，衰減和插入損耗。雷電流通不應小于10kA。

3.5 抗靜電措施和電源線路

中心機房鋪設抗靜電地板，地板高度不大于150毫米，用0.5-30mm銅帶沿地面敷設接地網格，保證靜電地板內的等勢面。進出機房內的所有金屬線纜在抗靜電地板下鋪設于金屬橋架內，橋架始末端與機房匯流排連接。

中心機房由變電所315kVA變壓器單獨供電，存在用電單一，三相不平衡、晝夜電壓波動太大等情況。機房設備為220V單相回路，總功率容量不小于6kW，中心機房內應設置穩壓電源配電柜，各設備設施用電由該穩壓柜引出。

機房內各控制系統嚴格分開，采用專用屏蔽機柜，各機柜內設置局部等電位端子排，進出戶電纜采用屏蔽和防雷設施。

3.6 直擊雷防護

由于中控樓中心機房設置在三層，且處于LPZ0a與LPZ0b接壤區域，因此中心機房的信息化設備遭受雷擊的概率也較高。因此需在在集控樓最高點設置獨立避雷針，防護級別按2類防雷建筑物設計。為防止避雷針接閃時可能造成的對室內電子設備的反擊，避雷針引下線接地點距離中心機房的最近距離應大于3米。

4 結束語

2010年6月，中控樓的防雷改造工程正式通過驗收。通過近一年的運行，中控樓的信息化設備經受住了考驗，系統一直運行穩定。該工程的竣工也為其它各大水庫信息化系統的防雷建設提供了可借鑒的經驗。

［1］李景祿.現代防雷技術[M].中國水利水電出版社.

［2］陳元麗.現代建筑電氣設計實用指南[M].中國水利水電出版社.

［3］張小青.建筑防雷與接地技術[M].中國水利水電出版社.