鴨河口水庫防雷工程改造處理

□馬 穩(wěn) □楊 兵 □邱天珍（南陽市鴨河口水庫工程管理局）

1 工程概況

鴨河口水庫控制流域面積3030 km3,總庫容13.39億m3,是一座以防洪、灌溉為主，兼顧工業(yè)及城市供水，結(jié)合發(fā)電養(yǎng)殖等綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。工程等別為I等，主要建筑物大壩、溢洪道、左右岸輸水洞為1級(jí)。主要建筑物為1000年一遇洪水設(shè)計(jì)、10000年一遇洪水校核。1#溢洪道位于鴨河口水庫大壩右岸，軸線位于大壩樁號(hào)3+300m處，1級(jí)水工建筑物；左岸輸水洞位于水庫大壩右岸，溝埋式管道，軸線與大壩樁號(hào)1+022m相交，洞身長(zhǎng)216.45m；水庫辦公樓位于大壩右岸，內(nèi)設(shè)防汛通訊系統(tǒng)、自動(dòng)化大壩安全檢測(cè)系統(tǒng)、庫區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防汛會(huì)商系統(tǒng)、雨水情自動(dòng)預(yù)報(bào)采集系統(tǒng)和閘門遠(yuǎn)控系統(tǒng)。

2 改造難點(diǎn)

鴨河口水庫工程管理局位于南陽盆地地勢(shì)高點(diǎn)，受地理位置及地形因素影響，每年雷暴日數(shù)較多（南召地區(qū)年平均雷暴日為29.50日，年雷暴初終間日數(shù)最長(zhǎng)為121日，初日最早的是2月22日，終日最晚的是11月16日，年最多為42日，雷暴日數(shù)較多，雷暴初終日跨度較大），1#、2#溢洪道、局辦公樓、輸水洞等重要工程部位均位于局部地形制高點(diǎn)，處于多雷電集中區(qū)。

工程分部不集中，相對(duì)較為分散（1#溢洪道和做岸輸水洞相去超3000m），并有獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)和供配電系統(tǒng)，需要設(shè)計(jì)各自獨(dú)立的防雷方案，配置獨(dú)立的防雷設(shè)施。

除險(xiǎn)加固工程結(jié)束后，工程設(shè)施先進(jìn)性和現(xiàn)代化水平進(jìn)一步提升，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度微型化、集成化，電路更復(fù)雜，工作電壓更低等特性決定了耐過電壓、過電流能力極低，電磁環(huán)境下工作抗干擾耐沖擊性能差，極易遭受雷電電流沖擊損壞。防雷工作的重要性、復(fù)雜性、迫切性增加了。

建筑物和設(shè)備原有防雷標(biāo)準(zhǔn)較低，開放性、可擴(kuò)充性較差，結(jié)合比較困難。如閘室無任何直擊雷防護(hù)措施；室內(nèi)接地電阻經(jīng)測(cè)量阻值為7.70-12.70Ω，超出規(guī)范（≤4Ω）要求；總配電箱、照明配電箱缺少浪涌保護(hù)器；左岸輸水洞閘室連接鋼橋梁引下線斷損，經(jīng)測(cè)量阻值超出儀器最大量程（4000Ω）；輸水洞建筑物原有引下線懸空；房頂接閃針銹蝕嚴(yán)重，且阻值超出儀器最大量程（4000Ω）；屋角接閃帶無法完全保護(hù)屋檐、飛檐。

3 改造設(shè)計(jì)原則

為了保證鴨河口水庫重要部位及設(shè)備的安全，防雷設(shè)計(jì)方案要符合全面規(guī)劃、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、便于檢測(cè)、便于維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

4 改造措施

IEC61312定義了防雷保護(hù)分區(qū)，結(jié)合防雷保護(hù)區(qū)要求分級(jí)布置防雷保護(hù)器，在LPZOB區(qū)與LPZ1區(qū)的交界處安裝B級(jí)（一級(jí)）防雷器，在LPZ1區(qū)與LPZ2區(qū)交界處安裝C級(jí)(二級(jí))防雷器，在LPZ2區(qū)設(shè)備前端安裝D級(jí)（三級(jí)）防雷器，以便層層泄放雷電感應(yīng)能量，逐級(jí)降低浪涌電壓。本次改造處理采用三級(jí)防雷措施。分級(jí)情況見表1。

表1 防雷器分級(jí)表

4.1 1#溢洪道

4.1.1 防直擊雷系統(tǒng)

接閃帶：在溢洪道閘室屋頂敷設(shè)全閉合接閃帶，接閃帶每隔1～1.20m安裝一根支架，支架采用Φ10mm的鍍鋅圓鋼；引下線：東西沿溢洪道下游排架柱各引出一條4mm×40mm鍍鋅扁鋼引下線，沿閘墩邊墩和護(hù)坡邊敷設(shè)，與50m處接地體相連；接地體：其中水平接地體采用截面為4mm×40mm的鍍鋅扁鋼，垂直接地體采用2500mm×50mm×5mm的鍍鋅角鋼。水平接地體埋深0.60m，垂直接地體長(zhǎng)2.50m，每根垂直接地體間距3m，并采取保護(hù)、警示措施。

4.1.2 防雷電感應(yīng)

維護(hù)、加固液壓油箱、PLC電柜、箱式配電柜、光線上位機(jī)、旋轉(zhuǎn)爬梯等電位連接，并使其牢固地與引下線聯(lián)通，形成等電位連接體。

4.1.3 防雷電波侵入

在箱式電源控制柜內(nèi)加裝LTP-380-80KA箱式浪涌保護(hù)器，在照明控制箱加裝LTP-380-20KA箱式浪涌保護(hù)器，更換4個(gè)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)PLC控制柜內(nèi)的浪涌保護(hù)器模塊。

4.2 左岸輸水洞

4.2.1 接閃針和接閃帶

按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）中的規(guī)定，建筑物防雷半徑按滾球法計(jì)算，左岸輸水洞閘室頂部接閃針應(yīng)使用3m高接閃針；鋼質(zhì)交通橋體兩側(cè)頂端焊接2根Φ20接閃針，原有2根3m針繼續(xù)使用；接閃帶不能完全保護(hù)屋檐、飛檐，在琉璃瓦上用自制不銹鋼材質(zhì)“U”形卡箍緊，在“U”形卡上焊接接閃帶，閘室建筑物四角部位加設(shè)短針。

4.2.2 引下線

閘室用2根4mm×40mm鍍鋅扁鋼作引下線與接地裝置連接，鋼質(zhì)交通橋引下線在閘室排架柱用4mm×40mm鍍鋅扁鋼和閘室引下線相連，用以保護(hù)屋面、室內(nèi)設(shè)備和交通橋上行人安全上的設(shè)備。

4.2.3 接地裝置

由于輸水洞地理位置所限，不能做接地體，分別利用水位標(biāo)尺及攔污柵軌道作為接地裝置（水位尺和攔污柵軌道在水下153.50m處通過基礎(chǔ)與閘基相連）。

4.2.4 防雷器

左岸輸水洞閘室內(nèi)總配、分配電柜內(nèi)設(shè)置2級(jí)浪涌保護(hù)器，并將控制箱內(nèi)原有的Φ6接地線更換為Φ10多股銅線，以增大泄流速度。

4.3 水庫辦公大樓

4.3.1 一級(jí)防雷器安裝

在辦公樓電源系統(tǒng)總配電箱安裝LTP-380-80KA箱式浪涌保護(hù)器，作為第一級(jí)保護(hù)，第一級(jí)防雷器可以對(duì)于直接雷擊電流進(jìn)行泄放，或者當(dāng)電源傳輸線路遭受直接雷擊時(shí)傳導(dǎo)的巨大能量進(jìn)行泄放。

4.3.2 二級(jí)防雷器安裝

為有效遭受雷電脈沖入侵，在各樓層分配電箱安裝LTP-380-40KA箱式浪涌保護(hù)器，對(duì)于前級(jí)發(fā)生較大雷擊能量吸收時(shí)，對(duì)設(shè)備而言仍然是相當(dāng)巨大的能量會(huì)傳導(dǎo)過來，針對(duì)前級(jí)防雷器的殘余電壓需要第二級(jí)防雷器進(jìn)一步吸收，使之能夠在安全電壓內(nèi)工作。

4.3.3 三級(jí)防雷器安裝

在機(jī)房?jī)?nèi)部安裝防雷電插排，從而形成三級(jí)保護(hù)，有效減少雷電波的侵?jǐn)_，同時(shí)在通訊機(jī)房及值班機(jī)房?jī)?nèi)的防靜電地板下用3mm×30mm銅排按照井字形敷設(shè)，用Φ6多股銅線與靜電地板用相連，最終使銅排與樓層地線連接，將接地電阻降到4Ω以下，增強(qiáng)機(jī)房?jī)?nèi)部雷電泄流能力。

5 結(jié)語

除險(xiǎn)加固工程結(jié)束后，鴨河口水庫工程現(xiàn)代化管理水平得到了極大提升，但庫區(qū)的工程設(shè)施、機(jī)電設(shè)備、通訊設(shè)備抗雷級(jí)別較低，汛期經(jīng)常出現(xiàn)雷電損壞工程設(shè)施情況。通過這次對(duì)防雷系統(tǒng)的改造處理，重點(diǎn)處理了1#溢洪道、水庫辦公大樓、左岸輸水洞等重要工程部位防雷缺陷與隱患，有效地改善了水庫工程設(shè)施汛期運(yùn)用條件，為水庫工程設(shè)施正常運(yùn)用提供了安全保證。