鴨河口水庫防雷工程改造處理

□馬 穩 □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，兼顧工業及城市供水，結合發電養殖等綜合利用的大（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。主要建筑物為1000年一遇洪水設計、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3+300m處，1級水工建筑物；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1+022m相交，洞身長216.45m；水庫辦公樓位于大壩右岸，內設防汛通訊系統、自動化大壩安全檢測系統、庫區視頻監控系統、防汛會商系統、雨水情自動預報采集系統和閘門遠控系統。

2 改造難點

鴨河口水庫工程管理局位于南陽盆地地勢高點，受地理位置及地形因素影響，每年雷暴日數較多（南召地區年平均雷暴日為29.50日，年雷暴初終間日數最長為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，處于多雷電集中區。

工程分部不集中，相對較為分散（1#溢洪道和做岸輸水洞相去超3000m），并有獨立的建筑結構和供配電系統，需要設計各自獨立的防雷方案，配置獨立的防雷設施。

除險加固工程結束后，工程設施先進性和現代化水平進一步提升，而網絡系統的電子設備內部結構的高度微型化、集成化，電路更復雜，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、復雜性、迫切性增加了。

建筑物和設備原有防雷標準較低，開放性、可擴充性較差，結合比較困難。如閘室無任何直擊雷防護措施；室內接地電阻經測量阻值為7.70-12.70Ω，超出規范（≤4Ω）要求；總配電箱、照明配電箱缺少浪涌保護器；左岸輸水洞閘室連接鋼橋梁引下線斷損，經測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；房頂接閃針銹蝕嚴重，且阻值超出儀器最大量程（4000Ω）；屋角接閃帶無法完全保護屋檐、飛檐。

3 改造設計原則

為了保證鴨河口水庫重要部位及設備的安全，防雷設計方案要符合全面規劃、安全可靠、技術先進、經濟合理、便于檢測、便于維護的原則，進行綜合設計。

4 改造措施

IEC61312定義了防雷保護分區，結合防雷保護區要求分級布置防雷保護器，在LPZOB區與LPZ1區的交界處安裝B級（一級）防雷器，在LPZ1區與LPZ2區交界處安裝C級(二級)防雷器，在LPZ2區設備前端安裝D級（三級）防雷器，以便層層泄放雷電感應能量，逐級降低浪涌電壓。本次改造處理采用三級防雷措施。分級情況見表1。

表1 防雷器分級表

4.1 1#溢洪道

4.1.1 防直擊雷系統

接閃帶：在溢洪道閘室屋頂敷設全閉合接閃帶，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，沿閘墩邊墩和護坡邊敷設，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2.50m，每根垂直接地體間距3m，并采取保護、警示措施。

4.1.2 防雷電感應

維護、加固液壓油箱、PLC電柜、箱式配電柜、光線上位機、旋轉爬梯等電位連接，并使其牢固地與引下線聯通，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加裝LTP-380-80KA箱式浪涌保護器，在照明控制箱加裝LTP-380-20KA箱式浪涌保護器，更換4個液壓啟閉機PLC控制柜內的浪涌保護器模塊。

4.2 左岸輸水洞

4.2.1 接閃針和接閃帶

按《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）中的規定，建筑物防雷半徑按滾球法計算，左岸輸水洞閘室頂部接閃針應使用3m高接閃針；鋼質交通橋體兩側頂端焊接2根Φ20接閃針，原有2根3m針繼續使用；接閃帶不能完全保護屋檐、飛檐，在琉璃瓦上用自制不銹鋼材質“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，用以保護屋面、室內設備和交通橋上行人安全上的設備。

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處通過基礎與閘基相連）。

4.2.4 防雷器

左岸輸水洞閘室內總配、分配電柜內設置2級浪涌保護器，并將控制箱內原有的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 一級防雷器安裝

在辦公樓電源系統總配電箱安裝LTP-380-80KA箱式浪涌保護器，作為第一級保護，第一級防雷器可以對于直接雷擊電流進行泄放，或者當電源傳輸線路遭受直接雷擊時傳導的巨大能量進行泄放。

4.3.2 二級防雷器安裝

為有效遭受雷電脈沖入侵，在各樓層分配電箱安裝LTP-380-40KA箱式浪涌保護器，對于前級發生較大雷擊能量吸收時，對設備而言仍然是相當巨大的能量會傳導過來，針對前級防雷器的殘余電壓需要第二級防雷器進一步吸收，使之能夠在安全電壓內工作。

4.3.3 三級防雷器安裝

在機房內部安裝防雷電插排，從而形成三級保護，有效減少雷電波的侵擾，同時在通訊機房及值班機房內的防靜電地板下用3mm×30mm銅排按照井字形敷設，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，增強機房內部雷電泄流能力。

5 結語

除險加固工程結束后，鴨河口水庫工程現代化管理水平得到了極大提升，但庫區的工程設施、機電設備、通訊設備抗雷級別較低，汛期經常出現雷電損壞工程設施情況。通過這次對防雷系統的改造處理，重點處理了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施汛期運用條件，為水庫工程設施正常運用提供了安全保證。