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西潮河閘防雷實(shí)踐與分析

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一、概況

西潮河閘位于江蘇省射陽縣新洋港東南1.7km處的海堤上，為中型水閘，1965年7月建成并投入運(yùn)行。西潮河閘共4孔，總凈寬40m，單孔凈寬10m。西潮河閘辦公樓及閘身啟閉機(jī)房屋頂均設(shè)有避雷帶。西潮河地區(qū)為獨(dú)立排水區(qū)，流域水系范圍：斗龍港以北、新洋港以南、通榆河以東、海堤以西的大豐、射陽、亭湖區(qū)三縣區(qū)678km2，直接承擔(dān)排澇面積62萬畝。

強(qiáng)烈雷擊會(huì)造成水工建筑物及管理系統(tǒng)的巨大損失。2007年7月，西潮河地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷暴天氣，西潮河閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)因遭受雷擊全部癱瘓，硬盤錄像機(jī)被擊毀，多臺(tái)電腦、電視機(jī)被燒毀。

二、雷電的形成及特點(diǎn)

1.雷電的形成

雷電是大氣中一種自然現(xiàn)象，帶電的云層稱為雷云，所謂雷擊是指帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層或者是帶電的云層對(duì)大地之間迅猛的放電，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光并伴隨巨大的聲音。云層之間的放電主要對(duì)飛行器有危害，對(duì)地面上的建筑和人、畜沒有很大影響。而云層對(duì)大地的放電，可造成人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重大損失，尤其是對(duì)弱電設(shè)備，雷災(zāi)損失非常嚴(yán)重，并且對(duì)電子、通訊、廣播等會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2.雷電的主要特點(diǎn)

（1）沖擊電流大。其電流高達(dá)幾萬到幾十萬安培。

（2）時(shí)間短。一般雷擊分為三個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電、余光放電。整個(gè)過程一般不會(huì)超過60微秒。

（3）頻率高。雷電流變化梯度大，有的可達(dá)10千安/微秒。

（4）沖擊電壓高，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏。

三、雷電的種類、危害及防護(hù)

雷電主要有四種類型：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波、球形雷。

1.直擊雷

（1）直擊雷主要危害高層建筑，是帶電云層（雷云）與建筑物、其他物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列的破壞作用。

（2）直擊雷的防護(hù)。防避直擊雷通常都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過作引下線的金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。

2.感應(yīng)雷

（1）感應(yīng)雷是指當(dāng)雷云來臨時(shí)地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，都聚集起大量的雷電極性相反的束縛電荷，在雷云對(duì)地或?qū)α硪焕自崎W擊放電后，云中的電荷就變成了自由電荷，從而產(chǎn)生出很高的靜電電壓（感應(yīng)電壓），其過電壓幅值可達(dá)到幾萬到幾十萬伏，這種過電壓往往會(huì)造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的金屬物導(dǎo)體和大型的金屬設(shè)備放電而引起電火花，從而引起火災(zāi)、爆炸，產(chǎn)生危及人身安全或?qū)╇娤到y(tǒng)造成危害。另一種情況是，在雷電閃擊時(shí)，由于雷電流的變化率大而在雷電流的通道附近形成一個(gè)很強(qiáng)的感應(yīng)電磁場(chǎng)，對(duì)建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成干擾、破壞，又或者使周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)。

（2）感應(yīng)雷的防護(hù)。①電源防雷：根據(jù)不同建筑物的防雷要求，對(duì)其配電系統(tǒng)電源采用相應(yīng)防雷一體化防護(hù)；②信號(hào)系統(tǒng)防雷：根據(jù)通訊線路的類型、通訊頻帶、線路電平等選擇通訊避雷器，將通訊避雷器串聯(lián)在通訊線路上；③等電位聯(lián)接：等電位聯(lián)接的目的，在于減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差，防止雷電反擊。將機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)金屬外殼、設(shè)施管路、電纜橋架、鋁合金窗的等電位連接，并以最短的線路連到最近的等電位連接帶或其他已做了等電位連接的金屬物上，且各導(dǎo)電物之間應(yīng)盡量附加多次相互連接。④金屬屏蔽及重復(fù)接地：在做好以上措施基礎(chǔ)上，還應(yīng)采用有效屏蔽、重復(fù)接地等辦法，避免架空導(dǎo)線直接進(jìn)入建筑物樓內(nèi)和機(jī)房設(shè)備，盡可能埋地纜進(jìn)入，并用金屬導(dǎo)管屏蔽，屏蔽金屬管在進(jìn)入建筑物或機(jī)房前重復(fù)接地，最大限度削減從各種導(dǎo)線上引入雷電高電壓。

3.雷電侵入波

雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。為了防止雷電侵入波沿低電壓線路進(jìn)入室內(nèi)，低壓線路最好采用地下電纜供電，并將電纜的金屬外皮接地。采用架空線供電時(shí)，在進(jìn)戶外裝設(shè)一組低壓閥型避雷器或2～3mm的保護(hù)間隙，并與絕緣子鐵腳一起接地。

4.球形雷

在雷電頻繁的雷雨季節(jié)，偶然會(huì)發(fā)現(xiàn)殷紅色、灰紅色、紫色、藍(lán)色的“火球”，直徑一般十到幾十厘米，人們習(xí)慣稱之為“球形雷”，較為罕見。防避球形雷最好在雷雨天不要打開門窗，并在通風(fēng)管道等空氣流動(dòng)處裝上金屬保護(hù)網(wǎng)，然后做良好接地。

四、西潮河閘防雷方案

西潮河閘位于射陽縣黃沙港鎮(zhèn)境內(nèi)，年雷暴日為46天，屬多雷區(qū)，加之地處水陸交界處，建筑物及其內(nèi)部設(shè)備極易遭受雷擊。所以本著“安全、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、適用”的原則，根據(jù)國(guó)家有關(guān)防雷技術(shù)規(guī)范的要求，結(jié)合工程實(shí)際情況，西潮河閘采取了如下防雷方案：

1.直接雷防護(hù)

利用辦公樓、啟閉機(jī)房屋頂?shù)谋芾讕Ш退闹軌γ鎯?nèi)的柱鋼筋作為引下線，與梁鋼筋相互焊接，組成一個(gè)完整的接地系統(tǒng)，把進(jìn)入建筑物的水管、金屬管道等金屬構(gòu)件作良好電氣連接。這樣，整座水閘、辦公樓就形成了一個(gè)理想的“法拉第籠”屏蔽網(wǎng)，不但能使雷電流有良好的散流途徑，均壓分流，而且整座建筑物形成統(tǒng)一的等電位系統(tǒng)，保持均壓作用。

為改善接地效果，在辦公樓背面及西潮河閘南北端各增設(shè)一組接地體，并與現(xiàn)有接地連成一體，以形成共用接地裝置，其接地電阻不大于1.0Ω。

2.感應(yīng)雷與雷電侵入波防護(hù)

在直擊雷防護(hù)措施完善合格的前提下，對(duì)雷電入侵的可能通道進(jìn)行必要的防護(hù)。

（1）在綜合布線時(shí)避免將線纜靠近避雷帶或引下線布設(shè)，因?yàn)楸芾讕Ъ捌湟戮€有雷電流通過時(shí)會(huì)在周圍的鄰近導(dǎo)體上產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而對(duì)線路上的設(shè)備造成損害。進(jìn)出戶線路采用埋地纜進(jìn)入，并用金屬導(dǎo)管屏蔽，屏蔽金屬管在進(jìn)入建筑物或機(jī)房前重復(fù)接地，鎧裝電纜兩端金屬外皮接地，其沖擊接地電阻均小于30Ω。

（2）電源系統(tǒng)的防護(hù)

①在總配電房配電柜安裝一只電源防雷箱，作為電源一級(jí)防護(hù)，使大部分雷電能量在該級(jí)得到初步釋放。②在辦公樓配電箱及閘控室兩配電盤分別安裝一只電源防雷箱，作為電源二級(jí)防護(hù)，以降低電源線的雷電波殘壓，防止其進(jìn)一步危害設(shè)備。③在各視頻監(jiān)控線路分別安裝一只防雷器，各電腦采用電源防雷防雷專用插座，以進(jìn)一步降低雷電能量，保護(hù)設(shè)備。

五、結(jié)語

雷電防護(hù)不是簡(jiǎn)單的避雷設(shè)施的安裝，而是一項(xiàng)要求高、難度大的系統(tǒng)性工程。除了要依據(jù)系統(tǒng)防雷的科學(xué)理論采取相應(yīng)的防護(hù)措施，進(jìn)行有針對(duì)性的防護(hù)外，還應(yīng)委托有資質(zhì)的專業(yè)防雷檢測(cè)機(jī)構(gòu)定期檢測(cè)防雷設(shè)施，設(shè)立防范雷電災(zāi)害責(zé)任人，對(duì)新增建筑和新增設(shè)備的防雷系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和建設(shè)。這樣，當(dāng)雷電襲擊時(shí)，才能保障建筑物及其內(nèi)部人員、設(shè)備等安全，確保水利工程的正常運(yùn)行和管理

（專欄編輯：周 權(quán)）

江蘇省鹽城市西潮河閘管理所 224300）