王愛倩

新疆克孜爾水庫管理局 842000

工程概況

克孜爾水庫處在地震活動(dòng)比較活躍、新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的庫車、拜城坳陷與卻勒塔格隆起帶的接壤處，拜城山字形構(gòu)造前弧東翼內(nèi)側(cè)，屬中強(qiáng)地震多發(fā)區(qū)。特別是F2活斷層與副壩右肩成70°夾角穿過壩基，破碎帶寬度達(dá)80余m，其活動(dòng)特征直接影響到水庫大壩的穩(wěn)定與安全，因此F2活動(dòng)斷層的性質(zhì)及其變形位移量的監(jiān)測，是指導(dǎo)水庫工程安全運(yùn)行的重要依據(jù)之一，并且對工程穩(wěn)定性評價(jià)、地震烈度預(yù)測與評估和地質(zhì)基礎(chǔ)理論研究均具有重要意義。

拜城盆地是雷電頻繁發(fā)生地區(qū)，據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)年平均雷暴日達(dá)43.2天。水庫南部緊依秋力塔克山，大壩處于風(fēng)口開闊地區(qū)，屬于雷電多發(fā)地區(qū)。克孜爾水庫自動(dòng)化形變監(jiān)測系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行，主要統(tǒng)包括F2斷層第一形變觀測站、F2斷層第二形變站、右壩肩傾倒體變形觀測站。始建于1992年，1998年完成了第一次技術(shù)改造，但因系統(tǒng)防雷擊效果較差，三個(gè)觀測站的存儲(chǔ)系統(tǒng)曾于2005年全部被雷電擊壞，后又修復(fù)。不僅導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失,而且造成觀測資料的缺失。經(jīng)檢查分析，造成雷擊的主要原因是防雷設(shè)施不健全，觀測站和監(jiān)測中心沒有接地網(wǎng)。其次是電源線、信號傳輸線都是明線，又沒有防雷措施，很容易造成雷擊。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)和專家預(yù)測：隨著全球氣溫逐漸變暖，今后雷雨天氣將會(huì)增加，遭遇雷擊的次數(shù)也將呈上升趨勢，因此加強(qiáng)防雷減災(zāi)工作刻不容緩。本著“安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用”的原則，2006年底針對監(jiān)測系統(tǒng)中容易遭受雷擊和關(guān)鍵性的部位，對克孜爾水庫三個(gè)形變觀測站的直擊雷、電源感應(yīng)雷的防護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)施。雷電是通過多種渠道侵入，因此，在2010除險(xiǎn)加固工程中，對觀測系統(tǒng)中的通訊設(shè)施防雷也進(jìn)行了進(jìn)一步的完善。

1.第一形變觀測站的防雷采取措施

1.1 共用接地網(wǎng)，接地電阻≤4Ω

采用50m的40×4mm熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，采用12根1.5m長的50×50×4mm的熱鍍鋅角鋼作為垂直接地體，考慮到該處的土質(zhì)情況，使用150kg降阻劑敷設(shè)在接地體周圍，接地體埋設(shè)深度>0.7m。若達(dá)不到要求可采用換土、增加接地體、增加降阻劑等辦法解決，連接處電焊（燒焊）應(yīng)刷防銹漆，地面以上部分應(yīng)絕緣保護(hù)。防雷引下線和共用接地引下線采用40×4mm鍍鋅扁鋼，兩者間距離≥10m。

1.2 室內(nèi)采用16mm多股銅芯線作為接地干線，通過接線排將交直流工作地、設(shè)備保護(hù)地、PE接地、金屬管道等連接起來。

1.3 安裝業(yè)務(wù)系統(tǒng)專用配電箱，各觀測設(shè)備由專用回路供電，配電箱中安裝第一級SPD過電壓浪涌保護(hù)器，各觀測點(diǎn)采用帶有過電壓保護(hù)器的組合插座作為第二級電源保護(hù)。

1.4 通信線路端口，2011年9月后數(shù)據(jù)的采集均用光纖，光纖本身是以SiO2為原料做成的，它的絕緣性能很好，并且光信號的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雷電電磁波的頻率，受到雷電電磁波干擾較小。此站光纖采用埋地光纜且在光纜的接頭處都做集中接地，較好的做好避雷措施。

1.5 安裝鋼管直立式避雷針作為防直擊雷保護(hù)，避雷針采用具有合格證的產(chǎn)品，避雷針高度計(jì)算：

Hr:計(jì)算用滾球半徑，由被保護(hù)設(shè)施重要性和當(dāng)?shù)貧庀髼l件等因素決定，在本系統(tǒng)中，以第二類防雷建筑物確定Hr取45m。

Hx:被保護(hù)物的高度，本測點(diǎn)即為房屋高度，Hx取3m，

將上述數(shù)值代入得避雷針高度10.7m。

避雷針高為1.8m，避雷針鋼管為9m

第一形變站的接地內(nèi)容主要包括：室外避雷針接地；室內(nèi)電源一次、二次避雷接地；通訊避雷接地；電源控制箱安全接地。共用接地電阻≤4Ω。

2 第二形變觀測站防雷方案

2.1 共用接地網(wǎng)，接地電阻≤4Ω

在觀測站地面設(shè)置環(huán)形接地網(wǎng)，采用50m的40×4mm熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，采用12 根1.5 m 長的50×50×4mm的熱鍍鋅角鋼作為垂直接地體，埋設(shè)深度＞0.7m，接地體周圍敷設(shè)150公斤降阻劑，降低接地電阻。如果接地電阻達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可采用增加接地體、換土、增加降阻劑等方法解決。地網(wǎng)引下線采用40×4mm扁鋼，在露出地面400mm處與16mm多股銅芯絕緣線用螺栓連接，穿墻引入地下室機(jī)房。

2.2 等電位連接

設(shè)立等電位連接排，將SPD的PE線、保護(hù)地、通過聯(lián)接排與地網(wǎng)引下線作等電位連接。

2.3 安裝配電箱一個(gè)，在輸入開關(guān)后，增加一個(gè)電源過電壓保護(hù)器，作為第一級電源浪涌保護(hù)，采用帶有電源避雷器的組合插座作為第二級過電壓浪涌保護(hù)，該配電箱主要供儀器用電。

2.4 通訊端口，2011年9月改為光纖，采用地埋式并在接頭處做了集中接地，能起到較好的避雷措施。

2.5 接地內(nèi)容主要包括：室內(nèi)電源一次、二次避雷接地；通訊避雷接地；電源控制箱安全接地。共用接地電阻≤4Ω。

右壩肩傾倒體形變站，因此站在山體內(nèi)，主要受到的是電源感應(yīng)雷及通訊線傳雷。針對此現(xiàn)象首先在原有配電箱基礎(chǔ)上并列安裝一個(gè)帶有電源過電壓保護(hù)器的配電箱，該配電箱在輸入開關(guān)后增加一個(gè)電源過電壓保護(hù)器，作為第一級電源浪涌保護(hù)SPD1，并采用帶有防雷過電壓保護(hù)裝置的組合插座作為第二級電源浪涌保護(hù)SPD2，新增加的配電箱專門供儀器用電和照明用電分別由專用開關(guān)控制。其次設(shè)立等電位連接排、將電源SPD的PE線、設(shè)備保護(hù)接地通過連接排與地網(wǎng)引下線做等電位連接。通訊方式與第一、第二形變站一致。

避雷方案實(shí)施至今，形變站觀測系統(tǒng)還未遭受雷害，有效的保護(hù)儀器的正常使用，提高觀測資料的連續(xù)率?？煽窟B續(xù)的形變資料為水庫工程安全運(yùn)行提供重要依據(jù)之一，并且進(jìn)一步完善水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)為工程安全管理、高層應(yīng)急調(diào)度決策提供快捷、準(zhǔn)確的綜合信息。

[1]建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范.(GB50343-2004)

[2]新疆克孜爾水庫管理局.自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng);第一期.防雷工程設(shè)計(jì)方案

[3]新疆渭干河克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)——初步設(shè)計(jì)報(bào)告