鄒德培　禹承浩　劉冬梅

關(guān)鍵詞：水庫;防雷;改造處理

雷擊是嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，當(dāng)雷電擊中建筑物時(shí)，由于雷電是具有高電壓、大電流，作用時(shí)間極短的瞬變過程，通常在瞬間釋放出巨大的能量，如果被擊中將會(huì)造成安全事故，隨著時(shí)代發(fā)展，大部分雷擊事故都是雷電波入侵、雷電電磁脈沖輻射、地電位反擊類型，雷電流通過建筑物本身或內(nèi)部的金屬構(gòu)建，通過傳導(dǎo)的方式將雷電波引入建筑物內(nèi)，破壞與之相連接的電器設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。邵東市地形為丘陵地帶，查詢氣象資料可知，邵陽市雷暴日為57.0d/a，邵東地區(qū)閃電平均頻次為5386頻次，平均閃電高發(fā)期是7～8月，根據(jù)閃電密度圖及閃電定位數(shù)據(jù)可得出，邵東雷電強(qiáng)度平均值1.OOkA.次/（km·a），地閃密度平均值2. 34次/（km·a），平均雷電流強(qiáng)度平均值40.26kA。湖南省有94座水庫，保障水庫庫區(qū)安全及正常防汛工作，水庫防雷工程建設(shè)對水庫安全至關(guān)重要。

1雷電概述

雷云對地放電時(shí)，強(qiáng)大的雷電流從雷擊點(diǎn)進(jìn)入被擊物體，其熱效應(yīng)可使雷擊點(diǎn)四周局部金屬熔化，被擊物為易燃物時(shí)，能將易燃物引燃，被擊物為輸電線路時(shí)，可將其熔斷。所以如果防護(hù)不當(dāng)，就會(huì)釀成火災(zāi)，帶來極大的損失和災(zāi)難。

雷電機(jī)械效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞作用主要表現(xiàn)為兩種形式：（1）雷擊建筑物時(shí)，在電動(dòng)力作用下，建筑物內(nèi)的導(dǎo)體之間會(huì)相互吸引或排斥，引起變形，甚至?xí)徽蹟?。?）在被擊物體的內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壓力是雷電機(jī)械效應(yīng)破壞作用的表現(xiàn)形式。因雷電流幅值很高作用時(shí)間很短的特點(diǎn)，當(dāng)其擊中樹木或建筑構(gòu)件時(shí)，其內(nèi)部瞬時(shí)產(chǎn)生大量熱量，短時(shí)間內(nèi)熱量來不及散發(fā)出去，致使物體內(nèi)部的水分被大量蒸發(fā)成水蒸氣，并迅速膨脹，產(chǎn)生巨大的爆炸力，能夠使被擊樹木劈裂、建筑構(gòu)件崩塌。

2工程概況

黃家壩水庫管理所位于邵東市九龍嶺山腳，處于東經(jīng)111°37′34″，北緯27°6′15″，海拔280m（圖1）。辦公樓占地855.48平方米，建筑層數(shù)為3層，建筑總高度10.05米（室外地面到檐口的高度）。辦公樓東側(cè)有一隆起的山丘，北側(cè)為黃家壩水庫，加大了雷擊的概率，查詢氣象資料可知其雷暴日為57.0d，根據(jù)GB50343-2012中3.1.3邵東地區(qū)屬于多雷區(qū)。水庫管理所辦公樓接閃帶圖2安裝不規(guī)范，不符合GB50057-2010第5.2.6條接閃導(dǎo)體間距規(guī)定，支撐卡與圓鋼塔接形式與長度不符合規(guī)范GBT32937-2016表E.3要求。圖2儀器接地等電位連接線不符合GBT32937-2016表E.3規(guī)格及GB50057-2010規(guī)定的安裝工藝。

3防雷工程設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)原則

為了保證黃家壩水庫重要部位及設(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、便于維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

3.2設(shè)計(jì)措施

邵東市屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，邵東地區(qū)屬于多雷區(qū)。分析黃家壩水庫管理所通過計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，根據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》將邵東市黃家壩水庫管理所防雷設(shè)計(jì)劃分為建筑防雷第二類。根據(jù)GB50343-2012中4.3，將水庫管理所電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)劃分為B類。

3.2.1直擊雷防雷措施

邵東市黃家壩水庫管理所辦公樓根據(jù)GB50057-2010中第3.0.3劃分，按照第二類防雷建筑物設(shè)計(jì)根據(jù)滾球法計(jì)算針高為4m，安裝在監(jiān)控樓頂中央位置，明敷引下線接至地網(wǎng)。

h—接閃桿高度;

h—滾球半徑，本次取值45m;

h—被保護(hù)物的高度，本次取值6. Sm;

r—接閃桿在h高度的水平面上的保護(hù)半徑，本次取值5. 8m。

經(jīng)過計(jì)算h的取值取整為4m高度，本水庫采用2.5m的優(yōu)化避雷針加1. 5m的不銹鋼支撐桿組成接閃器裝置，其他建筑直擊雷如圖2所示。

勘察發(fā)現(xiàn)建筑物北側(cè)有7棵大樹，根據(jù)GB50057-2010第4.2.5可知當(dāng)樹木距離建筑物很近，并且不在接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)時(shí)，樹木與建筑物之間的凈距離需要大于等于Sm。實(shí)測可知圖3，樹最大間距為3m，建議砍掉或者對大樹做直擊雷保護(hù)處理。計(jì)算在樹冠安裝3m接閃桿連接引下線至地網(wǎng)即可。

3.2.2內(nèi)部防雷系統(tǒng)防雷措施

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)的交界處安裝一級(jí)防雷器，在LPZ1區(qū)與LP22區(qū)交界處安裝二級(jí)防雷器，在LP22區(qū)設(shè)備前端安裝三級(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。

依據(jù)GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》表5.4. 3-3可知，辦公樓總配電箱處位安裝一級(jí)電源防雷箱，安裝標(biāo)稱放電電流（In）≥60KA的浪涌保護(hù)器，數(shù)量為1臺(tái)。標(biāo)稱通流容量（ 8/20μs）：60KA/線;限制電壓：≤2500V;泄漏電流：

根據(jù)表5.4. 3-3可知，需要在1號(hào)辦公樓三樓樓梯間配電箱內(nèi)（圖4）安裝標(biāo)稱放電電流（In）≥30KA的浪涌保護(hù)器，安裝1臺(tái)。該產(chǎn)品標(biāo)稱通流容量（8/20μs），具有工作狀態(tài)指示功能，產(chǎn)品通流量為40KA。

將水庫辦公樓內(nèi)金屬設(shè)施全部連接至接地匯流排，如PLC電柜、配電柜、旋轉(zhuǎn)爬梯等就近接地，形成等電位連接體，降低電位差。

在機(jī)房內(nèi)部加裝第三級(jí)防雷插排，可有效減少雷電波的侵?jǐn)_，同時(shí)在通信機(jī)房及值班機(jī)房內(nèi)的防靜電地板下用60mm×60mm編織紫銅帶按照網(wǎng)格形敷設(shè)，與靜電地板用相連，將接地電阻降到4Ω以下，增強(qiáng)機(jī)房內(nèi)部雷電泄流能力。

4接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了使邵東市黃家壩水庫管理所接地電阻達(dá)到<10Ω（如圖5），總使用材料為水平接地體鍍鋅扁鋼115m、垂直接地體角鋼50*5*2000規(guī)格21根、接地模塊10塊。條形地網(wǎng)局部可根據(jù)工程實(shí)際修改。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為保證其穩(wěn)定可靠的工作，保護(hù)設(shè)備和人身安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，需要一個(gè)良好的接地系統(tǒng)。接地的具體做法為把設(shè)備的金屬外殼、金屬機(jī)柜、金屬線槽以及防雷保安器與接地匯流排之間進(jìn)行良好連接，并通過標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線引入地下。

結(jié)語

全省氣象部門將以高質(zhì)量發(fā)展為主題，以抓制度建設(shè)為主線，強(qiáng)化防雷安全監(jiān)管能力和防雷安全保障能力建設(shè)，進(jìn)一步發(fā)揮防雷支撐安全發(fā)展作用，繼續(xù)加強(qiáng)防雷科普宣傳教育，做好防雷安全督查巡查，嚴(yán)格按照要求執(zhí)行雷電災(zāi)害調(diào)查和處置程序。通過這次對邵東市黃家壩防雷系統(tǒng)的改造處理，有效防止了建筑物的雷擊災(zāi)害，確保了人員及財(cái)產(chǎn)的安全，其防雷效果顯著，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。

作者簡介：鄒德培（1992— ），男，本科，初級(jí)工程師，研究方向：雷電防護(hù)科學(xué)與技術(shù)。