范家斌

(四川省水文水資源勘測局，成都，610036)

?

四川水情遙測設備的防雷接地問題

范家斌

(四川省水文水資源勘測局，成都，610036)

四川的雷電十分頻繁,是雷電災害多發(fā)地區(qū)之一。如何安全、有效地保護水文遙測設備使之在惡劣天氣環(huán)境中穩(wěn)定的運行，遙測設備的防雷工作尤為重要。本文對野外遙測設備在接地與防雷的基本方法、措施、應用做了簡明的介紹，再結(jié)合日常工作中的一些體會作了闡述，希望能對我省水文遙測設備安全防護提供一些幫助。

水文遙測 防雷 接地

四川江河流域廣泛，中小河流達325條，防汛任務較重，報訊站點高達3896處(含新建中小河流站)，水情報訊站點信息傳輸壓力巨大。傳統(tǒng)的水情信息的傳遞是：由最基層的水文(雨量)站信息到地區(qū)局數(shù)據(jù)庫，各地區(qū)局數(shù)據(jù)庫再到省局的數(shù)據(jù)庫，最后省局報送部水文局，不僅耗費人力物力而且降低了情報傳遞的時效性?，F(xiàn)在，改用遙測站的水情數(shù)據(jù)直接發(fā)送省局，再由省局同步以數(shù)據(jù)庫交換方式，實時交換到各地區(qū)局和部水文局。遙測站點能否及時準確傳遞信息出來，是水情遙測信息系統(tǒng)成敗中關鍵一環(huán)。

1 遙測站設備

水情遙測站一般由5大部分組成：遙測終端機(RTU)、水文傳感器設備(雨量計及水位計)、太陽能板及蓄電池、信號傳輸單元(移動通訊及衛(wèi)星模塊、天饋線)、避雷設施組成。而能對遙測設備造成損害的最大的威脅，就是大氣的雷擊現(xiàn)象，要做好遙測站點的防雷措施，首先要對雷電放電有徹底的了解。

2 雷電放電的主要危害形式

常見的雷擊現(xiàn)象有：直接雷、感應雷、球形雷。觀察發(fā)現(xiàn)，對我省水情遙測系統(tǒng)危險較大的是直接雷與感應雷。

2.1 直接雷

指帶電云層直接通過人體、建筑物、設備等對地所產(chǎn)生的迅猛放電現(xiàn)象，叫直接雷。雷電擊中物體時，強大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能，對物體形成破壞。擊中金屬管道或?qū)Ь€時，不僅雷電流會對相連設備造成危害，同時雷電流從導線傳送到用電設備，將產(chǎn)生一個強大的雷電沖擊波及其反射波，反射波與沖擊波疊加，形成駐波，駐波對電子設備有強大的破壞力。在對漫水灣站檢查中發(fā)現(xiàn)，強大的雷擊不僅燒毀了電表，還對站上電視等電子產(chǎn)品造成了嚴重損壞。

2.2 感應雷

由雷電而引起的靜電感應和電磁場感應所產(chǎn)生的雷擊統(tǒng)稱感應雷。(1)靜電感應：雷云底部分布著大量的電荷，產(chǎn)生靜電場，在雷云所覆蓋的地表面和各種物體上，產(chǎn)生與底部電荷相反的電荷。當雷云與地面放電，這種放電電流是一種很大的脈沖電流，對設備造成損壞。(2)電磁感應：閃電電流在閃電周圍的空間產(chǎn)生磁場，在閃電電流入地過程中，變化的磁場在導體上產(chǎn)生的感應電動勢和感生電流，使電器設備遭到雷擊而損壞。

了解了雷電造成危險的方式，我們就可以針對雷電放電的形式展開防護措施，防止水情遙測設備受損。

3 防雷接地的基本方法

以防止雷害為目的的接地統(tǒng)稱為防雷接地，防雷接地可分為工作接地、保護接地、防雷接地三大類。

3.1 工作接地

工作接地是為電路正常工作而提供的一個基準電位，其目的是無論在工作還是出現(xiàn)故障的情況下，都能對遙測設備的運行起到保護作用。在我局的遙測設備中，我們將該基準電位與大地連接，視為零電位，因而不受外界磁場的變化，也稱為設備接地。

3.2 保護接地

保護接地是將電子設備的金屬外殼(機架)通過接地裝置與大地直接連接起來，其目的是防止因設備金屬外殼帶電而造成人員觸電的危險，保護接地也稱安全接地。

3.3 防雷接地

防雷接地是為了把雷電浪涌產(chǎn)生的過電壓、過電流順暢導入大地，從而避免被保護物遭到直擊雷或感應雷等的傷害。我局防雷接地裝置主要是避雷針、接地引入線、接地體等。

目前，所檢查的野外遙測站點，都完成了設備接地這項工作，其次，對一些雷擊相對嚴重的遙測站點，我們都要求設置防雷接地措施?？紤]四川的雷暴情況和節(jié)約經(jīng)費支出這些方面，建議采用單桿針式避雷設施，根據(jù)防護的范圍大小，采用6m～8m的避雷針(有特別要求除外)。

4 防雷接地的技術要求

接地是設備安全運行和防雷保護重要措施之一，良好的接地才能有效地降低引下線上的過電壓。不管是直擊雷、感應雷，最終都是把雷電流導入大地。沒有合理而良好的接地裝置是不可能有可靠的避雷的，所以，接地電阻越小，散流就越快，被雷擊危險就越小。

按照國家相關規(guī)范的規(guī)定，我們要求遙測站避雷接地電阻應小于10Ω，設備接地電阻要小于4Ω，當采用共同接地裝置時，接地電阻要小于1Ω。

5 降低接地電阻的方法

野外遙測站，由于地形、地勢、土壤條件各不相同，實際防雷接地電阻大于規(guī)定要求，這時就需要設法降低接地體的土壤電阻率，以達到規(guī)定要求。降低電阻的方法比較多，我們介紹以下5種方法，各有利弊，供實際施工時參考使用。

5.1 換土法

這種方法是用電阻率較低的土壤(粘土、泥炭、黑土)替換原有電阻率較高的土壤,置換范圍在接地體周圍0.5m范圍內(nèi)，在回填土壤過程中，可加入焦炭、木炭等吸濕材料。此方法經(jīng)常被使用，不過這種置換方法對人力和工時耗費都較大。

5.2 深埋接地體

接地體所處地層電阻率較大，而地下深處的土壤電阻率較低或有水時,可采取此方法來降低接地電阻值。這種方法對含砂土壤效果明顯。根據(jù)查找資料記載,在3m深處的土壤電阻系數(shù)100%,4m深處為75%,5m深處為60%,6.5m深處為50%。此方法可以不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加的電阻系數(shù),但施工難度比較,造價高。

5.3 伸長水平接地體

接地體附近有導電良好土壤、河流等可采用此法。但需注意到連接接地極干線的自身電阻所帶來的影響,外引長度不宜超過80m。當接地體達到一定長度時,即便再增加長度,接地電阻也不再下降。這種降低電阻的方法，也是我們常用方法。

5.4 接地電阻降阻劑

在接地要求較高時，使用降阻劑這種方法。在接地體周圍敷設降阻劑后,可增大接地極外形尺寸,降低與大地介質(zhì)之間的接觸電阻。由于降阻劑是由幾種導電性能良好的強電解質(zhì)物質(zhì)配制而成,因而具有長期保持良好的導電性的作用。這種方法也是目前積極推廣的方法。

5.5 化學處理法

在接地體周圍土壤中加食鹽、木炭、電石渣、廢堿液等化學物,提高土壤導電性能。如在土壤中加入食鹽,土壤電阻率可減少1/3～1/2,砂土可減少3/5～3/4。這種方法雖然工程造價較低且效果明顯,但會加速接地體腐蝕,減少接地體的使用年限，降低接地性能的安全穩(wěn)定性,正逐步被其他方式代替。

6 結(jié)語

總之，水文遙測設備的防雷接地是一項復雜的工程，防雷接地系統(tǒng)安全運行的好與壞，直接關系到人身安全和遙測設備的安全，只有通過不斷的發(fā)現(xiàn)與探索，獲取更好的防雷措施，提高遙測站點的可靠性，水文遙測系統(tǒng)才能更加的完善，更好地為水文事業(yè)服務。

〔1〕SL61-94，水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范[S].

〔2〕GB50057-2010，建筑物防雷設計規(guī)范[S].

〔3〕GB50343-2004，電源系統(tǒng)防雷接地的設計與試驗研究[S].

■

TU856∶P335

B

2095-1809(2017)04-0099-02