張曦明 李建平 張景

摘 ? 要：本文結(jié)合水文設(shè)施特點從雷電防護要求以及水文站防雷的特點、直接雷擊的防護、感應(yīng)雷擊的防護、通信網(wǎng)絡(luò)的防護、躲避防護及纜索防雷等分析防雷特點和防護措施。水文站宜劃為三類防雷建筑，防雷設(shè)計應(yīng)結(jié)合水文站設(shè)施、站房布置綜合考慮，同時水文站選址、設(shè)施布置還要滿足防雷要求。并從實踐經(jīng)驗提出水文纜道防雷處理措施和注意事項。

關(guān)鍵詞：水文設(shè)施 ?雷擊 ?設(shè)計 ?措施

中圖分類號：P335 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（a）-0051-02

雷電是一種自然現(xiàn)象，雷擊水文設(shè)施，可能使支架劈裂、倒塌、纜索斷股、燒毀、設(shè)備損壞、人員觸電擊傷等。所以，對防雷問題應(yīng)充分重視，保證防雷措施得當，確保安全。

1 ?雷電防護要求

根據(jù)GB-50057-94中《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》對預(yù)計雷擊次數(shù)的規(guī)定，水文站達不到三類防雷建筑物的要求。水文站內(nèi)有大量的信息系統(tǒng)，在設(shè)有信息系統(tǒng)的建筑物需要防雷電磁脈沖情況中，當建筑物沒有裝設(shè)防止直擊雷裝置以及不處于其他建筑物或者物體的保護范圍之內(nèi)時，宜按照第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防雷措施。在需要考慮屏蔽情況中，防直擊雷接閃器宜采用避雷網(wǎng)，宜將水文站劃入三類防雷建筑。

2 ?水文站的雷擊防護措施

采取因地制宜的防雷措施對水文站進行雷電防護，包括直接雷擊防護和感應(yīng)雷擊防護等方面。

2.1 水文站防雷的特點

水文站的位置一般在河流邊，水文設(shè)施突出在河流兩岸和水面上，站房孤立在空曠的空間，高出周圍的地形地物很多，很容易成為雷電襲擊的目標，由于水文站一般建筑面積小，因此不利于多級防雷。水文纜道處于非直擊雷區(qū)，跨度大，很容易受到雷擊，并且水文纜道系統(tǒng)信號電路多，抗擊雷擊能力差。一般水文站380V交流供電線路架空明線，接入到站區(qū)的附近然后地埋引入建筑內(nèi)部，一部分的水文站由10kV電力線架空接入，經(jīng)過變壓器以后再地埋引入建筑內(nèi)部。鄉(xiāng)村與山區(qū)地理措施差，容易感應(yīng)雷電電磁脈沖。

2.2 直接雷擊的防護

直接雷擊是指雷云直接通過樹木、機電設(shè)備、建筑物和人體等被保護物放電。直擊雷的高電流、高熱效、高機械力極具破壞性，會造成建筑物損毀和人員傷亡，危害非常大。

直接雷擊的防護主要方法是接地。接閃器接收了雷電中的電荷無處釋放，與大地相接就能中和接閃器中的電荷，達到電荷平衡，避免雷電對建筑以及人員造成傷害。在此過程中應(yīng)該盡量使接地電阻減小，有利于雷電流快速通過防雷系統(tǒng)。

在站房的雷電防護中適合選擇避雷帶避免直接雷擊的威脅。此外，由于水位和雨量是在野外觀測，在一些室外設(shè)備中（比如太陽能電池板、雨量計和天線等）可以選擇安裝避雷針避免直接雷擊，選擇合適的避雷針以充分保證設(shè)備在避雷針保護范圍半徑內(nèi)，水位和雨量的信息傳輸線要采用屏蔽線，同時金屬部件接地處理。

在某些特殊情況下做特殊防雷擊處理。比如纜道索的兩端分別固定在兩岸的鐵塔上，中間為一根鋼絞線橫跨于江河兩岸，這樣就成為了一條長度較長的避雷線，雷雨天氣受到雷擊威脅的程度非常大，為避免直接雷擊最簡單的方式就是將鐵塔的兩腳或者兩腳以上與地網(wǎng)相連，在遭受雷擊以后能夠迅速的將電荷釋放給大地，與大地中所帶的異性電荷相中和，保護設(shè)施安全。

水文纜道遭受雷擊的可能次數(shù)，可按經(jīng)驗公式估算：N=0.015nk（a+10h）（b+10h）×10-6

其中N-年雷擊次數(shù)（次/年）;n-年平均雷電日，依據(jù)當?shù)貧庀笈_站資料確定;k-曉正系數(shù)（考慮雷擊的選擇性），依據(jù)經(jīng)驗選擇;a、b、h-建筑物的長、寬、高，對于水文纜道，寬度b為零（m）。因此多雷區(qū)的較大跨度的纜道，遭受雷擊的可能性是很大的。在我國國標電力設(shè)計技術(shù)規(guī)范“建筑物和構(gòu)筑物的方雷篇”中推薦一般建筑物和構(gòu)筑物的可能雷擊次數(shù)N不小于0.03次/年時，則應(yīng)考慮防雷保護，這項規(guī)定可供水文纜道考慮防雷時參考。

2.3 感應(yīng)雷擊的防護

感應(yīng)雷危害是在雷云活動中通過靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的途徑對設(shè)備和人員產(chǎn)生危害，具有高危險過電壓。

電源的配電箱應(yīng)該根據(jù)相關(guān)雷電參數(shù)的規(guī)定安裝電涌保護器SPD，如果所安裝的電涌保護器不能夠保護距離較遠的設(shè)備，還應(yīng)該再安裝第二級電涌保護器。

線路中多處安裝電涌保護器并且沒有準確數(shù)值限制時，電壓開關(guān)型電涌保護器和限壓型電涌保護器之間長度最好大于等于10m，限制型電涌保護器之間的長度最好大于等于5m，若一些特殊原因不能滿足長度要求時應(yīng)該在兩級電涌保護器之間增加去耦元件，以消除盲點，能量配合，保護設(shè)備安全。

2.4 通信網(wǎng)絡(luò)的防護

水文站的天線分為短波天線和超短波天線以及衛(wèi)星地面站天線。天線同軸電纜引下時采用雙屏蔽電纜或者單屏蔽電纜，雙屏蔽電纜外層屏蔽金屬膜或者金屬管道至少在兩端，宜在防雷區(qū)的交界處等電位連接，當設(shè)備只要求一端等電位連接時，采用雙層屏蔽電纜，內(nèi)屏蔽金屬膜做一端連接。同軸電纜在靠近設(shè)備的一端應(yīng)該根據(jù)不同的頻率安裝合適的電涌保護器。

水文站信號線主要由雨量計傳輸線和水位計傳輸線組成。室外傳輸電話線和信號線盡量做到全部埋入地下敷設(shè)，于入戶端處將信號線金屬外皮和金屬鋼管連接在接地裝置上，然后在電話線入戶的地方安裝電話線路電涌保護器。

站內(nèi)供電線路與信號傳輸線路皆應(yīng)該加以金屬保護管，埋地安裝，金屬管道間導(dǎo)電貫通，兩端在防雷交界處等電位連接。纜道房內(nèi)最好設(shè)置成環(huán)形的等電位連接，滿足設(shè)備在不同地方進出導(dǎo)電物和電力線以及信號線等的需要，在等電位環(huán)上就近接地。

2.5 躲避防護

躲避防護方法是防雷措置當中最經(jīng)濟有效的，雷雨來臨前關(guān)聯(lián)設(shè)備關(guān)機、切斷電源、拔掉電纜頭等，簡單易行，在任何防雷場合都是有效的，但是同時也阻礙了日常活動的進行，影響了工作效率。另外在選擇新的水文站地址時，應(yīng)該考慮雷擊方面的因素盡量避開雷擊多發(fā)區(qū)，為日后防雷的工作減輕壓力，也是一種科學(xué)合理的事前防雷思想和措施。

3 ?水文纜道防雷措施

3.1 纜索必須可靠接地

靠操作室一側(cè)支架滑輪和支架本身都應(yīng)妥善接地，除了利用支架基礎(chǔ)等部位的自然接地體外，還應(yīng)有專門敷設(shè)的接地裝置，總的接地電阻值可參考電力部門和建筑物防雷的經(jīng)驗暫定為工頻10歐，經(jīng)試驗確定。

3.2 避免將支柱頂?shù)母唠娢灰氩僮魇?/p>

循環(huán)索和起重索絞車均安裝在操作室內(nèi)，一般測站都是將循環(huán)索和起重索通過支柱（架）頂專項滑輪直接引入操作室，當雷擊支柱頂時產(chǎn)生的高電位也會通過循環(huán)索和起重索引至室內(nèi)，威脅人員和設(shè)備安全，為了降低操作室的過電壓，建議在支架底部設(shè)置轉(zhuǎn)向滑輪，并與接地裝置妥善連接，使循環(huán)索、起重索沿支架引下至底部設(shè)置轉(zhuǎn)向滑輪再入操作室。

3.3 操作室接地網(wǎng)

操作室內(nèi)地坪四周應(yīng)用扁鐵或圓鋼敷設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)，使地面各點的電位分布盡量均勻些，以減小接觸電壓和跨步電壓。操作室面積較大時（超過4×4m2），可在1～2根兩端與環(huán)形接地網(wǎng)內(nèi)部增設(shè)縱橫均壓帶各一根。

3.4 纜索防雷

雷擊纜索時，雷電流經(jīng)主索和主索的接地引下線（或利用循環(huán)回索、起重索作為引下線）和接地裝置入地，如果雷電流很大，將使鋼絲繩發(fā)熱甚至熔斷。為了保證其熱穩(wěn)定 性能，鋼絲繩的最小截面積應(yīng)不小于35mm2，通常主索的直徑在10mm以上，完全能滿足防雷要求。

總之，水文站的防雷工作是系統(tǒng)而整體的，簡單的添置防雷產(chǎn)品并不能解決雷電防護的需要，要根據(jù)具體情況具體分析，在國標基準和相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求下進行靈活運用，構(gòu)建完整防護體系，取得更好的防雷效果。

參考文獻

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