新疆克孜尔水库形变站防雷技术

王爱倩

新疆克孜尔水库管理局 842000

工程概况

克孜尔水库处在地震活动比较活跃、新构造活动强烈的库车、拜城坳陷与却勒塔格隆起带的接壤处，拜城山字形构造前弧东翼内侧，属中强地震多发区。特别是F2活断层与副坝右肩成70°夹角穿过坝基，破碎带宽度达80余m，其活动特征直接影响到水库大坝的稳定与安全，因此F2活动断层的性质及其变形位移量的监测，是指导水库工程安全运行的重要依据之一，并且对工程稳定性评价、地震烈度预测与评估和地质基础理论研究均具有重要意义。

拜城盆地是雷电频繁发生地区，据气象资料统计年平均雷暴日达43.2天。水库南部紧依秋力塔克山，大坝处于风口开阔地区，属于雷电多发地区。克孜尔水库自动化形变监测系统是独立运行，主要统包括F2断层第一形变观测站、F2断层第二形变站、右坝肩倾倒体变形观测站。始建于1992年，1998年完成了第一次技术改造，但因系统防雷击效果较差，三个观测站的存储系统曾于2005年全部被雷电击坏，后又修复。不仅导致经济损失,而且造成观测资料的缺失。经检查分析，造成雷击的主要原因是防雷设施不健全，观测站和监测中心没有接地网。其次是电源线、信号传输线都是明线，又没有防雷措施，很容易造成雷击。据气象资料统计和专家预测：随着全球气温逐渐变暖，今后雷雨天气将会增加，遭遇雷击的次数也将呈上升趋势，因此加强防雷减灾工作刻不容缓。本着“安全可靠，经济实用”的原则，2006年底针对监测系统中容易遭受雷击和关键性的部位，对克孜尔水库三个形变观测站的直击雷、电源感应雷的防护进行设计实施。雷电是通过多种渠道侵入，因此，在2010除险加固工程中，对观测系统中的通讯设施防雷也进行了进一步的完善。

1.第一形变观测站的防雷采取措施

1.1 共用接地网，接地电阻≤4Ω

采用50m的40×4mm热镀锌扁钢作为水平接地体，采用12根1.5m长的50×50×4mm的热镀锌角钢作为垂直接地体，考虑到该处的土质情况，使用150kg降阻剂敷设在接地体周围，接地体埋设深度>0.7m。若达不到要求可采用换土、增加接地体、增加降阻剂等办法解决，连接处电焊（烧焊）应刷防锈漆，地面以上部分应绝缘保护。防雷引下线和共用接地引下线采用40×4mm镀锌扁钢，两者间距离≥10m。

1.2 室内采用16mm多股铜芯线作为接地干线，通过接线排将交直流工作地、设备保护地、PE接地、金属管道等连接起来。

1.3 安装业务系统专用配电箱，各观测设备由专用回路供电，配电箱中安装第一级SPD过电压浪涌保护器，各观测点采用带有过电压保护器的组合插座作为第二级电源保护。

1.4 通信线路端口，2011年9月后数据的采集均用光纤，光纤本身是以SiO2为原料做成的，它的绝缘性能很好，并且光信号的频率远远高于雷电电磁波的频率，受到雷电电磁波干扰较小。此站光纤采用埋地光缆且在光缆的接头处都做集中接地，较好的做好避雷措施。

1.5 安装钢管直立式避雷针作为防直击雷保护，避雷针采用具有合格证的产品，避雷针高度计算：

Hr:计算用滚球半径，由被保护设施重要性和当地气象条件等因素决定，在本系统中，以第二类防雷建筑物确定Hr取45m。

Hx:被保护物的高度，本测点即为房屋高度，Hx取3m，

将上述数值代入得避雷针高度10.7m。

避雷针高为1.8m，避雷针钢管为9m

第一形变站的接地内容主要包括：室外避雷针接地；室内电源一次、二次避雷接地；通讯避雷接地；电源控制箱安全接地。共用接地电阻≤4Ω。

2 第二形变观测站防雷方案

2.1 共用接地网，接地电阻≤4Ω

在观测站地面设置环形接地网，采用50m的40×4mm热镀锌扁钢作为水平接地体，采用12 根1.5 m 长的50×50×4mm的热镀锌角钢作为垂直接地体，埋设深度＞0.7m，接地体周围敷设150公斤降阻剂，降低接地电阻。如果接地电阻达不到设计要求，可采用增加接地体、换土、增加降阻剂等方法解决。地网引下线采用40×4mm扁钢，在露出地面400mm处与16mm多股铜芯绝缘线用螺栓连接，穿墙引入地下室机房。

2.2 等电位连接

设立等电位连接排，将SPD的PE线、保护地、通过联接排与地网引下线作等电位连接。

2.3 安装配电箱一个，在输入开关后，增加一个电源过电压保护器，作为第一级电源浪涌保护，采用带有电源避雷器的组合插座作为第二级过电压浪涌保护，该配电箱主要供仪器用电。

2.4 通讯端口，2011年9月改为光纤，采用地埋式并在接头处做了集中接地，能起到较好的避雷措施。

2.5 接地内容主要包括：室内电源一次、二次避雷接地；通讯避雷接地；电源控制箱安全接地。共用接地电阻≤4Ω。

右坝肩倾倒体形变站，因此站在山体内，主要受到的是电源感应雷及通讯线传雷。针对此现象首先在原有配电箱基础上并列安装一个带有电源过电压保护器的配电箱，该配电箱在输入开关后增加一个电源过电压保护器，作为第一级电源浪涌保护SPD1，并采用带有防雷过电压保护装置的组合插座作为第二级电源浪涌保护SPD2，新增加的配电箱专门供仪器用电和照明用电分别由专用开关控制。其次设立等电位连接排、将电源SPD的PE线、设备保护接地通过连接排与地网引下线做等电位连接。通讯方式与第一、第二形变站一致。

避雷方案实施至今，形变站观测系统还未遭受雷害，有效的保护仪器的正常使用，提高观测资料的连续率。可靠连续的形变资料为水库工程安全运行提供重要依据之一，并且进一步完善水库安全监测系统为工程安全管理、高层应急调度决策提供快捷、准确的综合信息。

[1]建筑物电子信息系统防雷技术规范.(GB50343-2004)

[2]新疆克孜尔水库管理局.自动化监测系统;第一期.防雷工程设计方案

[3]新疆渭干河克孜尔水库除险加固工程水库安全监测系统——初步设计报告