一、概述
　　于橋水庫(kù)位于天津薊縣城東4km的薊運(yùn)河左支流州河上，是一座大型水庫(kù)。大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)有滲流量、滲流壓力、大壩變形、壩內(nèi)砼防滲墻應(yīng)力應(yīng)變、內(nèi)部水平位移等多項(xiàng)觀測(cè)項(xiàng)目。其安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化采集系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，分為一個(gè)控制中心，4個(gè)從站和8個(gè)測(cè)量控制單元。設(shè)備機(jī)房為新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，屋面無(wú)防直擊雷設(shè)施。室內(nèi)無(wú)等電位措施，經(jīng)檢測(cè)接地情況較差，接地電阻值較大。該設(shè)備機(jī)房共有五幢，建筑面積分別6㎡（2個(gè)）、15㎡（2個(gè)）、100㎡。建筑物最遠(yuǎn)間離2000m。每間設(shè)備機(jī)房單項(xiàng)電源供電，電源低壓側(cè)未安裝任何防雷設(shè)施，極易遭受雷擊，汛期系統(tǒng)容易發(fā)生故障。
　　二、現(xiàn)狀分析
　　根據(jù)系統(tǒng)具體情況將從接閃器、引下線、側(cè)擊雷防護(hù)、屏蔽、等電位連接、浪涌保護(hù)器安裝、接地裝置等現(xiàn)場(chǎng)情況入手，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行防雷現(xiàn)狀分析。
　　雷電的類型可分為直擊雷擊和二次雷擊。帶電云團(tuán)對(duì)地面或地面上的物體直接放電時(shí),稱該處地面或該物體遭受直接雷擊,或稱為直擊雷。二次雷擊又分為靜電感應(yīng)雷擊和電磁感應(yīng)雷擊。靜電感應(yīng)雷擊是指：在雷擊發(fā)生前,帶電云團(tuán)在高壓輸電線或者其他導(dǎo)電體上,感應(yīng)了大量的電荷,并且與云團(tuán)的電荷之間,達(dá)到一種平衡狀態(tài),雷擊發(fā)生后,帶電云團(tuán)的電荷被快速泄放,平衡條件被破壞,輸電線路上的電荷也將向兩端泄放；因而使與之相鄰的設(shè)備過(guò)電壓而損壞。電磁感應(yīng)雷擊是指：雷擊放電過(guò)程電壓、電流的幅頻特性非常陡峭、幅值高,其電磁輻射很大，雷擊電磁波可在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生極高的自感電勢(shì),從而造成設(shè)備的損壞。
　　三、避雷設(shè)計(jì)
　　1、接閃器
　　接閃器包括避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)格，根據(jù)規(guī)范要求，機(jī)房直擊雷防護(hù)措施采用針帶結(jié)合的方式。安裝ESE提前放電型避雷針與屋面避雷帶有效結(jié)合。3個(gè)觀測(cè)房分布在2公里區(qū)間，但層高僅為3米，直接在屋面安裝避雷帶。
　　2、引下線
　　應(yīng)在建筑物外墻面設(shè)計(jì)安裝引下線，引下線設(shè)計(jì)安裝根數(shù)、間距按GB50057-94標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
　　3、側(cè)擊雷防護(hù)
　　高度超過(guò)45米的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑物，尚應(yīng)采取防側(cè)擊和等電位的保護(hù)措施，本建筑物高度低于45米，無(wú)需采取防側(cè)擊雷措施。
　　4、屏蔽措施
　　所有電源、信號(hào)和控制線、導(dǎo)體和電纜，不管是架空還是埋地都應(yīng)通過(guò)至少3米的鐵質(zhì)導(dǎo)管進(jìn)入設(shè)施。當(dāng)線路有屏蔽時(shí)，通過(guò)每個(gè)SPD的雷電流可按確定的30%考慮。且進(jìn)出建筑物的信號(hào)線纜，宜采用有金屬屏蔽層的電纜，并埋地敷設(shè)，并在各界面處做等電位連接，需對(duì)信息線纜線路、供電線纜線路和機(jī)房空間進(jìn)行屏蔽處理。
　　5、等電位連接 
　　均壓和分流主要手段是等電位連接，可分防雷等電位連接和電氣安全等電位連接。機(jī)房等電位連接有二種方式：S型和M型。M型連接適用于高頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，應(yīng)改變等電位連接方式為M型連接。
　　6、安裝浪涌保護(hù)器
　　當(dāng)出現(xiàn)危及線路絕緣和設(shè)備的電位時(shí)，通過(guò)安裝浪涌保護(hù)器（SPD）實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)等電位連接，即出現(xiàn)危險(xiǎn)電位時(shí)，SPD動(dòng)作，以減少兩端的電位差。因此安裝浪涌保護(hù)器實(shí)際上等電位連接的一種措施，包括電源避雷器和信號(hào)避雷器。
　　7、接地裝置
　　在采用聯(lián)合接地情況下，接地電阻要小于4歐姆。
　　四、施工方案
　　1、外部防雷
　　水庫(kù)閘壩所機(jī)房屋頂、1號(hào)觀測(cè)室、2號(hào)觀測(cè)室、3號(hào)觀測(cè)室各安裝避雷針一支，支撐桿采用Φ75*4*6000㎜熱鍍鋅鋼管制作，避雷針主體采用Φ20不銹鋼鋼元，長(zhǎng)為1200㎜，相互之間電焊連接，焊接點(diǎn)防腐處理。避雷針引下線采用-4*40熱鍍鋅扁鋼與人工接地裝置相連，電氣連接良好，焊接點(diǎn)防腐處理。
　　2、內(nèi)部防雷
　　2.1設(shè)備接地和等電位連接及安裝浪涌保護(hù)器
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及各點(diǎn)設(shè)備重要性，安裝電源防雷箱五只，分別位于閘壩所二樓機(jī)房、放水洞起閉機(jī)室、1號(hào)監(jiān)測(cè)房、2號(hào)監(jiān)測(cè)房、3號(hào)監(jiān)測(cè)房。防雷箱內(nèi)配有香港大恒VA60/2P電源一級(jí)防雷器，香港大恒VB40/2P電源二級(jí)防雷器，香港大恒VC20/2P電源三級(jí)防雷器。級(jí)與級(jí)之間配置安裝有OWD.63A隔離電感，以協(xié)調(diào)級(jí)與級(jí)之間的能量分配。室內(nèi)安裝TD28等電位箱，避雷器接地線與TD28等電位箱相連，TD28等電位箱與室外人工接地相連，電氣連接良好。
　　
　　
　　2.2信號(hào)系統(tǒng)避雷
　　在中心機(jī)房、觀測(cè)房光端機(jī)232口信號(hào)至485口信號(hào)端口處安裝香港大恒TD8-13信號(hào)級(jí)電涌保護(hù)器，對(duì)信號(hào)端口RS232及RS485進(jìn)行保護(hù)；共14只。
　　所有光纜加強(qiáng)筋鋼絲接地，利用接地導(dǎo)線將光纖加強(qiáng)筋與室內(nèi)等電位箱相連。
　　2.3直流電源的避雷防護(hù)
　　在大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量控制單元中，需要12V直流供電，所以須給MCU的12V電源適配器的12V直流電源安裝直流電源浪涌保護(hù)器，防止雷電的侵入。
　　直流電源過(guò)電壓保護(hù)器DCSP保護(hù)器利用快速響應(yīng)的非線性壓敏元件，保證直流系統(tǒng)正、負(fù)極間，正極與地間及負(fù)極與地間的電位差恒定，將直流系統(tǒng)中出現(xiàn)的暫態(tài)過(guò)電壓限制到直流用電設(shè)備耐壓水平以下，從而確保設(shè)備安全運(yùn)行。
　　2.4屏蔽處理
　　為減少電磁干擾的感應(yīng)效應(yīng)，應(yīng)對(duì)線路采取屏蔽措施，根據(jù)GB50057-94標(biāo)準(zhǔn)，線路經(jīng)屏蔽處理后，其磁感應(yīng)強(qiáng)度降低到未屏蔽時(shí)的30%，同時(shí)應(yīng)該注意的是當(dāng)線纜外穿金屬管屏蔽時(shí)，應(yīng)將屏蔽作用的金屬兩端接地，當(dāng)系統(tǒng)要求一端接地時(shí)，應(yīng)采用雙層屏蔽措施，如果外金屬管只一端接地，該金屬只起到防止靜電感應(yīng)的作用，不能防止雷擊電磁脈沖的沖擊。本案?jìng)鞲衅鱾鬏斁�路經(jīng)過(guò)穿鋼管埋地接入，應(yīng)將金屬管兩端與接地可靠連接。
　　將所有房間內(nèi)通信線更換為有屏蔽層的4芯信號(hào)電纜IRC-41A，且屏蔽層有效接地、與室內(nèi)等電位箱相連；防止感應(yīng)雷電的侵襲。
　　3、接地裝置
　　新建人工接地裝置四處，水庫(kù)閘壩所、1號(hào)觀測(cè)室、2號(hào)觀測(cè)室、3號(hào)觀測(cè)室。垂直接地體采用∠5*50*2500熱鍍鋅角鋼，水平接地體采用-4*40熱鍍鋅扁鋼，相互之間電焊焊接，焊接長(zhǎng)度按規(guī)范要求，焊接點(diǎn)防腐處理。人工接地裝置埋設(shè)深度為0.7米。垂直接地體相互之間間距為5米，人工接地裝置總長(zhǎng)大約10米。各點(diǎn)接地電阻均達(dá)到要求。　　
　　接地電阻測(cè)試記錄表

　　說(shuō)明：計(jì)量單位為Ω（歐姆）
　　檢查意見(jiàn)：
　　符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。
　　
　　四、大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)避雷措施
　　1. 直接雷電的防護(hù)
　　為減小或避免直接雷電對(duì)機(jī)房及觀測(cè)房的侵襲，應(yīng)考慮在建筑物附近設(shè)立接閃器（如避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶等）、引下線和接地裝置。在機(jī)房或觀測(cè)房?jī)?nèi)，避雷裝置和設(shè)備的地線應(yīng)等電位連接。接地裝置的接地阻抗要符合規(guī)范要求，接地電阻要小。
　　2. 埋入式傳感器的避雷
　　2.1. 傳感器電纜線使用屏蔽電纜，并且穿鋼管鋪設(shè)。
　　2.2. 在每個(gè)傳感器附近安裝傳感器避雷器，地線就近與接地網(wǎng)相連。
　　3. 電源系統(tǒng)避雷
　　電源系統(tǒng)是最易遭受雷擊和傳導(dǎo)雷擊的設(shè)施,應(yīng)采取多級(jí)防護(hù)的原則。
　　在觀測(cè)房及機(jī)房的220V交流電需配置隔離變壓器和三級(jí)電涌保護(hù)器，并應(yīng)該增加級(jí)間協(xié)調(diào)電感，自動(dòng)化設(shè)備中電源引線上增加消除電涌的磁環(huán)。
　　4. 信號(hào)線的避雷
　　信號(hào)線盡量使用帶屏蔽層的信號(hào)線，并且屏蔽層有效的接地，根據(jù)信號(hào)形式安裝相應(yīng)的信號(hào)線電涌保護(hù)器，地線接至等電位箱上。
　　5. 光纜雷電防護(hù)
　　光纜的金屬加強(qiáng)芯,鎧裝金屬殼,需有效接地，在條件允許下，光纜的兩端加裝相應(yīng)的電涌保護(hù)器。
　　六、結(jié)束語(yǔ)
　　通過(guò)對(duì)于橋水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)施工，以及安全管理系統(tǒng)的運(yùn)行起到了很好的作用，在今后的防雷設(shè)計(jì)施工起到一定示范作用。