【正文】 示意圖因此，水文站的防雷既要防直擊雷，又要防感應雷，既要防止高電壓雷電波從金屬線纜輸入，也要防止高電壓反擊。由于雷電過電壓波沿電力電纜傳播的距離遠，擴散面大，特別是當?shù)夭o雷電活動，工作人員毫無準備的情況下，突然襲來，所以，雷電過電壓侵入造成的損失也比較嚴重。其原因可能是在電力電纜、同軸電纜或金屬管道上未采用防止雷電過電壓侵入的措施。一次閃電往往由幾個短脈沖放電組成，脈沖電流向外輻射電磁波，這種電磁脈沖輻射雖然也隨著距離的增大而減小，但卻比較緩慢（與距離的一次方成反比），閃電的電磁脈沖輻射通過空間以電磁波的形式耦合到對瞬態(tài)電磁脈沖極其敏感的設備。這樣形成的感應高電壓在高壓架空線路可達300～400KV，電荷放電時，將產(chǎn)生一個很大的脈沖電流，其雷擊效果雖然比直接雷擊小一些，但由于電力線對雷電波的傳輸損耗小，雷電流幾乎無衰減的沿電力線進入電源設備，也會造成設備損壞。高壓架空線路（纜索）上將感應出大量與雷云底部電荷符號相反的電荷，這種靜電感應作用隨著與雷云正下方高壓架空線路的距離的增大而迅速減?。ㄅc距離的三次方成反比）。 感應雷擊從雷云密布到發(fā)生閃電放電的整個過程中，雷電活動區(qū)幾乎同時出現(xiàn)三種物理現(xiàn)象，其中靜電感應與電磁感應兩種現(xiàn)象是可能造成感應雷擊的危害形式。雷電流在閃擊天線過程中將進入與天線相連的饋線，它沿著饋線可以傳送到很遠的地方。在雷暴活動區(qū)域內(nèi)，雷云直接通過人體、建筑物或設備等對地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，稱之為直接雷擊。人們通過模擬地球原始大氣在密室中進行放電的實驗，結(jié)果由無機物合成了11種氨基酸。一、雷電對水文站的危害當天空中有雷云的時候，因雷云帶有大量電荷，由于靜電感應作用，雷云下方的地面和地面上的物體都帶上與雷云相反的電荷。因此，急需建設水文站的防雷系統(tǒng)，以確保監(jiān)測儀器設備的運行安全可靠。各個系統(tǒng)之間緊密聯(lián)系，共同構(gòu)成了一個現(xiàn)代化信息系統(tǒng)。水文站大部分的設備大部分是電子設備，它的電磁兼容能力低，抗雷電、抗電磁干擾能力弱。水文站防雷工程項目設計方案前 言隨著社會的進步，各行各業(yè)迅猛發(fā)展，正在為構(gòu)建信息社會發(fā)揮越來越大的作用，而水文站作為觀測及搜集河流、湖泊、水庫等水體的水文、氣象資料的基層水文機構(gòu)，其作用不容小視。水文站的防雷是一個講究整體防御性的工作，需要各個環(huán)節(jié)緊密配合。從防雷的角度講，這些設備引入雷電的危害形式并不單一，主要包括了直接雷擊、感應雷擊、電磁脈沖輻射、雷電過電壓侵入和反擊，一旦某一設施遭受雷電襲擊，必然會直接影響到與它相連的其它設施，造成破壞。針對水文站容易遭受雷害的情況，本文簡單的將水文站的組成分成兩部分，一部分為防直擊雷措施，；另一部分為防感應雷措施。雷云與其下方的地面就成為一個已充電的電容器，當雷云與地面之間的電壓高到一定的時候，地面上突出的物體比較明顯地放電。這些物質(zhì)的出現(xiàn)，是生命起源的基礎，因此，一些生命起源學說認為，是雷電孕育了地球上的生命。此時雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位，我們可由水文站的纜索及辦公樓一些電力電纜及架空線路遭受直擊雷的情況看出它對水文站的危害。除了在饋線上產(chǎn)生電或熱效應，破壞其機械和電氣連接之外，當它侵入與之相連的通信設備時，還會對通信設備的機械結(jié)構(gòu)和電氣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用。感應雷擊雖然沒有直接雷擊猛烈，但其發(fā)生的幾率比直接雷擊高得多。在雷云對地面或另一雷云放電后，雷云上所帶的電荷，通過閃擊與異種電荷中和。2） 電磁感應閃電電流在經(jīng)辦公樓屋面入地過程中，在樓房周圍的空間產(chǎn)生磁場，這種磁場將隨時間而變化，其感應作用隨著與落雷點的距離的增大而較快地減少（與距離平方成正比）。隨著網(wǎng)絡等日趨龐大，設備的集成化、數(shù)字化程度不斷提高。下面以電力電纜為例說明雷電過電壓侵入對水文站內(nèi)部系統(tǒng)的危害。據(jù)統(tǒng)計，在電子設備遭受的雷擊事故中，雷電過電壓沿電源線侵入設備而造成的雷擊故障，大約要占80﹪。二、水文站整體防雷探討在科學技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然我們還不能完全控制暴烈的雷電，但是經(jīng)過長期的摸索與實踐，現(xiàn)在己積累了很多有關(guān)防雷的知識和經(jīng)驗，并形成一系列對防雷行之有效的方法和技術(shù)。1）接閃器大部分天線的防雷措施，主要是在辦公樓屋面安裝避雷針，這種方法經(jīng)濟、簡單，但應嚴格按照以下要求進行設計。避雷針應與天線之間保持一定的間隔，如圖⒊⒈１所示，以防止由于避雷針的存在而損壞天線的輻射圖形，影響通信效果。～1m 適當位置與大樓的接地裝置連接，作為另一個接“地”點。 低壓輸電線從變壓器到水文站辦公大樓及纜道房，低壓線路宜全程采用具有金屬護套的電纜穿鋼管埋地引入，電纜長度不宜小于50m。 機房及纜道房部分水文站重要的通信設備都在機房及纜道房內(nèi)，因此，做好這部分的防雷是該水文站整體防雷工程的關(guān)鍵。多級防護是以各防雷區(qū)為層次，對雷電能量逐級泄放，讓各級避雷器的限制電壓相互配合，最終使過電壓值限制在設備絕緣強度之內(nèi)，電源系統(tǒng)的多級防護如圖⒊⒊1所示。2）第二級保護考慮到從總配電開關(guān)到機房及纜道房內(nèi)配電開關(guān)的輸電線路，主要是針對電源的次級防雷，也應在其配電箱內(nèi)對地加裝SPD，由于配電箱處的SPD 是對經(jīng)過初級避雷器限制電壓后的直擊雷和感應雷實施泄放，可選用通流容量相對適中的限壓型SPD，它主要采用氧化鋅壓敏電阻，其殘壓低，無續(xù)流、響應時間短。（2） 級間配合SPD 應設置在任意兩個防雷區(qū)的交界處，各級SPD 的電壓等級和通流量等級要與各級可能承擔的雷電能量和各級設備的耐壓配合。2）網(wǎng)絡信號系統(tǒng)網(wǎng)絡信號系統(tǒng)中同樣包括很多設備，其中有主機、網(wǎng)絡交換機、路由器等設備，這些設備都是有一些很敏感的電阻、電容等元件組成，抗雷電感應的能力很差，當這些設備被雷電感應時，受損的幾率相當大。另外一部分則是路由器的防雷，因為所有的網(wǎng)絡信號均是通過路由器傳輸至各臺主機，對其提供網(wǎng)絡服務，因此在路由器前端加裝相應的信號SPD，同樣要有良好的接地系統(tǒng)，將設備的機箱外殼進行接地處理。音頻信號系統(tǒng)的防雷主要是電話的防雷，其主要的防雷措施是在電話信號進電話機前端安裝相對應的SPD，并有良好的接地系統(tǒng)。 4）控制信號系統(tǒng)控制信號系統(tǒng)中同樣包括很多傳感設備，有變頻器、信號數(shù)據(jù)采集及接收器等設備，這些設備都是有一些很敏感的電阻、電容等元件組成，抗雷電感應的能力很差，當這些設備被雷電感應時，受損的幾率相當大。 其它設施由于金屬管道如水管、氣管等在地下易受到反擊，所以應將它們在穿越各級雷電保護區(qū)的分界面處做等電位連接。再利用一根總接地線接入地網(wǎng)。 機房及纜道房等電位連接示意圖接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)，地網(wǎng)是接地系統(tǒng)的基礎，地網(wǎng)能否快速發(fā)散電流，是整個防雷系統(tǒng)建立等電位的關(guān)鍵一、 防直擊雷接地地網(wǎng)作為辦公樓天饋線保護的避雷針、纜道房及纜索防直擊雷保護措施接地，其接地電阻值的要求不得大于10歐姆，首先利用其原有地網(wǎng)，當沒有地網(wǎng)或者原有地網(wǎng)達不到要求時，要根據(jù)地理環(huán)境和土壤電阻率的不同，設計地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，使之達到設計要求。三、水文站基本情況 水文站位于XX市平江縣鎮(zhèn)，該站觀測項目有：雨量、水位、流量、泥沙、蒸發(fā)、墑情、水質(zhì)等，該站屬XX水文水資源勘測局管轄。C） 纜道、纜道房纜道房建在河邊站房相距45米的地方，左岸支柱設在纜道房邊，絞車安裝與站房二樓平齊（），設計該纜道能測到50年一遇的洪水；該纜道架設跨度為243米，柱頂高程54米。水面、河底、測沙和流速儀信號通過循環(huán)索傳送到纜道控制臺內(nèi)。e) 原防雷基本情況在修建站房時按設計做了防雷，在房頂有個避雷針，接地電阻達不到防雷要求。m來計算新建地網(wǎng)所需材料，并達到設計要求。②現(xiàn)場設備線路情況如下：纜道房：纜道房內(nèi)有一個主控臺，一個水位測量設備，一組絞車動力系統(tǒng)。另外還有兩根兩芯線號線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。A、 站房電源情況：站房由室外380V市電進入站房側(cè)面的電表箱，再由電表箱進站房三樓的配電箱，該配電箱分兩路電源，一路供站房用電，一路供纜道房用電，均為380V電源。B、 站房信號情況：站房內(nèi)有多臺電腦，網(wǎng)絡信號通過電話線傳輸至市話MODEM機，經(jīng)市話MODEM機轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡信號。依據(jù)規(guī)范，所以該水文站劃分為第三類防雷建筑物。Ng——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/(km2辦公樓防直擊雷設計接閃器辦公樓的長寬高為10*6*12m，(見圖號KBTFLSJWSSWZ01)。避雷針安裝：在避雷針支撐柱下面做一個200*200*100mm的鋼板，該鋼板與避雷針支撐柱有良好的電氣連接，并采用4個膨脹螺栓將其固定在辦公樓屋面。地網(wǎng)設計見綜合地網(wǎng)設計，此處就不作計算。地網(wǎng)設計本方案設計河道兩邊避雷線塔均需接地，同時接地電阻不大于10歐姆。m。m)── 垂直接地體長度 （單位：2 m）── 垂直接地體等效直徑2）8根垂直接地體并聯(lián)電阻值：式中：為單根垂直接地體的電阻值n 為接地體的根數(shù)η 為多根接地體共用時的利用系數(shù) 1）單塊高效接地模塊接地電阻： =：單塊高效接地模塊的接地電阻 ：土壤電阻率 （）a:高效接地模塊的長：b:高效接地模塊的寬：2)．4塊高效接地模塊的接地電阻：：接地模塊的并聯(lián)接地電阻 ：單塊接地模塊的接地電阻 ：多個高效接地模塊數(shù)目 4：高效接地模塊利用系數(shù) ，垂直接地體及高效接地模塊構(gòu)成的整個地網(wǎng)的工頻接地電阻：計算公式如下：=Rs：水平接地體的接地電阻:垂直接地體的接地電阻：高效接地模塊的接地電阻 內(nèi)部防雷設計電源第一級防雷：在室外380V市電進大樓右側(cè)