水利系統(tǒng)防雷，如何做好洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的雷電防護(hù)和防雷接地

盛夏（6月至8月），中國南北方均有多雨區(qū)，以北方多雨區(qū)為主；黃河中游、海河部分水系、松花江可能發(fā)生較大洪水，珠江、太湖、遼河可能發(fā)生超警洪水，長(zhǎng)江、淮河可能發(fā)生區(qū)域性暴雨洪水。7月20日，一場(chǎng)極為罕見的特大暴雨襲擊鄭州，形成嚴(yán)重內(nèi)澇，使得整個(gè)城市變成“水澤國”，民眾生活停擺。7月21日18時(shí)，水利部和中國氣象局聯(lián)合發(fā)布紅色山洪災(zāi)害氣象預(yù)警。預(yù)計(jì)21日20時(shí)至22日20時(shí) ，河北西南部、山西東南部、河南北部等地部分地區(qū)發(fā)生山洪災(zāi)害可能性大（橙色預(yù)警），局地發(fā)生山洪災(zāi)害可能性很大（紅色預(yù)警）。8月11日21時(shí)浙江省水文管理中心發(fā)布嘉興站洪水橙色預(yù)警：受冷空氣和暖濕氣流交匯影響，杭嘉湖地區(qū)近8小時(shí)集中降雨量30毫米，嘉興站將發(fā)生橙色預(yù)警級(jí)別的洪水，預(yù)警時(shí)間范圍8月11日至13日，影響范圍杭州市、嘉興市、湖州市。

其他地區(qū)，例如湖北孝感、隨州等地這幾天也遭遇強(qiáng)降雨引發(fā)城市內(nèi)澇，小型水庫出現(xiàn)險(xiǎn)情等洪澇災(zāi)害，當(dāng)下防汛形勢(shì)十分嚴(yán)峻。而利用現(xiàn)代化的通信設(shè)備，將江河流域內(nèi)各雨量、水位站點(diǎn)的降雨和洪水信息，實(shí)時(shí)地采集和傳輸?shù)胶樗刂浦行牡暮樗A(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻顯得尤為重要。近十年來，中國氣象部門、水利部門利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，在智慧城市中建立了有效的洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)，主要對(duì)水庫、河流的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并預(yù)警。一般情況下，在臨近要監(jiān)控的水位處安裝超聲波液面?zhèn)鞲衅鳌?a href="http://srfitnesspt.com/tags/壓力傳感器/" target="_blank">壓力傳感器、雷達(dá)液位傳感器、超聲波液位傳感器等各類探測(cè)器、加上監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)、監(jiān)測(cè)服務(wù)器、客戶端組成了洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)。了解了洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的組成和安裝位置之后，我們就會(huì)注意到這些造福民生的水利設(shè)備一般是安裝在戶外、靠近水源、或者山頂?shù)鹊胤?，設(shè)備主要為耐壓較低的電子儀器儀表，就地理位置而言，易遭雷擊；就設(shè)備而言，易損壞后引起傳輸數(shù)據(jù)中斷，由此可見，做好洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的防雷措施十分必要。

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器

浪涌保護(hù)器，電涌保護(hù)器

從廣西地凱公司近年來承接的多個(gè)洪水預(yù)警報(bào)中心中繼站的防雷項(xiàng)目。洪水預(yù)警報(bào)中心中繼站的設(shè)備損壞的直接原因是直擊雷和感應(yīng)雷。防雷裝置的設(shè)計(jì)施工不夠規(guī)范、防雷裝置防護(hù)等級(jí)不達(dá)標(biāo)都會(huì)造成洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)遭受雷擊侵害。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種高、精、尖的電子設(shè)備不斷推廣和普及應(yīng)用于防汛信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，電子信息系統(tǒng)對(duì)電磁場(chǎng)是極其敏感的，集成芯片耐壓能力弱，需要多級(jí)有效的防雷保護(hù)裝置才能有效的泄放雷電流和鉗位雷電殘壓。

發(fā)生雷害時(shí)，直擊雷會(huì)沿供電線路侵入到洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)供電部分，產(chǎn)生過電流與過電壓造成網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的電源損壞、斷電、致使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓；或直擊雷直接入侵無線通信設(shè)備的天線、沿信號(hào)同軸線纜進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，造成通信接口、數(shù)據(jù)接收單元、交換機(jī)等主要通信設(shè)備損壞。在不可能直接遭受雷擊的區(qū)域，由于感應(yīng)雷是由遭受雷擊電磁脈沖感應(yīng)或靜電感應(yīng)而產(chǎn)生的，形成感應(yīng)雷電壓的機(jī)率很高，對(duì)洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)中心機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備，尤其低壓電子設(shè)備威脅巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種感應(yīng)雷擊事故占信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雷擊事故的70％，同樣會(huì)使得洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)局部癱瘓，干擾了防汛指揮中心的調(diào)度管理工作。洪水預(yù)警報(bào)中心的雷電防護(hù)統(tǒng)防雷工程需要從防直擊雷、感應(yīng)雷、雷擊地電位抬升等方面綜合考慮，在防雷工程設(shè)計(jì)中遵照建筑物和電子信息系統(tǒng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，采用屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、合理布線、加裝電涌保護(hù)器等全方位防感應(yīng)雷擊方法。

做好直接雷擊防護(hù)是做感應(yīng)雷擊防護(hù)的前提，洪水預(yù)警報(bào)裝置附近及其中心機(jī)房的建筑物，要合理安裝避雷帶和避雷針，并連接建筑結(jié)構(gòu)筋引入地下。在無法安裝避雷針的地方，可考慮安裝獨(dú)立避雷塔進(jìn)行直擊雷的防護(hù)。

在重要的洪水預(yù)警建筑物附件站在雷電預(yù)警裝置，實(shí)現(xiàn)在保障范圍內(nèi)對(duì)雷暴天氣的預(yù)警，最大限度地減少雷擊事故的發(fā)生。

洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的供電線路防雷應(yīng)在配電線路的總配電箱等LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界處，應(yīng)設(shè)置Ⅰ類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器（沖擊電流應(yīng)取≥12.5kA(10/350μs)）或Ⅱ類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器（標(biāo)稱放電電流應(yīng)取≥120kA(8/20μs)）沖作為第一級(jí)保護(hù)。

在配電線路分配電箱、電子設(shè)備機(jī)房配電箱等后續(xù)防護(hù)區(qū)交界處

，可設(shè)置Ⅱ類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器或Ⅲ類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器作為后級(jí)保護(hù)；特殊重要的電子信息設(shè)備電源端口可安裝Ⅱ類或Ⅲ類試驗(yàn)的電涌保護(hù)器作為精細(xì)保護(hù)。

浪涌保護(hù)器，防雷工程

應(yīng)用在洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)水位傳感器

，例如超聲波液面?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、雷達(dá)液位傳感器、超聲波液位傳感器等，基本都是使用同軸線纜或者雙絞線進(jìn)行信號(hào)的傳輸，感應(yīng)雷擊的可能性較大，應(yīng)在洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)電子設(shè)備的輸入／輸出端口處，根據(jù)線路的工作頻率、傳輸介質(zhì)、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式、特性阻抗等參數(shù)，選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的信號(hào)浪涌保護(hù)器。選用有金屬屏蔽層的電纜．并宜埋地敷設(shè)．在直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)或直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ0B)與第一防護(hù)區(qū)(LPZl)交界處，電纜金屬屏蔽層應(yīng)做等電位連接并接地。

浪涌保護(hù)器，防雷工程

洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的機(jī)房

要設(shè)置等電壓均壓帶，采用截面積不小于150mm2銅網(wǎng)帶（銅箔）沿機(jī)房四周布設(shè)，機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備的金屬外殼均采連接至均壓帶，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設(shè)備外殼以及所有進(jìn)出大樓的金屬管道等金屬構(gòu)件進(jìn)行電氣連接，通過BVR-6連接到50*5*350等電位銅排上進(jìn)行等電位處理。洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的防雷接地是避雷針、避雷帶、電涌保護(hù)器等設(shè)施有效發(fā)揮作用的保障，

接地電阻滿足≤4 Ω的要求

。

可增設(shè)接地電阻在線檢測(cè)設(shè)備，可以對(duì)建筑物的接地電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

，及時(shí)了解洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)裝置的接地狀況，采集數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心終端。

接地電阻在線檢測(cè)設(shè)備安裝示意圖

2021年，廣西地凱科技有限公司將洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)的防雷工程升級(jí)設(shè)計(jì)為智能防雷安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，除了實(shí)施避雷針、電涌保護(hù)器、做好接地等防雷措施以外，還對(duì)電涌保護(hù)器狀態(tài)、雷電預(yù)警裝置、接地電阻在線監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集，實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警和自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電涌保護(hù)器的工作狀態(tài)，迅速檢測(cè)到設(shè)備的雷擊情況，并有報(bào)警顯示功能。還可以通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到機(jī)房電腦終端或者手機(jī)APP，以便于各級(jí)通訊員及時(shí)了解防雷裝置的運(yùn)行實(shí)況，以保證洪水預(yù)報(bào)警報(bào)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類不斷擴(kuò)大對(duì)自然資源的開發(fā)利用范圍，加上我國地理環(huán)境復(fù)雜多樣，使得我國自然災(zāi)害特別是洪澇災(zāi)害現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，及其所造成的損失也在不斷的增加。建立城市洪水預(yù)防預(yù)警系統(tǒng)，為防洪部門提供暴雨預(yù)報(bào)信息和預(yù)警信號(hào)是保證人民群眾生產(chǎn)生活的重要舉措。

審核編輯 黃昊宇