淺談趙山渡水力發電廠閘壩防雷系統的改造與升級論文
防雷，是指通過組成攔截、疏導最後洩放入地的一體化系統方式以防止由直擊雷或雷電的電磁脈衝對建築物本身或其內部裝置造成損害的防護技術。以下是小編今天為大家精心準備的：淺談趙山渡水力發電廠閘壩防雷系統的改造與升級相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談趙山渡水力發電廠閘壩防雷系統的改造與升級全文如下：
1 工程概況
趙山渡電廠位於溫州瑞安市高樓鎮，距文成縣19 km，距瑞安市41 km. 趙山渡引水樞紐水庫總庫容3 414 萬m3，年供水總量7. 3 億m3，電站裝機容量20 MW. 水庫大壩主要由右岸砼重力壩、右岸河床式電站廠房、洩洪閘、左岸砼重力壩以及高湖水電站等組成. 其中共有16 孔洩洪閘，採用弧形鋼閘門，由計算機多級控制液壓啟閉裝置啟閉閘門.
趙山渡電廠地處浙西南山區，境內山地起伏，氣候四季分明，夏季多局地對流天氣，雷暴特多，7～ 8 月發生機率最高. 年平均雷擊天數為79 d. 根據地區雷暴日等級宜劃分為強雷區. 至下閘蓄水以來，洩洪閘PLC 電源模組、閘門開度感測器、水位計等電子元件因雷擊，頻繁造成PLC 電源模組、閘門開度感測器、水位計等電子元器件的損壞. 對於肩負飛雲江流域防洪任務中的重要一環，每年夏季雷暴對洩洪閘的執行帶來嚴重的安全隱患. 為了確保洩洪閘的安全執行，2011 年決定對大壩進行防雷改造.
2 問題描述
趙山渡電廠洩洪閘的防雷方面主要出現了以下幾個方面的問題.
*** 1*** 閘壩建築物接地電阻值偏大
閘壩建築物為鋼筋混凝土結構建築物，未安裝避雷帶及引下線，只在建築物四角留有4 個檢測點，從避雷檢測點測量接地電阻值遠遠大於規範要求的10Ω.
*** 2*** 控制系統接地電阻值不符合要求
配電系統與閘門控制系統情況: 配電室和閘門控制室均位於大壩中部，電源接地制式TN-S，但接地電阻未達規範標準要求，中控室內沒有接地匯流排和等電位處理.
*** 3*** 各訊號埠沒有完善的防雷擊電磁脈衝防護電湧保護器
閘控現場內共有閘門現地控制櫃16 臺、閘門集中控制系統櫃3 臺、配電櫃與計量櫃5 臺，共24臺電櫃，每扇閘門現地控制櫃均外連32 只閘門開度感測器，閘門集中控制系統櫃與閘門現地控制櫃採用PROFIBUS 通訊，閘門集中控制系統櫃與計算機控制中心採用乙太網通訊，各個通訊都採用訊號埠進行連結，但整個系統的訊號埠沒有完善的防雷擊電磁脈衝防護電湧保護器.
3 總體設計方案
根據閘壩所處的地理、地質、土壤、氣象、環境等條件和雷電活動規律等的基礎上，因地制宜地採取防雷措施，總體方案由三部分組成.第一部分為外部防護，由接閃器、引下線、接地體組成，主要是利用避雷針、避雷帶和避雷網等將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在建築物和裝置上. 第二部分是過渡防護，由合理的設定防雷器、遮蔽、接地、佈線組成，可減少入侵引入的感應雷電流. 第三部分內部防護，由均壓等電位連線和過電壓保護組成，可均衡系統電位，限制過電壓幅值，以滿足裝置就近接地要求.
4 核心技術
4. 1 外部防護技術
*** 1*** 接閃器
在閘壩屋頂安裝避雷帶沿屋角、屋背、屋簷和簷角等易受雷擊的部位敷設，採用Φ12 mm 鍍鋅圓鋼材料，避雷帶每間隔1 m 安裝長150 mmΦ12 mm鍍鋅支架，支架頂與避雷帶焊接，避雷帶表面重新塗裝銀漿作防腐處理.
*** 2*** 接地
在建築物外沿四周明裝14 條引下線，引下線採用Φ12 mm 鍍鋅圓鋼，支架與牆面固定，引下線上套Φ25 PVC 管做絕緣防護，防止人身接觸和損壞. 每條引下線採用40 mm × 4 mm 扁鋼與人工接地體連線，加裝1 組*** 每組2 塊*** CPD2000 接地極，與扁鋼做可靠連線，接地極水平橫向成一字形擺放.在建築物外做人工接地體，根據周圍環境，在室外，挖深度為1. 4 m，長度為4 m 正方形的坑. 將40 mm× 4 mm鍍鋅鋼排用電焊做成網狀，置於坑中，並在溝底將1. 5 m 長、25 mm 的16 根鍍鋅圓鋼垂直打入地下，且與接地網焊接，在坑底用5 ～ 10 cm 左右墊物墊平、澆水將坑底土壤溼潤，同時，在接地溝邊置一灰鬥，將降阻劑乾粉倒於其中，澆水*** 水必須澆透*** 並攪拌均勻，然後將攪拌成糊狀降阻劑均勻連續地澆灌在接地體周圍，待降阻劑凝固後先將好的土壤覆蓋接地體，然後再加添原土夯實，用40 mm ×4 mm雙層熱鍍鋅扁鋼在地下互相焊接並引出地面，作為接地裝置; 用40 mm × 4 mm 扁鋼排與等電位均壓環相連.
4. 2 過渡防護技術
4. 2. 1 電源系統浪湧保護設計
電子資訊系統裝置由TN 交流配電系統供電時，配電線路採用TN-S 系統的接地方式. 電子資訊系統裝置配電線路浪湧保護器的設計.
電源系統浪湧保護器的佈置原則. 在LPZ0 和LPZ1、LPZ1 和LPZ2、LPZ2 和LPZ3各區之間的交界處相應安裝電源浪湧保護器，通過多級鉗位，目的是使殘壓逐步降低，以有效地抑制外來雷電波入侵和雷電電磁脈衝的危害. 根據防雷技術規範，在廠區配電櫃處並聯安裝CPM-R100T浪湧保護器，進行電源防雷保護. 電源SPD 引線截面積: 電源第一級SPD 的連線相線銅導線截面積16 mm2 . 電源SPD 接地連線線截面積及連線位置:電源第一級SPD 的接地端連線銅導線截面積25 mm2，銅質絕緣導線與等電位帶進行可靠電氣連線. 用於電源線路的浪湧保護器標稱放電電流引數值需要進行嚴格整定，整定值參.
4. 2. 2 閘壩監控系統及水文測報系統防雷解決方案
趙山渡閘壩監控系統及水文測報系統遭受雷電的影響有多方面的，既有直接雷擊，又有從電源線路、訊號線路等侵入的雷電電磁脈衝，還有在建築物附近落雷形成的電磁場感應，以及接閃器接閃後由接地裝置引起的地電位反擊. 在進行防雷設計時，不僅要考慮防直接雷擊，還要防雷電電磁脈衝、雷電電磁感應和地電位反擊等，因此，必須進行綜合防護，才能達到預期的防雷效果.
*** 1*** 趙山渡閘壩內的防雷設計
趙山渡閘壩內的各種線路，在建築物直擊雷非防護區*** LPZ0A*** 或直擊雷防護區*** LPZ0B*** 與第一防護區*** LPZ1*** 交界處應裝設線路適配的浪湧保護器.系統中央控制室內基本採用S 型星型結構連線，即工作室內所有裝置的金屬外殼、防靜電地板、訊號地、PE 線和SPD 接地線、遮蔽金屬管和遮蔽線纜的金屬外護層均就近與等電位連線板進行了電氣連線. 改造後的中央控制室內的地網、廊道地網基本採用了共用接地系統. 邏輯訊號接地極與防雷接地極通過等電位均壓環進行連線. 接地幹線採用截面不小於16 mm2 的銅芯絕緣導線，並穿管敷設接至就近的等電位接地端子板.
*** 2*** 趙山渡閘門監控裝置訊號端防雷
在廊道外直接引入SSI 埠處安裝訊號防雷器，串聯安裝在進入訊號線路上，防止從訊號線路進入閘控現地操作箱的浪湧. 對閘門現地操作箱與集中控制櫃PROFIBUS 通訊總線上安裝訊號防雷器，串聯安裝在進入訊號線路上，防止從訊號線路進入集中控制櫃的浪湧. 集中控制櫃與計算機集控中心乙太網總線上安裝訊號防雷器，串聯安裝在進入訊號線路上，防止從訊號線路進入計算機集控中心的浪湧. 而監控及訊號控制線應考慮採取兩端安裝防雷裝置，就近接接入地下環網，中控機房內，對裝置加裝SPD*** 浪湧保護器*** .
4. 3 內部防護技術
*** 1*** 趙山渡閘壩內沿廊道內側做接地環網，放置CPD2000 接地極18 組. 接地極水平橫向連於扁鋼，用焊接方式與40 mm × 4 mm 雙層熱鍍鋅扁鋼形成可靠電氣連線，放置完成後，選用低電阻率土壤回填並分層夯實. 扁鋼引入配電櫃內，沿牆均勻分佈安裝等電位聯結端子箱18 個，用於以後擴容.
*** 2*** 趙山渡閘壩的配電櫃位於廠房內，環網扁鋼直接接入配電櫃，在每個配電櫃電源輸入端並聯安裝一組CPM-R100T 浪湧保護器，採用BVRSS25 mm2 與環網扁鋼做可靠連線. 其中8 號配電櫃在廠房外單獨做接地處理，採用1 組*** 每組6 塊*** CPD2000 接地模組，與40* 4mm 扁鋼做可靠連線，人工接地體距建築物出***或人行道不應小於3 m.
5 執行效果
趙山渡閘壩通過防雷改造後至今已近3 年時間，從實際執行結果來看，閘壩各系統執行良好，防雷效果明顯，地阻測試符合規範要求，基本達到了預期的效果. 特別是在改造前，經常因雷擊使閘控系統及水文測報系統電子元器件的損壞，造成系統不能正常工作. 在實施防雷改造後，閘壩閘控系統及水文測報系統未出現因雷擊造成系統重要電子元器件的損壞. 2013 年6 月8 日，閘壩變壓器遭直擊雷雷擊，雷電流強度很大，高壓線上三個高壓跌落保險跌落，一個跌落熔絲靜觸頭燒焦，兩個擊穿一個孔洞，閘壩主電源停電. 在備用電源投入後，檢查閘壩各系統均工作正常，裝置執行正常. 這充分表明，這項綜合性的防雷改造是非常有效的，雷電防護設計方案值得同行學習借鑑.
6 結語
雷電防護工作是一項系統工程，它包括防止直擊雷、防止和抑制雷電電磁脈衝干擾的各種傳輸形式造成的危害. 除了安裝防直接雷擊的優化避雷針、避雷帶和避雷網; 又要在雷電感應可能進入的通道，如: 天饋線、訊號線、電源線等一些關鍵部位安裝相應可靠的、優質的浪湧保護器，將所有可能雷電入侵的渠道全部切斷洩放入地;
同時，在每年雷雨季節前，必須對各裝置的接地進行全面檢查和測試，檢查連線是否緊固、接觸是否良好、接地引下線是否鏽蝕、接地體附近地面有無異常，接地電阻要滿足規範要求，必要時應挖開地面抽查地下隱蔽部分鏽蝕情況，如果發現問題，及時整改，確保防雷體系的完好. 總之，趙山渡閘壩防雷改造之所以成功，主要依靠外部防護、過渡防護、內部防護等技術的綜合應用. 同時，筆者將通過執行實踐，與國內同行一起，繼續探索雷電防護技術及應用.