洪水预警报系统防雷设计方案探讨

　

摘要：本文主要针对近年来洪水预警报系统频繁遭受雷击而提出，从查找问题、分析原因入手，以理论计算为依据，参照电子信息系统规范标准进行防雷方案探讨，目的是引起有识之士共同关注洪水预警报系统的雷击安全。

关键词：洪水预警报系统 直击雷 感应雷 防雷保护
前 言：
随着社会经济发展，人们防洪意识不断增强，洪水预警报系统要求己越来越高，系统可靠性、安全性也成为防汛部门日常工作重点。随着系统规模不断扩大，其内部各种电子设备使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术普及，各种信息化电子设备被广泛采用。但是，系统遭受雷击造成设备损坏、数据中断也逐步成为预警报系统维护的棘手问题。如2004年度我市云霄一带测站、中继站、中心站多次被雷击（见表1），南靖中心站也两次被击，多次造成发射与接收装置、传真设备、电话、计算机等设备的损坏，不仅造成严重的经济损失，而且造成数据的一度中断，造成防汛指挥的被动。
表1 2004年度云霄测站雷击情况表
站名云霄
中心笔架山
中继站峰头
测站杜塘
测站泮坑
测站梁一
测站
雷击次数143441
雷击设备主板、发射与接收装置、传真、电话、避雷装置及线路烧毁等

为此，本文就从洪水预警报系统情况入手，参照国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004等规定进行该系统防雷分析设计。
1概 况：
漳州位于福建南端，江流纵横，河流密布，水系十分发育。境内仅100平方公里河流11条，流域面积约19336平方公里，干流总长度895公里。主要河流有九龙江、漳江、鹿溪、东西溪等。目前，漳州市洪水预警报系统一期建设己完成，二期规划也正在进行中。现有113个测站、17个中继站、31个中心站及市县两级现代化防汛指挥中心12个。市级己建设现代化防汛指挥中心、视频会议系统、洪水预警报系统、防汛指挥决策系统以及在建的九龙江流域洪水实时预报调度系统，内建局域网，接入Internet网。
2雷击原因分析
根据国标《建筑物防雷设计规范》GB50057-94规定，建筑物的防雷区划分为LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn 1等区。目前洪水预警报系统的测站和中继站位于LPZOA分区；中心站各设备分属LPZOA、LPZOB、LPZ1分区。从2004年度的设备损坏程度和了解当地工作人员的情况分析，损坏的直接原因是直击雷和感应雷。而系统受雷击可能是由于防雷装置的设计施工不够规范、过于简陋等原因导致，以及将电子设备等同于一般电气设备的防雷设计，这是极不应该的。由于电子信息系统属于微电子技术范畴，其对电磁场是极其敏感的，而且网络设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100伏以下，防止雷电波从其它渠道入侵是不可缺少的。直击雷LPZOA保护区的防雷设计已为电气设计人员所熟知，主要由避雷网（带）、避雷针或混合组成的接闪器，通过引下线进入接地体，将强大的雷电流引入大地。感应雷的保护区LPZOB，LPZ1，LPZn 1即不可能直接遭受雷击区域，对于电力工作者却是陌生的。但由于感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内设备，尤其低压电子设备威胁巨大，所以在关注外部设备的直击雷同时，也应对建筑物内电子设备的防雷保护给予重视，特别是防止感应雷的入侵。
经分析，由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有三个途径：（1）由供电电源线路入侵；（2）由建筑物内计算机通信等外来导体入侵；（3）地电位反击电压通过接地体入侵。因此必须建立多层次的计算机防雷系统，层层防护，确保洪水预警报系统的安全。随着2004年6月1日《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004标准的实施，电子设备的防雷设计有了强制性的标准。为此，作为监测水雨情的重要洪水预警报系统，探讨其防雷设计是有其迫切性。

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3防雷方案确定
3.1建筑物防雷类别的确定
雷击大地的年平均密度计算：
　　　
　　 　　　　　　　　　　　　　
式中：
──年平均雷暴日。如漳州为60.5（d／a），杜塘水库为68（d／a）。
建筑物等效面积
计算：
由于水利工程管理单位的建筑物高度一般小于100米。因此，计算公式为：
　　
　
式中：L、W、H──分别为建筑物的长、宽、高（m）。
建筑物年预计雷击次数计算：
　　　　
　　　　
式中：
建筑物预计雷击次数（次／a）；
校正系数。因测站主要分布点有旷野和河边，k分别取值计算。旷野取2，河边及特别潮湿地取1.5；
建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／（km2.a）］；
与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。
例如：以云霄杜塘水库为例计算多雷区、高雷区、强雷区的旷野与河边的各参数值，并根据标准GB50057-94和YD5003可查出直击雷防护类别如下表：
等级
多雷区402.900.01710.0744三类0.0992三类
高雷区604.920.01710.1262三类0.1693三类
强雷区685.790.01710.1485三类0.1980三类

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