一、概述
　　于橋水庫位于天津薊縣城東4km的薊運河左支流州河上，是一座大型水庫。大壩安全監測系統現有滲流量、滲流壓力、大壩變形、壩內砼防滲墻應力應變、內部水平位移等多項觀測項目。其安全監測自動化采集系統采用分布式結構，分為一個控制中心，4個從站和8個測量控制單元。設備機房為新建鋼筋混凝土結構，屋面無防直擊雷設施。室內無等電位措施，經檢測接地情況較差，接地電阻值較大。該設備機房共有五幢，建筑面積分別6㎡（2個）、15㎡（2個）、100㎡。建筑物最遠間離2000m。每間設備機房單項電源供電，電源低壓側未安裝任何防雷設施，極易遭受雷擊，汛期系統容易發生故障。
　　二、現狀分析
　　根據系統具體情況將從接閃器、引下線、側擊雷防護、屏蔽、等電位連接、浪涌保護器安裝、接地裝置等現場情況入手，結合設計規范進行防雷現狀分析。
　　雷電的類型可分為直擊雷擊和二次雷擊。帶電云團對地面或地面上的物體直接放電時,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雷擊和電磁感應雷擊。靜電感應雷擊是指：在雷擊發生前,帶電云團在高壓輸電線或者其他導電體上,感應了大量的電荷,并且與云團的電荷之間,達到一種平衡狀態,雷擊發生后,帶電云團的電荷被快速泄放,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備過電壓而損壞。電磁感應雷擊是指：雷擊放電過程電壓、電流的幅頻特性非常陡峭、幅值高,其電磁輻射很大，雷擊電磁波可在導體的兩端產生極高的自感電勢,從而造成設備的損壞。
　　三、避雷設計
　　1、接閃器
　　接閃器包括避雷針、避雷帶和避雷網格，根據規范要求，機房直擊雷防護措施采用針帶結合的方式。安裝ESE提前放電型避雷針與屋面避雷帶有效結合。3個觀測房分布在2公里區間，但層高僅為3米，直接在屋面安裝避雷帶。
　　2、引下線
　　應在建筑物外墻面設計安裝引下線，引下線設計安裝根數、間距按GB50057-94標準執行。
　　3、側擊雷防護
　　高度超過45米的鋼筋混凝土結構、鋼結構建筑物，尚應采取防側擊和等電位的保護措施，本建筑物高度低于45米，無需采取防側擊雷措施。
　　4、屏蔽措施
　　所有電源、信號和控制線、導體和電纜，不管是架空還是埋地都應通過至少3米的鐵質導管進入設施。當線路有屏蔽時，通過每個SPD的雷電流可按確定的30%考慮。且進出建筑物的信號線纜，宜采用有金屬屏蔽層的電纜，并埋地敷設，并在各界面處做等電位連接，需對信息線纜線路、供電線纜線路和機房空間進行屏蔽處理。
　　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絡系統中，應改變等電位連接方式為M型連接。
　　6、安裝浪涌保護器
　　當出現危及線路絕緣和設備的電位時，通過安裝浪涌保護器（SPD）實現瞬態等電位連接，即出現危險電位時，SPD動作，以減少兩端的電位差。因此安裝浪涌保護器實際上等電位連接的一種措施，包括電源避雷器和信號避雷器。
　　7、接地裝置
　　在采用聯合接地情況下，接地電阻要小于4歐姆。
　　四、施工方案
　　1、外部防雷
　　水庫閘壩所機房屋頂、1號觀測室、2號觀測室、3號觀測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，長為1200㎜，相互之間電焊連接，焊接點防腐處理。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，焊接點防腐處理。
　　2、內部防雷
　　2.1設備接地和等電位連接及安裝浪涌保護器
　　根據現場情況以及各點設備重要性，安裝電源防雷箱五只，分別位于閘壩所二樓機房、放水洞起閉機室、1號監測房、2號監測房、3號監測房。防雷箱內配有香港大恒VA60/2P電源一級防雷器，香港大恒VB40/2P電源二級防雷器，香港大恒VC20/2P電源三級防雷器。級與級之間配置安裝有OWD.63A隔離電感，以協調級與級之間的能量分配。室內安裝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信號系統避雷
　　在中心機房、觀測房光端機232口信號至485口信號端口處安裝香港大恒TD8-13信號級電涌保護器，對信號端口RS232及RS485進行保護；共14只。
　　所有光纜加強筋鋼絲接地，利用接地導線將光纖加強筋與室內等電位箱相連。
　　2.3直流電源的避雷防護
　　在大壩安全監測系統的測量控制單元中，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器，防止雷電的侵入。
　　直流電源過電壓保護器DCSP保護器利用快速響應的非線性壓敏元件，保證直流系統正、負極間，正極與地間及負極與地間的電位差恒定，將直流系統中出現的暫態過電壓限制到直流用電設備耐壓水平以下，從而確保設備安全運行。
　　2.4屏蔽處理
　　為減少電磁干擾的感應效應，應對線路采取屏蔽措施，根據GB50057-94標準，線路經屏蔽處理后，其磁感應強度降低到未屏蔽時的30%，同時應該注意的是當線纜外穿金屬管屏蔽時，應將屏蔽作用的金屬兩端接地，當系統要求一端接地時，應采用雙層屏蔽措施，如果外金屬管只一端接地，該金屬只起到防止靜電感應的作用，不能防止雷擊電磁脈沖的沖擊。本案傳感器傳輸線路經過穿鋼管埋地接入，應將金屬管兩端與接地可靠連接。
　　將所有房間內通信線更換為有屏蔽層的4芯信號電纜IRC-41A，且屏蔽層有效接地、與室內等電位箱相連；防止感應雷電的侵襲。
　　3、接地裝置
　　新建人工接地裝置四處，水庫閘壩所、1號觀測室、2號觀測室、3號觀測室。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，焊接長度按規范要求，焊接點防腐處理。人工接地裝置埋設深度為0.7米。垂直接地體相互之間間距為5米，人工接地裝置總長大約10米。各點接地電阻均達到要求。　　
　　接地電阻測試記錄表

　　說明：計量單位為Ω（歐姆）
　　檢查意見：
　　符合圖紙設計要求。
　　
　　四、大壩監測系統避雷措施
　　1. 直接雷電的防護
　　為減小或避免直接雷電對機房及觀測房的侵襲，應考慮在建筑物附近設立接閃器（如避雷針、避雷網、避雷帶等）、引下線和接地裝置。在機房或觀測房內，避雷裝置和設備的地線應等電位連接。接地裝置的接地阻抗要符合規范要求，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。
　　2.2. 在每個傳感器附近安裝傳感器避雷器，地線就近與接地網相連。
　　3. 電源系統避雷
　　電源系統是最易遭受雷擊和傳導雷擊的設施,應采取多級防護的原則。
　　在觀測房及機房的220V交流電需配置隔離變壓器和三級電涌保護器，并應該增加級間協調電感，自動化設備中電源引線上增加消除電涌的磁環。
　　4. 信號線的避雷
　　信號線盡量使用帶屏蔽層的信號線，并且屏蔽層有效的接地，根據信號形式安裝相應的信號線電涌保護器，地線接至等電位箱上。
　　5. 光纜雷電防護
　　光纜的金屬加強芯,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的電涌保護器。
　　六、結束語
　　通過對于橋水庫大壩安全監測系統防雷設計施工，以及安全管理系統的運行起到了很好的作用，在今后的防雷設計施工起到一定示范作用。