淺談如何做好洪水預報警報系統的雷電防護工作

發布日期:2021-08-13 10:32
       2021年的盛夏(6月至8月),中國南北方均有多雨區,以北方多雨區為主;黃河中游、海河部分水系、松花江可能發生較大洪水,珠江、太湖、遼河可能發生超警洪水,長江、淮河可能發生區域性暴雨洪水。7月20日,一場極為罕見的特大暴雨襲擊鄭州,形成嚴重內澇,使得整個城市變成“水澤國”,民眾生活停擺。7月21日18時,水利部和中國氣象局聯合發布紅色山洪災害氣象預警。預計21日20時至22日20時 ,河北西南部、山西東南部、河南北部等地部分地區發生山洪災害可能性大(橙色預警),局地發生山洪災害可能性很大(紅色預警)。8月11日21時浙江省水文管理中心發布嘉興站洪水橙色預警:受冷空氣和暖濕氣流交匯影響,杭嘉湖地區近8小時集中降雨量30毫米,嘉興站將發生橙色預警級別的洪水,預警時間范圍8月11日至13日,影響范圍杭州市、嘉興市、湖州市。其他地區,例如湖北孝感、隨州等地這幾天也遭遇強降雨引發城市內澇,小型水庫出現險情等洪澇災害,當下防汛形勢十分嚴峻。而利用現代化的通信設備,將江河流域內各雨量、水位站點的降雨和洪水信息,實時地采集和傳輸到洪水控制中心的洪水預報警報系統在這個關鍵時刻顯得尤為重要。

       近十年來,中國氣象部門、水利部門利用工業物聯網傳感器技術,在智慧城市中建立了有效的洪水預報警報系統,主要對水庫、河流的水位進行實時監測并預警。一般情況下,在臨近要監控的水位處安裝超聲波液面傳感器、壓力傳感器、雷達液位傳感器、超聲波液位傳感器等各類探測器、加上監測報警主機、監測服務器、客戶端組成了洪水預報警報系統。

       了解了洪水預報警報系統的組成和安裝位置之后,我們就會注意到這些造福民生的水利設備一般是安裝在戶外、靠近水源、或者山頂等地方,設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;就設備而言,易損壞后引起傳輸數據中斷,由此可見,做好洪水預報警報系統的防雷措施十分必要。

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拍攝:唐璽

       從廣西地凱公司近年來承接的多個洪水預警報中心中繼站的防雷項目。洪水預警報中心中繼站的設備損壞的直接原因是直擊雷和感應雷。防雷裝置的設計施工不夠規范、防雷裝置防護等級不達標都會造成洪水預警報系統遭受雷擊侵害。隨著現代電子技術的不斷發展,各種高、精、尖的電子設備不斷推廣和普及應用于防汛信息網絡系統中,電子信息系統對電磁場是極其敏感的,集成芯片耐壓能力弱,需要多級有效的防雷保護裝置才能有效的泄放雷電流和鉗位雷電殘壓。

       發生雷害時,直擊雷會沿供電線路侵入到洪水預警報系統供電部分,產生過電流與過電壓造成網絡供電系統的電源損壞、斷電、致使整個系統癱瘓;或直擊雷直接入侵無線通信設備的天線、沿信號同軸線纜進入網絡系統,造成通信接口、數據接收單元、交換機等主要通信設備損壞。
在不可能直接遭受雷擊的區域,由于感應雷是由遭受雷擊電磁脈沖感應或靜電感應而產生的,形成感應雷電壓的機率很高,對洪水預警報系統中心機房內的設備,尤其低壓電子設備威脅巨大,據統計,這種感應雷擊事故占信息網絡系統雷擊事故的70%,同樣會使得洪水預警報系統局部癱瘓,干擾了防汛指揮中心的調度管理工作。
洪水預警報中心的雷電防護統防雷工程需要從防直擊雷、感應雷、雷擊地電位抬升等方面綜合考慮,在防雷工程設計中遵照建筑物和電子信息系統的國家標準,采用屏蔽、等電位聯結、合理布線、加裝電涌保護器等全方位防感應雷擊方法。

       做好直接雷擊防護是做感應雷擊防護的前提,洪水預警報裝置附近及其中心機房的建筑物,要合理安裝避雷帶和避雷針,并連接建筑結構筋引入地下。在無法安裝避雷針的地方,可考慮安裝獨立避雷塔進行直擊雷的防護。




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拍攝:唐璽

       在重要的洪水預警建筑物附件站在雷電預警裝置,實現在保障范圍內對雷暴天氣的預警,最大限度地減少雷擊事故的發生。

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       洪水預報警報系統的供電線路防雷應在配電線路的總配電箱等LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區交界處,應設置Ⅰ類試驗的電涌保護器(沖擊電流應取≥12.5kA(10/350μs))或Ⅱ類試驗的電涌保護器(標稱放電電流應取≥120kA(8/20μs))沖作為第一級保護。

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       在配電線路分配電箱、電子設備機房配電箱等后續防護區交界處,可設置Ⅱ類試驗的電涌保護器或Ⅲ類試驗的電涌保護器作為后級保護;特殊重要的電子信息設備電源端口可安裝Ⅱ類或Ⅲ類試驗的電涌保護器作為精細保護。

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       應用在洪水預報警報系統的物聯網水位傳感器,例如超聲波液面傳感器、壓力傳感器、雷達液位傳感器、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行信號的傳輸,感應雷擊的可能性較大,應在洪水預報警報系統電子設備的輸入/輸出端口處,根據線路的工作頻率、傳輸介質、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式、特性阻抗等參數,選用電壓駐波比和插入損耗小的適配的信號浪涌保護器。選用有金屬屏蔽層的電纜.并宜埋地敷設.在直擊雷非防護區(LPZ0A)或直擊雷防護區(LPZ0B)與第一防護區(LPZl)交界處,電纜金屬屏蔽層應做等電位連接并接地。

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拍攝:唐璽

       洪水預報警報系統的機房要設置等電壓均壓帶,采用截面積不小于150mm2銅網帶(銅箔)沿機房四周布設,機房內所有設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、設備外殼以及所有進出大樓的金屬管道等金屬構件進行電氣連接,通過BVR-6連接到50*5*350等電位銅排上進行等電位處理。

       洪水預報警報系統的防雷接地是避雷針、避雷帶、電涌保護器等設施有效發揮作用的保障,接地電阻滿足≤4 Ω的要求可增設接地電阻在線檢測設備,可以對建筑物的接地電阻進行實時監測,及時了解洪水預報警報系統裝置的接地狀況,采集數據傳回監控中心終端。

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接地電阻在線檢測設備安裝示意圖

       2021年,廣西地凱科技有限公司將洪水預報警報系統的防雷工程升級設計為智能防雷安全監測系統,除了實施避雷針、電涌保護器、做好接地等防雷措施以外,還對電涌保護器狀態、雷電預警裝置、接地電阻在線監測等數據進行了采集,實現雷電預警和自動化遠程監測電涌保護器的工作狀態,迅速檢測到設備的雷擊情況,并有報警顯示功能。還可以通過網絡將數據傳送到機房電腦終端或者手機APP,以便于各級通訊員及時了解防雷裝置的運行實況,以保證洪水預報警報系統正常運行。

       近年來,隨著社會經濟的發展,人類不斷擴大對自然資源的開發利用范圍,加上我國地理環境復雜多樣,使得我國自然災害特別是洪澇災害現象頻頻出現,及其所造成的損失也在不斷的增加。建立城市洪水預防預警系統,為防洪部門提供暴雨預報信息和預警信號是保證人民群眾生產生活的重要舉措。廣西地凱公司將用32年的防雷經驗關注洪水預警報系統的雷擊安全,為人民的生命財產安全保駕護航。

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