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技术方案
自来水厂防雷
时间:2017-06-21
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自来水厂防雷设计方案

1、概述

城市供水系统的主体——自来水厂,一般都位于郊外旷野,而且所处的地理位置一般都较高,建筑物和设备等易遭受雷击;取水泵房与自来水厂距离较远,输水管纵横密布,通信方式复杂,既有有线传输,又有无线传输;有线传输的传输线路较长,而无线传输的发射天线一般都处于当地制高点,这些都是自来水供水系统易遭受雷击的重要因数。随着微电子设备在供水系统的普遍应用,以及微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性,这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。防雷的问题就显得越来越重要,如果防护措施不力,随时可能遭受重大损失。

因此,对城市供水系统,特别是自来水厂的雷电防护,必须综合考虑,从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。

2、自来水厂的整体防雷方案对自来水厂的雷电防护分为直击雷防护和感应雷防护,直击雷防护是通过避雷针(带)来对直击雷电流进行接闪泄放,而感应雷防护一般是通过在线路上安装专用防雷器件以及屏蔽、等电位、可靠接地来实现的;如果没有很好的直击雷防护,安装的防雷器件的防护效果会大大的降低。

2.1直击雷的防护

直击雷防护按照国标GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》设计和施工,主要使用避雷针、网、带及良好的接地系统,其目的是保护建筑不受雷击的破坏,给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。直击雷的防护主要措施是在各个主要建筑物(包括配电房和控制室、办公楼、净化车间、加药间、鼓风机房、取水泵房)顶部采用 10的圆钢 0银粉漆)构筑避雷带,并用 10的镀锌圆钢或40×4ram的镀锌扁钢作为引下线与地网连接,引下线的间距应不大于25米。一般来说,建筑物外部直击雷的防护设施随着土建工程的建设同步进行,利用建筑物粱、柱钢筋作为引下线,钢筋混凝土基础作为接地装置,既简单可靠,又经济合算。

取水井泵房一般位于地势较空旷区域,在雷电活动频繁、雷电强度大、雷暴日多的江河湖泊旁,当雷击取水井泵房附近的交流供电线路时,为了防止雷电沿电力线路侵入机房,可按(图1)所示方法,对高压电力线以及变压器实施保护。可在距变压器300~500m的架空高压电力线上方,架设避雷线(架空地线)对电力线进线进行保护。该架空地线宜每杆接地一次,而且要单设接地体。这样与变压器高压侧的避雷器相配合,可以阻止雷电波造成损害,使其分流泄人大地。

如果架设避雷线确有困难,可以在电力线终端杆上,为每相线对地各增设一支氧化锌避雷器,尚应增设一组(三套)高压保险丝。各杆接地体宜设计成环形或辐射。

如高压电力线直接引入机房配电室,此时,从变压器高压侧起的一段应采用高压电力电缆进室,其长度至少200m。架空高压线与高压电缆的接头处,应加装一组(每相一支)氧化锌高

压避雷器并且高压电缆两端金属护层、钢带应分别妥善接地。在年雷暴日大于20日,大地电阻率高的地段,还应在电力电缆的上方,架设屏蔽线。

 

低压线路可采用直埋式低压电力电缆埋地引入泵房,在泵房入1:3处,应将电缆金属外护层、钢带直接与等电位排联接,电缆内芯线分别对地加装避雷器。采用非金属护套电力电缆,应将其穿金属管后,埋地引入泵房,金属管的两端口应分别接地网,且全长保持电气连通。高、低压线路上的避雷器和线路与地的连接点,均应保持良好电气连通,而且要牢靠,以防事故发生。

2.2感应雷的防护

自来水厂设备的电源线和信号线在雷击时极易感应过电压而造成设备损坏,因此,自来水厂内部感应雷防护包括电源系统、中心控制室电源部分和流量计信号部分、取水泵房设施设备等。

净水工艺设备分布,防雷器的安装示意图如图2所示,大体分为配电房和控制室、办公楼、净化水池、加药间、鼓风机房五个区域:

2.2.1电源系统的防护

统计数据资料表明,电子设备系统80%以上的雷害事故都是因为与设备相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的,因此,依据IEC61312和GB50057要求,对其电源系统进行多级保护。

电源系统三级防护示意图如图3所示。办公楼及中心控制室部分等:低压配电室设为第一级防护;办公楼各楼层电源箱、中心控制室总电源箱、净化车间控制柜电源、投药间控制柜电源、鼓风机房配电柜设为第二级防护;各重要设施设备用电处和交换机房、中心控制机房设备用电处设为第三级防护。

在第一级处安装TD-HC-B25三相电源防雷器;第二级处安装TD-HC380-60/2P单相电源防雷器;第三级处安装TD-HC220-40单相电源防雷器。所有防雷器应就近可靠接地。

取水泵房:取水井泵房电源除对高、低压线路采取防护外,还应对感应雷进行防护。泵房总配电柜处设为第一级防护;用电设备如水泵电源箱处设为第二级防护;各重要设备如流量计

电源处设为第三级防护。

特别要注意的是:在电源采用TT制供电方式的泵房,三相电源的三级防护一定要采用“3+1”保护模式。即在第一级处安装TD-HC-B25三相电源防雷器;第二级处安装TD-HC380-60单相电源防雷器;第三级处安装TD-HC220-40单相电源防雷器。

办公楼、中心控制室、取水井泵房电源防雷箱(器)安装示意图4如下:

2.2.2 信号系统的防护

尽管在电源等外接引入线路上安装了防雷保护装置,由于雷击发生时网络线、电话感应到过电压,仍然会影响网络的正常运行,甚至彻底破坏网络交换系统。网络传输线主要使用的是光纤和双绞线。其中光纤不需要特别的防雷措施,但若室外的安装光纤是架空的,那么需要将光纤的金属部分接地。而双绞线屏蔽效果较差,因此感应雷击的可能性比较大,应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中,屏蔽线槽应良好接地。

在信号线路上安装信号防雷器,对防感应雷是一种行之有效的办法。对于电话交换系统,可在电话线信号线进入到交换机架之前安装TD-HC-RJ11;控制柜的RS232信号入口处安装TD-HC-RS485/2,工作电压为5V;信号防雷器的选型应综合考虑工作电压、传输速率 接口形式等。所有防雷器均应良好接地。

2.2.3机房等电位连接

机房应设置均压环,将机房内所有金属物体,包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳以及所有进出大楼的金属管道等金属构件进行电气连接,并接至均压环上,以均衡电位。机房均压环示意图如图5所示:

 

需要注意的是机房均压环一般需设置对称两处与地网可靠连接,如果条件不许可,需相应加大与地网连接线(铜线)的截面积,一般截面积S≥50mm。

2.3接地系统

接地是防雷的重要组成部分是防雷装置的基础,使雷电流更好的泻入大地,为保证机房或系统的接地阻值,还应尽量减小引下线的电阻值。依据防雷规范要求,此次引下线选用载面积为50平的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和引下线的具体路由,在施工时以尽可能的减少引下线的长度。通过增大导线载面和减小引下线长度的措施,来尽量减小接地引线的电阻值。

1、垂直接地体材料

垂直接地体可采用烧制型TD-HC-02M非金属接地体、铜包钢接地棒、铜材、热镀锌钢材(钢管、圆钢、角钢、扁钢)、离子接地棒、锌包钢或其它新型接地材料。

2、水平接地体材料

水平接地体一般采用纯铜线、镀铜线、热镀锌扁钢、锌包钢等。

3、接地材料有以下要求:

a、采用热镀锌钢管时,钢管壁厚不小于3.5m;

b、采用热镀锌角钢管,角钢不小于50mm*50mm*5mm;

c、采用热镀锌扁钢时,扁钢不小于40mm*4mm;

d、采用热镀锌圆钢时,圆钢直径不小于8m;

e、非金属接地模块分为烧制型与压制型,常用规600mm*150mm*100mm,

f、铜包钢接地棒,镀铜厚度;≤0.25mm,ф16*1500mm型号:YBD-01B

g、离子接地棒时,YBD-Lф50*1500mm

h、采用物理降阻剂时,电阻率R=0.45,降阻率在60-95%之间,石墨含量70%,型号:TD-HC-Z25与TD-HC-Z10

4、地网施工布置

地网布置依据地形设计为 L型、口型、一字、H型或圆型。

5、地网挖掘

接地地网挖掘深度大于0.8米,根据土壤如:石头、沙土、建筑垃圾、黄土等情况,北方城市一定要达到冻土层以下。

6、焊接与防腐处理

接地体(线)的连接应采用焊接,焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度,常见的焊接分为:电焊与放热焊接。焊接不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷,焊接处的药皮敲净后,刷沥青做防腐处理。
   采用搭接焊时,其焊接长度如下:1)镀锌扁钢不小于其宽度的2倍,三面施焊。(当扁钢宽度不同时,搭接长度以宽的为准)。敷设前扁钢需调直,煨弯不得过死,直线段上不应有明显弯曲,并应立放。2)、镀锌圆钢焊接长度为其直径的6倍并应双面施焊(当直径不同时,搭接长度以直径大的为准)。3)镀锌圆钢与镀锌扁钢连接时,其长度为圆钢直径的6倍。4 )镀锌扁钢与镀锌钢管焊接时,为了连接可靠,除应在其接触部位两侧进行焊接处,还应直接将扁钢本身弯成弧形与钢管焊接

3、降阻剂与水按1:(0.5~1)比例在容器内搅拌均匀成

浆体状,否则影响降阻效果和防腐蚀效果;

4、将搅拌均匀的降阻剂敷于接地沟或孔内,将金属接地体包裹均匀,6~12小时后封土夯实。在敷设过程中,不得将泥沙等杂物接触金属接地体或混入降阻剂中。

5、对于深井接地,通常井深由找到电阻率低的地层或地下水来决定,一般达数十米。施工时用专用机械钻孔,孔径为100~200mm。金属接地体一般采用φ50×3.5mm的钢管,用压力将调制好的降阻剂注入管内,使降阻剂从内到外两侧包围钢管并充实整个接地深井。有时要配以局部爆破,炸松四周土壤,以填充降阻剂,扩大降阻效果。

        

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