大伙房水库远程视频监控系统防雷装置设计

高 峰,庞 毅,赵 琳

(辽宁省水利水电科学研究院,沈阳 110003)

大伙房水库位于辽宁省抚顺市境内,是一座以防洪、城市供水和灌溉为主,兼顾发电和养鱼等综合水利枢纽工程。水库于 1958年建成后,对浑河及辽河流域的防洪、城市供水、灌溉等方面起到了非常重要的作用。2002年 5月水利部以水总[2002]176号文批准,同意对大伙房水库进行除险加固,远程视频监控系统是此次除险加固工程重要组成部分。

1 远程视频监控系统

大伙房水库远程视频监控系统建设监控中心 1处,分控中心 1处,视频监控点 11处。

监控中心设在水库调度楼内,分控中心设在集控楼内,视频监控点分别位于主坝左右岸、一副坝、二副坝、三副坝、主溢洪道下游、第一非常溢洪道下游、集控楼、集控楼广场、输水洞出口和入口。利用光缆实现监控中心、分控中心、各视频监控点的视频信号的传输。

2 防雷系统

由于水库所在地多为空旷、地势较高处,所以视频监测系统非常容易遭到雷电的攻击,可以说,防雷系统的好坏,是影响视频监控系统可靠性、稳定性极其重要的环节。

2.1 接地

大伙房水库坝址所在地属于低山丘陵区,两岸山体所处岩性较为单一,接地体的建设需要大量开挖岩石、大量回填黏土,难度非常大,为使系统防雷效果达到最好,采用 4组 8根铜包钢接地极顺着视频监控杆混凝土基础,以直线形式构成,每根接地极为Φ17.2×1.5 m,接地极间隔5 000 m m。

土建施工时开挖至地面以下1 000 m m处,以 4×40镀锌扁钢为水平接地极,每间隔5 000 m m设一组铜包钢接地极,先在其位置再深挖1 000 m m,打入尖端接地极,再用同轴连接器连接第二根平头接地极,再将其打入地面以下4 000 m m处,按此方法完成共 4组垂直接地极后,与水平接地极可靠焊接,并涂防锈漆。

将化学降阻剂按配比说明搅拌均匀,待其即将凝固时,迅速倒入接地极坑内,待其完全凝固后回填土方并夯实,回填前测量接地电阻。

将扁钢带一端距地面1 000mm处与水平接地极中心可靠焊接,回填并夯实。另一端与电缆保护管可靠焊接,再将固定在监控杆上的电缆保护管顶端与扁钢焊接,将扁钢引至杆顶处与 Φ20的白钢避雷针焊牢后涂沥青保护。焊接时搭接长度为接地极宽度的二倍,并至少三面焊接,焊接处涂防腐剂。见图 1。

图 1 接地体施工示意图

各视频监控点土建施工结束后,分别对各接地体电阻进行测量,结果各接地体电阻值均 ＜3.5Ω,符合《水利水电工程通信设计技术规程》中接地电阻 ＜4Ω的规定。各视频监控点接地体电阻值见表 1。

表 1 视频监控点接地体电阻值表

根据地形地质条件及进水口布置要求,取水口位于猴山水库主坝上游150 m右岸山坡上,取水口后接引水隧洞,洞线长6.36 k m。此方案需在引水隧洞进水口附近另外修建一条支洞通往坝下来进行环境供水和农业灌溉供水。此方案工程投资约 1.0亿元。

通过分析,第一条线路具有建筑物布置合理、临时占地少、工艺简单、便于施工和运行管理、工程投资较低的特点,是经济合理的线路,因此推荐经引水坝段接隧洞方案。

2.2 线路防雷

由于大伙房水库远程视频监控系统中视频监控点数量多、分布范围广、数据传输距离远,所以精心设计了线路防雷,以达到最佳的防雷效果。

系统中最近的视频监控点距监控中心约100 m,最远的监控点则约有2 000 m,为了使线路的避雷效果达到最好,整个系统的数据、图像传输全部采用光缆传输。在施工中各监控点间的传输线路全部采用穿管地埋方式敷设,护管采用厚壁镀锌钢管,以保证屏蔽效果;管路中进行多点接地,以镀锌钢管或角钢为接地原材料,每隔 5～10m设垂直接地体 1根,接地体长度为 1.5～2.0 m,与护管可靠焊接,并涂沥青作防锈处理[1]。另外,在视频监控点的室外防水仪表箱内安装了具有浪涌识别功能的电源浪涌防雷器和视频电缆浪涌防雷器,将设备与通讯线路有效的隔离开来,最大限度降低雷电的危害。

2.3 系统供电

各视频监控点的供电方式采取就近取电原则,这样降低了由电源电缆引入雷电和电网工频干扰的几率。

各点电源均取自可靠的交流回路单独供电,避免与电动机、闸门启闭机等大型用电设备共用电源,电源线采用屏蔽电缆并且在取电处安装了中心串连式电源浪涌防雷箱,线路敷设方式与线路避雷同光缆。

2.4 室内接地及用电

视频监控中心接地电极埋设在调度楼楼后内侧,采用联合接地方式,使用截面面积为22mm2的钢软绞线把各个电极连接起来构成接地母线,从而消除各种接地之间的电位差。设备的保护接地和工作接地均从接地总汇线汇集上引,防止通过布线引入机房的随机接地。

在调度楼内设工频不间断电源系统,除了配备交流220 V直通供电线路外,还配备一套 U P S集中供电线路,由大型U P S单独供电,负责为整个监控中心设备供电,并安装中心串连式电源浪涌防雷箱,作为次一级电源防雷保护,使整个系统的防雷抗干扰能力大大增强。

3 结 语

防雷工程是一项系统工程,要求将外部和内部防雷装置统一考虑,采用任何一种单一的防雷器件都很难保证整个系统的安全,必须采取综合防护的措施,对症下药才能将雷害减少至最低限。

本工程于 2006年 3月开工,6月初系统建设完成并投入运行,经过 2006～2007年汛期的使用,经受住雷雨天气的考验,保护了系统的硬件设备,防雷系统作用效果显著。

[1] 马涛,等.汤河水库大坝安全监测系统防避雷方案设计[J].东北水利水电,2004,22(09):15-16.