浅谈某泄水闸接地系统设计.pdf

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1、!!!兰垒篁!塑!叁篁!!!塑!鋈墼壅垫：垄型三堡浅谈某泄水闸接地系统设计■田荔丽一广州市水务规划勘测设计研究院，广州广东510640摘要：本文针对某拦河坝泄水闸的工作特点及出现的问题，分析原因，并论述防雷接地的重要性及难点。结合泄水闸的布置及水工建筑结构情况，根据国家相关工程规范的要求，确定接地电阻值(限值)，设计泄水闸接地网并计算接地电阻的数值。关键词：接地接地电阻自然接地体人工接地体1工程背景概况本泄水闸在旧闸上原址重建。泄水闸的河道两岸均为农田或林地，周围地势平坦且无较高建筑物，经常容易受到雷击。旧闸启闭机室的装饰屋面亭角曾被雷击击中。旧水闸(

2、启闭形式为卷扬机)在2003年对泄水闸的自动化控制系统进行升级改造。在闸门两侧加装行程检测及位置控制装置，更换继电器式控制方式，采用小型PLC模块控制，通过双绞线与管理房的控制室计算机联络。但系统升级改造后一直未投入正常使用。出现下列问题：1)控制信号稳定性差，时好时坏。由于闸门的行程检测信号不能准确反映真实数据，导致管理人员不敢远程操作泄水闸闸门的启闭。2)启闭机室现地控制箱内PLC的电源模块在雷雨天(尤其是雷闪电鸣过后)被烧坏，一年需要更换几次。3)室外新装的监视摄像机容易被雷击击中。同时视频信号畸变严重，传回至控制室的图像受干扰较大，清晰度很差。

3、2问题分析针对上述问题与结合当地自然情况，分析出现问题原因可能有：2．1结构原因旧闸坝于1966年开始修建，1970年7月建成投入使用。旧闸共设有36个闸孔。闸顶设有双曲拱工作桥。闸坝建筑采用重力式浆砌石结构，由于地质条件好，基础为天然基础。闸室上游设有粘土铺盖，铺盖面厚砂石垫层。旧闸的土建结构内部较少钢筋或金属构件，自身电阻率较高，无法利用自身的自然接地体组成接地网络。特别是在闸室底板水下部分，均为纯沙石材料，电阻率极高。因为建设时期条件受限，原设计并未考虑在闸室底板铺设人工接地体，即在旧闸的闸室基础没有接地网。闸表6NA—BW的保水性能和吸水率指标

4、失水率吸水率(％)NA—BW固结体(容重485kg／m3)0。404，ONA—Bw固结体(容重395kg／m3)0．456．0NA—BW固结体(容重265kg／m3)0．486．5由表6结果可知，采用容重265(酋485kg／m3的NA一13W可以达到ASTMC309--89养护剂标准要求的保水性能(小于0．55kg／m2)，相应固结体的吸水率为4％@6．5％，可以有效保证使用后混凝土表面水分以及雨水对NA—BW的保温性能的损害。4NA—BW的使用方法(1)混凝土表面及四周所需的保温材料厚度可按以下公式确定：。0．5Hk(Tb—Tq)0i2弋瓦=可式中

5、：8i为保温材料的厚度，m；H为结构物(浇筑块)厚度，m；ki、x义为保温材料、混凝土的导热系数，W／(m·K)；Tb为混凝土表面温度，℃；Tq为混凝土施工3—5d后大气平均温度，℃；Tmas为混凝土中门启闭机室采用砖混结构，基础圈梁架在浆砌石的闸顶上。卷扬启闭机在室内地板安装地角螺栓。在水上部分闸门启闭机室的墙壁四周，布置有一圈人工接地线(热镀锌扁钢)，与底板圈梁连通，并与电机地角螺栓连接，构成旧闸的接地网。启闭机室屋面为中式仿古型式，布置琉璃瓦、屋脊及挑檐。在屋脊布置接闪带，利用扁钢作引下线与室内人工接地电气连通。事实上，旧闸的防雷接地措施未能起到

6、相应的作用。首先，接地极是指埋入地中并直接与大地接触的金属导体，接地网是有垂直和水平接地极组成兼有散流和均压作用的水平网状接地装置。旧闸从严格意义上没有接地网格，启闭机室底板的自然接地体圈梁与人工接地体组成的网格均在地面以上，悬空在闸坝顶，只能作为辅助接地的均压环(作等电位联结)。其次，屋面上防雷装置接闪带(避雷带)没有完全覆盖易受雷击的部位，如挑檐、斜屋脊等。又因接地网欠缺，引下线不畅通，接地电阻大，致使雷电流、雷击电磁脉冲涣散速度慢，致使闪电雷击很容易击中屋面尖端部位。旧闸接地网的缺失是导致一系列问题发生的主要原因。2．2其它原因只要不发生接地故障

7、，电阻大、接地效果差对配电系统的影响没有对控制系统的大。控制核心元件PLC模块、闸门行程检测传感器对感应电磁脉冲、对电压波动非常敏感，尤其是模拟量信号(0～5V或4—20mA)容易失真。旧闸启闭机室与管理楼有～定距离(超过90米)，采用普通双绞线通信，信号容易衰减。室外竖立的摄像头有金属导体，容易引雷，加上接地不畅电阻较大，常被雷击击坏。室外的电缆及控制线，线芯均为金属铜材料，埋设在浅层地下。当雷电天气时，雷击电磁波脉冲沿着金属导体进入室内控制或配电单元，对相关设备进行冲击，造成设备故障。3泄水闸及建筑物的接地设计3．1重建泄水闸概况泄水闸采用开敞式宽

8、顶堰结构，共设19孔闸门，总宽276．5m，两端各2孔为东、西电站进水闸，每孔净宽为9．5m，