防雷技術(shù)在自動化系統(tǒng)建設(shè)管理中的應(yīng)用與思考

陳必平　朱曉萍

連云港市石梁河水庫管理處，江蘇 連云港 222323

摘 要：雷電是自然界中極為壯觀的聲、光、電現(xiàn)象，它的巨大能量眾所周知，每年因雷電造成的直接損失就高達數(shù)億元，雷電的防護問題一直為人們所關(guān)注。本文著重介紹防雷技術(shù)在自動化建設(shè)管理中的應(yīng)用情況及深刻體會與建議。

關(guān)鍵詞：防雷技術(shù)工程管理應(yīng)用思考

1系統(tǒng)簡介

石梁河水庫位于新沭河中游，蘇魯兩省的贛榆、東海、臨沭縣三縣交界處，水庫于1958年開工興建，1962年建成。是一座具有防洪、灌溉、供水、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等綜合功能的大（二）型水庫。南、北泄洪閘自動化控制系統(tǒng)，采用先進的測控、通訊技術(shù)及現(xiàn)代化設(shè)備，實現(xiàn)對閘門的各種運行參數(shù)、水、雨、工情等測報自動化，數(shù)據(jù)采集、信息傳遞網(wǎng)絡(luò)化，對所有工程設(shè)施設(shè)備進行遠程控制，并通過攝像機對工程上下游實時監(jiān)控。計算機控制中心，實現(xiàn)了對石梁河水庫水、雨、工情信息實施監(jiān)控，并通過局域網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控、信息查詢。中心WWW查詢系統(tǒng)提供對全局綜合性防汛、氣象、水、雨、工情等的查詢。

2系統(tǒng)分析與保護措施

2.1系統(tǒng)分析

2.1.1處控制中心

控制中心采用一臺APC 3KVA UPS為中心機房交換機、服務(wù)器、監(jiān)視器等設(shè)備供電，且程控交換機擁有1門外線和30門內(nèi)線電話。接地采用日本進口4102地阻測試儀測得接地電阻R=2.2Ω; 控制中心地板下未安裝網(wǎng)格銅帶匯流排形成等電位連接；所有金屬構(gòu)件未與接地系統(tǒng)跨接；所有設(shè)備金屬外殼未與機房地線系統(tǒng)可靠連接。

2.1.2 南泄洪閘主控室

主控室采取市電直接為室外攝像機、監(jiān)控主機、監(jiān)視器供電。外置攝像機位于南泄洪閘南橋堡頂端，四周較空曠，遭雷擊的可能性較大，控制室向攝像機傳輸視頻信號、信號控制，電源供給，需要對其加以保護。接地采用日本4102地阻測試儀測得接地電阻R < 1Ω；主控室地板下未安裝網(wǎng)格銅帶匯流排形成等電位連接；主控室內(nèi)所有金屬構(gòu)件未與接地系統(tǒng)跨接；所有設(shè)備金屬外殼未與地線系統(tǒng)可靠連接。

2.1.3 北泄洪閘主控室

主控室采用有1臺山特1KVA的UPS為室內(nèi)室外攝像機、監(jiān)控主機、監(jiān)視器供電。主控室設(shè)有內(nèi)置攝像機、外置攝像機各一臺，遭受雷擊的可能性較大，主控室向攝像機傳輸視頻信號、信號控制，電源供給，需對其加以保護。接地采用日本4102地阻測試儀測得接地電阻R < 1Ω；主控室地板下未安裝網(wǎng)格銅帶匯流排形成等電位連接；所有金屬構(gòu)件未與接地系統(tǒng)跨接；所有設(shè)備金屬外殼未與地線系統(tǒng)可靠連接。

2.2 保護措施

雷電的產(chǎn)生是人類無法控制和阻止的，經(jīng)過長期對其破壞性的探索和研究，已形成一套較成熟的預(yù)防保護措施。具體措施如下：

2.2.1建筑物防雷

對所有辦公用房安裝防直擊雷的避雷帶（針），另外根據(jù)需要將工程 建筑物周圍的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。

2.2.2電源系統(tǒng)防雷

主控室所有電源防雷保護均從電源柜輸入端開始，逐層設(shè)置，逐層保護。電源柜輸入端安裝第一級電源防雷保護，對電源系統(tǒng)進行第一級保護，能耐受的最大雷電放電電流為140KA；后續(xù)的配電柜分別安裝第二級電源防雷保護，能夠進一步吸受干擾雷電波，如閘門開度儀、水位儀設(shè)備前端電源輸入線上分別并聯(lián)安裝電源避雷器，對電源系統(tǒng)進行第二級保護；在監(jiān)視器、攝像機等處串聯(lián)安裝電源防雷插座，對電源系統(tǒng)進行第三級保護。

2.2.3信號傳輸及通訊系統(tǒng)防雷

整個信號傳輸及通訊系統(tǒng)是現(xiàn)地控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)的集成，各子系統(tǒng)的信號傳輸、通訊和工作方式也有差別，在容易遭受雷擊、感應(yīng)要求比較重要的I/O口輸入端加裝防浪涌保護器。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)在視頻傳輸線的兩端分別安裝視頻信號避雷器，在控制線的兩端安裝控制信號避雷器。水位、閘門開度儀傳感系統(tǒng)在每個水位、閘門開度儀傳感器兩端分別安裝信號避雷器。

通常計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的集成電路的耐壓能力在100V以下，因此計算機管理信息系統(tǒng)中的交換機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)集線器之前安裝計算機信號電涌保護器，電話線路在接交換機之前安裝信號電涌保護器，將可能由這些信號線進入機房的雷電消除。

2.2.4均壓等電位防雷

對所有建筑物防直接雷地網(wǎng)、供電系統(tǒng)交流工作地（N線）、保護地（PE線）、計算機的信號地（邏輯地）等應(yīng)共用一個接地體，以避免雷擊時同一個設(shè)備的不同接地之間出現(xiàn)電位差，以保證設(shè)備及人身安全。

2.2.5其它設(shè)備防雷

在工程建設(shè)期間，對室外敷設(shè)的各種電纜，若條件允許，均使用防雷效果較好的屏蔽電纜，將屏蔽層兩端接地，如有配線鋼管兩端也接地。另外，對辦公區(qū)照明等供電設(shè)施，也必須要接地。

3幾點建議

3.1立足實際，合理規(guī)劃

要建成一個安全、可靠的自動化防雷系統(tǒng)，需要考慮多方面的因素，須熟悉工程所處周邊環(huán)境、雷電發(fā)生的頻率及強度、受保護設(shè)施的技術(shù)要求等，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。要立足工程實際，合理規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，才能建成一個有效、安全、可靠、實用的防雷系統(tǒng)。

3.2堅持防雷原則，做好等電位連接及過電壓保護

要想真正做好自動化系統(tǒng)防雷保護工作，首先是將絕大部分雷電流直接閃引入地下泄散（外部保護）；其次是阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)、信號線引入的過電壓波（內(nèi)部保護及過電壓保護）；最后是限制被保護設(shè)備上浪涌過壓幅值（過電壓保護）。這三道防線，相互配合，各行其責，缺一不可。

要徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，需要實行等電位連接，電源線、信號線、金屬管道，接地線都要通過過壓保護器進行等電位連接，使它們達到電位相等，為雷電流提供低阻抗通道，使之迅速泄流入地。此外，雷電以及操作瞬間過電壓造成的危害越來越嚴重，還需從單純一維防護（避雷針引雷入地稱無源防護）轉(zhuǎn)為三維防護（有源和無源防護）。

3.3避免重外輕內(nèi)的防雷觀念

過去，防雷主要是對高大建筑物及室外設(shè)備的防雷，隨著電子通訊設(shè)備的大規(guī)模使用，以往的防護體系已不能滿足電子設(shè)備的防雷要求。在做防雷保護時，要對工程設(shè)施設(shè)備做到全面綜合的考慮，做好防直擊雷，防感應(yīng)雷電波浸入，防雷電電磁感應(yīng)，防地電位反擊以及操作瞬間過電壓影響等。這樣才能在雷電來訪時，避免造成不必要的損失。

3.4強化管理，注重防范

目前，雖然防雷經(jīng)驗和技術(shù)越來越成熟、完善，但還是不能完全控制和杜絕強雷電對工程設(shè)施的破壞。首先，從技術(shù)上進一步優(yōu)化、完善防雷系統(tǒng)。其次，做好職工防雷知識及設(shè)備運用的培訓(xùn)，加強自動化設(shè)備的防雷安全。最后，從管理上下功夫，在強雷電發(fā)生時，盡量切斷暫時不用的供電設(shè)備電源和通訊端口，避免引入雷電。在強雷電過后，要及時檢查、恢復(fù)、更換防雷設(shè)備。對防雷系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有專人管理，以確保系統(tǒng)運行正常。

4結(jié)束語

隨著新技術(shù)、新成果應(yīng)用于自動化設(shè)備中，防雷保護方式也會不斷發(fā)展和完善，有一些較成熟的防雷經(jīng)驗可供借鑒。應(yīng)立足實際，認真分析，綜合考慮，合理規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，才能建成一個有效、安全、可靠、實用的防雷系統(tǒng)。

參考文獻：

1《關(guān)于連云港市石梁河水庫防雷案介紹》、《中國計算機報》、《計算機世界》、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)站等。