水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷措施研究

李正厚

（杭州臨安自來水有限公司，浙江 臨安 311300）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)以及顯示技術(shù)被廣發(fā)的應(yīng)用到了我們的生產(chǎn)和生活當(dāng)中。目前在我國的水廠自動(dòng)化系統(tǒng)中普遍使用的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是在計(jì)算機(jī)可編程PLC或者是IPC技術(shù)基礎(chǔ)上，完成過程控制、數(shù)據(jù)采集以及信息的傳送等環(huán)節(jié)和工作。但是這些設(shè)備在運(yùn)行的過程中就會(huì)將大大降低對于瞬間過電壓的承受力，使水廠遭受雷電損害。因此，采取有效的措施對水廠自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行防雷是十分有必要的。

1 瞬間過電壓的產(chǎn)生

在毫秒和微妙之內(nèi)出現(xiàn)的尖峰沖擊電壓就是我們所謂的瞬間過電壓，有兩種途徑可以產(chǎn)生瞬間過電壓，一種是雷擊，一種是電氣的開關(guān)動(dòng)作。

首先，一般情況下，建筑物的避雷網(wǎng)的作用僅僅是保護(hù)構(gòu)筑物自身不遭受雷擊，當(dāng)雷電對電源的輸入線進(jìn)行直擊的時(shí)候，線路上的各種電力避雷器或者是保護(hù)間隙都無法對線和線進(jìn)行有效的控制，雷電就睡通過電源線而進(jìn)行傳輸，從而損害設(shè)備。此外，雷電還會(huì)以一種感應(yīng)的方式和信號線以及電源進(jìn)行偶合，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

其次，導(dǎo)體上的電流在流動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生一種磁場存儲(chǔ)能量，這種能量和導(dǎo)線的長短以及電流的大小是成正比的，當(dāng)對大負(fù)荷的電器設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生瞬間電壓，從而導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

2 瞬間過電壓的危害

瞬間過電壓的產(chǎn)生能夠使水廠中電子設(shè)備的數(shù)據(jù)或者是訊號在存儲(chǔ)和傳輸方面受到影響，嚴(yán)重的就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失，讓水廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的電子設(shè)備出現(xiàn)暫時(shí)癱瘓或者是錯(cuò)誤操作的情況。從而大大的降低電子設(shè)備的使用壽命，甚至?xí)霈F(xiàn)設(shè)備或者是元器件的燒毀，給水廠的工作和生產(chǎn)帶來巨大的損失。

一般情況下，水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)的電源線、網(wǎng)絡(luò)線等都在電纜溝里鋪設(shè)，控制站也被放置在構(gòu)筑物內(nèi)，這樣水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)遭受雷擊的概率就比較的小。這個(gè)情況下，水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)所要防范的就是感應(yīng)雷，據(jù)調(diào)查顯示，在計(jì)算機(jī)的雷擊故障中，這種感應(yīng)雷的電波侵入占到了80%以上，感應(yīng)雷主要是通過天饋線以及電源線而對通訊模板或者是電源模板進(jìn)行損害，從而使水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)不能正常的進(jìn)行工作。

3 水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷措施

3.1 對瞬間過電壓進(jìn)行處理

水廠在進(jìn)行配電系統(tǒng)安裝的時(shí)候就已經(jīng)將氧化鋅避雷器以及有閥型避雷針安裝在了高壓進(jìn)線和低壓進(jìn)線上，水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)仍然能夠遭受電擊的原因，是因?yàn)檫@些防雷設(shè)備的是對電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，而這些設(shè)備對于過電壓的耐受能力卻很低。此外，一般避雷器在啟動(dòng)的過程中會(huì)存在很多的分散電容，而且電壓也會(huì)比較的高，高壓和分散電容都會(huì)被加到水廠自動(dòng)化設(shè)備的殘壓上，從而造成水廠自動(dòng)化設(shè)備的損害。

在對瞬間過電壓進(jìn)行處理的時(shí)候，單級保護(hù)或者是單一器件已經(jīng)不能夠?qū)ψ詣?dòng)化設(shè)進(jìn)行保護(hù)，應(yīng)該采取多級保護(hù)的手段和措施。首先，在變壓器的兩側(cè)安裝第一層的保護(hù)，對外線產(chǎn)生的瞬間過電壓進(jìn)行有效的泄放。在各個(gè)專用的隔離變壓器前設(shè)置第二層保護(hù)，對配電線路、用電設(shè)備以及第一線的過電壓進(jìn)行泄放。其次，對于許多有條件的水廠來說，在對自控系統(tǒng)進(jìn)行安裝的時(shí)候從總的配電柜開始就實(shí)行單獨(dú)布排電源線，避雷器要和電氣設(shè)備相靠近，避免由電波侵入而產(chǎn)生的全反射。各級電壓的啟動(dòng)要根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)來設(shè)定。

3.2 對避雷器進(jìn)行選擇，合理安排避雷器的布線

良好功能的避雷器不僅不會(huì)對需要保護(hù)的線路或者是設(shè)備產(chǎn)生造成中斷和干擾，還且還具有良好的特性。首先具有較強(qiáng)的高電流承受能力。其次能夠把瞬間過電壓的電壓降到自控設(shè)備的承受能力范圍內(nèi)。

在對避雷設(shè)備進(jìn)行安裝布線的時(shí)候，將線路的圈數(shù)和連接線的長度盡量的減小，對每組的連接線進(jìn)行捆綁，讓導(dǎo)線的磁場抵消。此外，如果連接線太長，就需要額外多加一組連接線并對其進(jìn)行捆綁，讓兩組上的電感電流保持均衡。

3.3 進(jìn)行合理的接地

在水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷措施中，接地是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。水廠中的接地包括配電系統(tǒng)設(shè)備接地、構(gòu)筑物接地以及計(jì)算機(jī)自控設(shè)備接地。如果接地工作做得不好，就會(huì)對自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的危害。

據(jù)調(diào)查顯示，目前我國水廠的三大接地網(wǎng)是相互分開的。這種分開接地的方式有很多的優(yōu)勢。首先，在一個(gè)水廠中，通常都是在用電設(shè)備的配電系統(tǒng)中使用一個(gè)接系統(tǒng)，電的高低壓情況復(fù)雜，很多時(shí)候零線的電力不為零。這個(gè)時(shí)候如果再采取聯(lián)合接地的方式，那么就會(huì)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接地電位不斷提高，造成反擊現(xiàn)象。其次，很多水廠在修建的時(shí)候，沒有充分的考慮到弱電設(shè)備，尤其是計(jì)算機(jī)設(shè)備，并且它們的設(shè)備地和接閃地已經(jīng)成為了分開設(shè)置的狀態(tài)。最后，當(dāng)水廠要進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)備的增加的時(shí)候，如果要使之和構(gòu)筑物相接，這個(gè)時(shí)候采用聯(lián)合接地就會(huì)造成很大的接地成本，并且在聯(lián)合接地的時(shí)候會(huì)受到很多因素的限制。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)對瞬間過電壓缺乏較強(qiáng)的承受能力，再加上控制系統(tǒng)中的各種配電線路被鋪設(shè)到了水廠的各個(gè)環(huán)境中，這種情況下，任何一種簡單的、單一的避雷設(shè)備或者是防雷措施都不能夠很好的保證水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行，所以，水廠必須要采用多級保護(hù)的方式，綜合考慮各種影響因素，以便更好的做好防雷工作，保障水廠的正常的生產(chǎn)工作。

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