防雷技术在自动化系统建设管理中的应用与思考

陈必平　朱晓萍

连云港市石梁河水库管理处，江苏 连云港 222323

摘 要：雷电是自然界中极为壮观的声、光、电现象，它的巨大能量众所周知，每年因雷电造成的直接损失就高达数亿元，雷电的防护问题一直为人们所关注。本文着重介绍防雷技术在自动化建设管理中的应用情况及深刻体会与建议。

关键词：防雷技术工程管理应用思考

1系统简介

石梁河水库位于新沭河中游，苏鲁两省的赣榆、东海、临沭县三县交界处，水库于1958年开工兴建，1962年建成。是一座具有防洪、灌溉、供水、发电、水产养殖、旅游等综合功能的大（二）型水库。南、北泄洪闸自动化控制系统，采用先进的测控、通讯技术及现代化设备，实现对闸门的各种运行参数、水、雨、工情等测报自动化，数据采集、信息传递网络化，对所有工程设施设备进行远程控制，并通过摄像机对工程上下游实时监控。计算机控制中心，实现了对石梁河水库水、雨、工情信息实施监控，并通过局域网实现远程监控、信息查询。中心WWW查询系统提供对全局综合性防汛、气象、水、雨、工情等的查询。

2系统分析与保护措施

2.1系统分析

2.1.1处控制中心

控制中心采用一台APC 3KVA UPS为中心机房交换机、服务器、监视器等设备供电，且程控交换机拥有1门外线和30门内线电话。接地采用日本进口4102地阻测试仪测得接地电阻R=2.2Ω; 控制中心地板下未安装网格铜带汇流排形成等电位连接；所有金属构件未与接地系统跨接；所有设备金属外壳未与机房地线系统可靠连接。

2.1.2 南泄洪闸主控室

主控室采取市电直接为室外摄像机、监控主机、监视器供电。外置摄像机位于南泄洪闸南桥堡顶端，四周较空旷，遭雷击的可能性较大，控制室向摄像机传输视频信号、信号控制，电源供给，需要对其加以保护。接地采用日本4102地阻测试仪测得接地电阻R < 1Ω；主控室地板下未安装网格铜带汇流排形成等电位连接；主控室内所有金属构件未与接地系统跨接；所有设备金属外壳未与地线系统可靠连接。

2.1.3 北泄洪闸主控室

主控室采用有1台山特1KVA的UPS为室内室外摄像机、监控主机、监视器供电。主控室设有内置摄像机、外置摄像机各一台，遭受雷击的可能性较大，主控室向摄像机传输视频信号、信号控制，电源供给，需对其加以保护。接地采用日本4102地阻测试仪测得接地电阻R < 1Ω；主控室地板下未安装网格铜带汇流排形成等电位连接；所有金属构件未与接地系统跨接；所有设备金属外壳未与地线系统可靠连接。

2.2 保护措施

雷电的产生是人类无法控制和阻止的，经过长期对其破坏性的探索和研究，已形成一套较成熟的预防保护措施。具体措施如下：

2.2.1建筑物防雷

对所有办公用房安装防直击雷的避雷带（针），另外根据需要将工程 建筑物周围的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

2.2.2电源系统防雷

主控室所有电源防雷保护均从电源柜输入端开始，逐层设置，逐层保护。电源柜输入端安装第一级电源防雷保护，对电源系统进行第一级保护，能耐受的最大雷电放电电流为140KA；后续的配电柜分别安装第二级电源防雷保护，能够进一步吸受干扰雷电波，如闸门开度仪、水位仪设备前端电源输入线上分别并联安装电源避雷器，对电源系统进行第二级保护；在监视器、摄像机等处串联安装电源防雷插座，对电源系统进行第三级保护。

2.2.3信号传输及通讯系统防雷

整个信号传输及通讯系统是现地控制系统、视频监视系统、集中控制系统的集成，各子系统的信号传输、通讯和工作方式也有差别，在容易遭受雷击、感应要求比较重要的I/O口输入端加装防浪涌保护器。

视频监视系统在视频传输线的两端分别安装视频信号避雷器，在控制线的两端安装控制信号避雷器。水位、闸门开度仪传感系统在每个水位、闸门开度仪传感器两端分别安装信号避雷器。

通常计算机网络系统设备的集成电路的耐压能力在100V以下，因此计算机管理信息系统中的交换机、服务器、网络集线器之前安装计算机信号电涌保护器，电话线路在接交换机之前安装信号电涌保护器，将可能由这些信号线进入机房的雷电消除。

2.2.4均压等电位防雷

对所有建筑物防直接雷地网、供电系统交流工作地（N线）、保护地（PE线）、计算机的信号地（逻辑地）等应共用一个接地体，以避免雷击时同一个设备的不同接地之间出现电位差，以保证设备及人身安全。

2.2.5其它设备防雷

在工程建设期间，对室外敷设的各种电缆，若条件允许，均使用防雷效果较好的屏蔽电缆，将屏蔽层两端接地，如有配线钢管两端也接地。另外，对办公区照明等供电设施，也必须要接地。

3几点建议

3.1立足实际，合理规划

要建成一个安全、可靠的自动化防雷系统，需要考虑多方面的因素，须熟悉工程所处周边环境、雷电发生的频率及强度、受保护设施的技术要求等，是一个复杂的系统工程。要立足工程实际，合理规划，统筹安排，才能建成一个有效、安全、可靠、实用的防雷系统。

3.2坚持防雷原则，做好等电位连接及过电压保护

要想真正做好自动化系统防雷保护工作，首先是将绝大部分雷电流直接闪引入地下泄散（外部保护）；其次是阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）；最后是限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。这三道防线，相互配合，各行其责，缺一不可。

要彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道，接地线都要通过过压保护器进行等电位连接，使它们达到电位相等，为雷电流提供低阻抗通道，使之迅速泄流入地。此外，雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重，还需从单纯一维防护（避雷针引雷入地称无源防护）转为三维防护（有源和无源防护）。

3.3避免重外轻内的防雷观念

过去，防雷主要是对高大建筑物及室外设备的防雷，随着电子通讯设备的大规模使用，以往的防护体系已不能满足电子设备的防雷要求。在做防雷保护时，要对工程设施设备做到全面综合的考虑，做好防直击雷，防感应雷电波浸入，防雷电电磁感应，防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等。这样才能在雷电来访时，避免造成不必要的损失。

3.4强化管理，注重防范

目前，虽然防雷经验和技术越来越成熟、完善，但还是不能完全控制和杜绝强雷电对工程设施的破坏。首先，从技术上进一步优化、完善防雷系统。其次，做好职工防雷知识及设备运用的培训，加强自动化设备的防雷安全。最后，从管理上下功夫，在强雷电发生时，尽量切断暂时不用的供电设备电源和通讯端口，避免引入雷电。在强雷电过后，要及时检查、恢复、更换防雷设备。对防雷系统应设有专人管理，以确保系统运行正常。

4结束语

随着新技术、新成果应用于自动化设备中，防雷保护方式也会不断发展和完善，有一些较成熟的防雷经验可供借鉴。应立足实际，认真分析，综合考虑，合理规划，统筹安排，才能建成一个有效、安全、可靠、实用的防雷系统。

参考文献：

1《关于连云港市石梁河水库防雷案介绍》、《中国计算机报》、《计算机世界》、互联网相关网站等。