水厂自动化系统的防雷措施研究

李正厚

（杭州临安自来水有限公司，浙江 临安 311300）

随着科学技术的发展，计算机技术、通讯技术、控制技术以及显示技术被广发的应用到了我们的生产和生活当中。目前在我国的水厂自动化系统中普遍使用的监控网络是在计算机可编程PLC或者是IPC技术基础上，完成过程控制、数据采集以及信息的传送等环节和工作。但是这些设备在运行的过程中就会将大大降低对于瞬间过电压的承受力，使水厂遭受雷电损害。因此，采取有效的措施对水厂自动化系统进行防雷是十分有必要的。

1 瞬间过电压的产生

在毫秒和微妙之内出现的尖峰冲击电压就是我们所谓的瞬间过电压，有两种途径可以产生瞬间过电压，一种是雷击，一种是电气的开关动作。

首先，一般情况下，建筑物的避雷网的作用仅仅是保护构筑物自身不遭受雷击，当雷电对电源的输入线进行直击的时候，线路上的各种电力避雷器或者是保护间隙都无法对线和线进行有效的控制，雷电就睡通过电源线而进行传输，从而损害设备。此外，雷电还会以一种感应的方式和信号线以及电源进行偶合，也会导致设备的损坏。

其次，导体上的电流在流动的时候，就会产生一种磁场存储能量，这种能量和导线的长短以及电流的大小是成正比的，当对大负荷的电器设备进行开关操作的时候，就会产生瞬间电压，从而导致设备的损坏。

2 瞬间过电压的危害

瞬间过电压的产生能够使水厂中电子设备的数据或者是讯号在存储和传输方面受到影响，严重的就会出现数据的丢失，让水厂自动化系统中的电子设备出现暂时瘫痪或者是错误操作的情况。从而大大的降低电子设备的使用寿命，甚至会出现设备或者是元器件的烧毁，给水厂的工作和生产带来巨大的损失。

一般情况下，水厂的自动化系统的电源线、网络线等都在电缆沟里铺设，控制站也被放置在构筑物内，这样水厂的自动化系统遭受雷击的概率就比较的小。这个情况下，水厂的自动化系统所要防范的就是感应雷，据调查显示，在计算机的雷击故障中，这种感应雷的电波侵入占到了80%以上，感应雷主要是通过天馈线以及电源线而对通讯模板或者是电源模板进行损害，从而使水厂的自动化系统不能正常的进行工作。

3 水厂自动化系统的防雷措施

3.1 对瞬间过电压进行处理

水厂在进行配电系统安装的时候就已经将氧化锌避雷器以及有阀型避雷针安装在了高压进线和低压进线上，水厂的自动化系统仍然能够遭受电击的原因，是因为这些防雷设备的是对电气设备进行保护，而这些设备对于过电压的耐受能力却很低。此外，一般避雷器在启动的过程中会存在很多的分散电容，而且电压也会比较的高，高压和分散电容都会被加到水厂自动化设备的残压上，从而造成水厂自动化设备的损害。

在对瞬间过电压进行处理的时候，单级保护或者是单一器件已经不能够对自动化设进行保护，应该采取多级保护的手段和措施。首先，在变压器的两侧安装第一层的保护，对外线产生的瞬间过电压进行有效的泄放。在各个专用的隔离变压器前设置第二层保护，对配电线路、用电设备以及第一线的过电压进行泄放。其次，对于许多有条件的水厂来说，在对自控系统进行安装的时候从总的配电柜开始就实行单独布排电源线，避雷器要和电气设备相靠近，避免由电波侵入而产生的全反射。各级电压的启动要根据自动化系统来设定。

3.2 对避雷器进行选择，合理安排避雷器的布线

良好功能的避雷器不仅不会对需要保护的线路或者是设备产生造成中断和干扰，还且还具有良好的特性。首先具有较强的高电流承受能力。其次能够把瞬间过电压的电压降到自控设备的承受能力范围内。

在对避雷设备进行安装布线的时候，将线路的圈数和连接线的长度尽量的减小，对每组的连接线进行捆绑，让导线的磁场抵消。此外，如果连接线太长，就需要额外多加一组连接线并对其进行捆绑，让两组上的电感电流保持均衡。

3.3 进行合理的接地

在水厂自动化系统的防雷措施中，接地是一个十分重要的环节。水厂中的接地包括配电系统设备接地、构筑物接地以及计算机自控设备接地。如果接地工作做得不好，就会对自动化系统产生巨大的危害。

据调查显示，目前我国水厂的三大接地网是相互分开的。这种分开接地的方式有很多的优势。首先，在一个水厂中，通常都是在用电设备的配电系统中使用一个接系统，电的高低压情况复杂，很多时候零线的电力不为零。这个时候如果再采取联合接地的方式，那么就会将计算机系统的接地电位不断提高，造成反击现象。其次，很多水厂在修建的时候，没有充分的考虑到弱电设备，尤其是计算机设备，并且它们的设备地和接闪地已经成为了分开设置的状态。最后，当水厂要进行计算机设备的增加的时候，如果要使之和构筑物相接，这个时候采用联合接地就会造成很大的接地成本，并且在联合接地的时候会受到很多因素的限制。

4 结束语

综上所述，由于水厂的自动化系统对瞬间过电压缺乏较强的承受能力，再加上控制系统中的各种配电线路被铺设到了水厂的各个环境中，这种情况下，任何一种简单的、单一的避雷设备或者是防雷措施都不能够很好的保证水厂自动化系统的安全运行，所以，水厂必须要采用多级保护的方式，综合考虑各种影响因素，以便更好的做好防雷工作，保障水厂的正常的生产工作。

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