水利工程电气自动化系统防雷措施的应用

张广宁

摘要：电气自动化系统的应用可有效提升水利工程的管理水平，并能够提供更为准确水利工程相关数据与信息，但由于我国很多水利工程位于山区、空旷地带等雷电高发地区，电气自动化系统很容易因此受到雷击威胁，为尽可能降低这一威胁、推动水利工程电气自动化系统建设更好发展，正是本文围绕系统防雷措施开展具体研究的原因所在。

关键词：水利工程;电气自动化系统;防雷

1 常见的电气自动化系统防雷措施

1.1 应用 TVS 管

TVS 管也被称作瞬态电压抑制器，其本质上属于一种二极管形式的高效能保护器件，在两极受到反向瞬态高能量冲击时吸收高达数千瓦的浪涌功率属于其主要原理，这就使得TVS 管可较好保护电子线路中的精密元器件，而由于 TVS 管具备漏电流低、响应时间快、击穿电压偏差小、瞬态功率大、箝位电压较易控制、体积小、无损坏极限等特点，这就使得其能够较好满足水利工程电气自动化系统防雷需要，在信号及电源线上、信号线及系统接地间设置 TVS 管属于较为典型的应用方式，不仅能够实现电气自动化设备的有效防雷，而且对系统噪音带来的影响、引发的失灵问题也能够得以较好避免，图 1 为应用 TVS 管的典型防雷方案。

1.2 采用 UPS 不间断电源

UPS 电源具备较为优秀的稳压能力，这使得其能够在一定程度上实现线路中入侵突变电流或突变电压的抑制和净化，水利工程电气自动化系统的精密元器件自然能够由此得到较好保护。而如果出现因雷击事故引发的断电情况，UPS 电源能够经过逆变器为电气自动化系统提供一定时间的持续电源供给，电气自动化系统结合 UPS 电源发送的信号将完成系统保护、不能保存数据的处理，电气自动化系统损坏、数据丢失的可能性由此将降到最低。值得注意的是，UPS 电源的应急供电时间长短与其电源容量有关，水利工程电气自动化系统可根据自身系统结构和数据特点，选择适当的后备电池容量，确保系统可靠运行。

1.3 做好接地和屏蔽

对于水利工程电气自动化系统的接地来说，可与动力装置共用接地网并尽可能与防雷接地网直接连接，围绕机房敷设环形接地母线并在中控室敷设均压带也能够有效提升接地的防雷能力。水利工程的调度室或中控室内往往存在需要另设接地网的特殊设备，这类特殊设备可通过放电器或击穿保险器连接工程地网与其接地网，正常时隔离、雷击时均衡电位目标可由此实现，同时还需要遵循业界规程严格开展水利工程电气自动化系统防雷的接地处理。

屏蔽可有效降低水利工程电气自动化系统受到的雷电电磁干扰，调度室或中控室的金属地板、建筑钢筋便需要焊接形成等电位法拉第笼。部分水利工程自动化系统设备对屏蔽存在较高要求，这种情况下需要在中控室敷设金属屏蔽网，机房内环行接地母线则需要与金属屏蔽网实现多点连接。对于电气自动化系统相关的架空电力线来说，其由站内终端杆引下后应更换为屏蔽电缆，室外通信电缆则需要采用屏蔽层两端接地的屏蔽电缆。值得注意的是，电缆在进入室内前需要在 0.6m 以上埋地深度下水平埋地 10m 以上，非屏蔽电缆同样应水平埋地 10m 以上且需要穿镀锌铁管。

2 水利工程电气自动化系统的防雷措施

2.1 瞬态电压抑制器TVS 管应用

瞬态电压抑制器 TVS 管可以根据电气自动化系统受到雷击后以10-12 秒量级的速度把TVS 管两级的高抗组转变为抵抗组，通过转变抗组把雷击所产生的浪涌功率消化掉，并达到较好的保护电气自动化设备器件的目的。因此，瞬态电压抑制器TVS 管在服务水利工程电气自动化系统电子设备时，能够有效的起到保护过压的作用。

2.2 UPS 过电压保护

UPS过电压保护措施是水利工程电气自动化系统防雷措施当中一个较为常见的防护措施。通过笔者对UPS过电压保护措施的研究来看，只装有压敏电阻的UPS，在某种情况下是不能满足水利工程电气自动化系统对防雷的要求的，所以笔者指出在电气自动化系统防雷措施保护当中可以使用四级保护模式，也就是使用由三极气体放电管、压敏电阻、限流模塊和TVS 管所组成的四级保护措施。通过利用四级保护措施来保护电气自动化设备不受雷电的攻击，提高工程电气自动化系统设备的安全稳定运行。

2.3 三合一防雷器应用

三合一防雷器，也称组合防雷器、是指监控系统中摄像机端的集视频防雷和电源防雷为一体的防雷设备，在使用三合一防雷器时一定要做好防雷器与地面的接地连接。应用三合一防雷器对水利工程电气自动化系统进行雷电防护，不仅可以达到非常好的防护效果而且还能够有效的满足室内外监控设备对于防护电磁脉冲击的要求。

2.4 接地和屏蔽

在进行接地时，应结合工程的实际情况尽可能的来降低接地电阻，以满足设计接地阻值要求，在进行屏蔽时则应把屏蔽网与接地母线按照均匀多点的方式进行连接，以保护水利工程电气自动化系统免受雷电电磁的冲击和破坏，总之接地和屏蔽防雷措施是防止水厂水利工程电气自动化系统免受雷电攻击的有效措施。

3 结论

综上所述，随着自动化系统在水利工程当中应用的不断深入，水利工程运行也越来越趋于自动化和智能化，精密的智能化电气设备在促进水利工程的运行效率和运行质量的同时，也使得设备出现故障的频率有所增加，其中雷击是导致电气自动化设备出现故障的一个非常关键因素。对此，文章就如何预防雷击对电气自动化系统的破坏进行了分析，其实质是为了阐明水利工程电气自动化系统防雷电措施的重要性和为工作人员更好的制定防雷措施提供有价值的参考。

参考文献

[1]郑 平 . 分析三岔河引子渡提水工程电气自动化系统防雷措施 [J]. 低碳世界，2017（31）：70～71.