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一、 前言
    雷電是一種大氣自然現(xiàn)象，它引起的災(zāi)害算得上是自然界最為嚴(yán)重的一種，它的產(chǎn)生是目前人類無法控制和阻止的。

    按現(xiàn)有的雷電理論，雷擊從形式上來講，可分為直接雷擊和感應(yīng)雷擊兩種。直接雷擊會造成建筑物損壞并引起火災(zāi)事故，一般構(gòu)筑物避雷網(wǎng)只能保護(hù)其本身免受直擊雷損害。感應(yīng)雷擊（主要為雷電的靜電感應(yīng)作用、電磁感應(yīng)作用、放電時產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁脈沖、地電位反擊和雷電波入侵等）引起的過電壓，會沿架空導(dǎo)線、天線、電纜和金屬管線等通道進(jìn)入用戶設(shè)備，引起設(shè)備的損壞。雷擊也會通過以下兩種方式破壞電子設(shè)備：①直擊到電源入線，經(jīng)電源線進(jìn)入而損害設(shè)備，因電力線上安裝的各種保護(hù)間隙和電力避雷器，只能把線對地的電壓限制到小于6000伏，而線對線無法控制。②以感應(yīng)方式（電阻性、電感性、電容性）偶合到電源、信號線上最終損害設(shè)備。

    近年來，隨著大量弱電設(shè)備的廣泛使用，雷電危害造成的事故有逐年上升的趨勢。因此，討論防雷保護(hù)已是必不可少的課題。

二、 水廠防雷系統(tǒng)現(xiàn)狀
    惠州市自來水總公司現(xiàn)有三間水廠，其中江北水廠占地面積為18萬平方，周邊空闊，建筑物少。河南岸水廠和橋東水廠，位于居民區(qū)，周圍建筑物多。三間水廠建筑物防直擊雷設(shè)施（避雷帶）已在施工過程中同步完成，并通過有關(guān)部門的檢驗(yàn)。高壓配電系統(tǒng)防雷由惠州市供電局承接，并由該部門驗(yàn)收通過。目前防雷系統(tǒng)最不完善的部分主要是低壓配電及自動化系統(tǒng)，具體分析如下：

1、接地：
    接地就是讓已經(jīng)納入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地，而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)上對被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用。良好的接地才能有效地泄放雷電能量，降低瞬間地電壓幅值，避免發(fā)生反應(yīng)。如果接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能發(fā)揮出來，所以它是整個防雷系統(tǒng)中特別重要和基礎(chǔ)的一個環(huán)節(jié)，也最費(fèi)資金、工時和材料。從技術(shù)的角度，接地電阻越小，過電壓值越低，防雷效果越好。一般要求系統(tǒng)接地≤4Ω，儀表接地≤2Ω。早到2001年，江北水廠曾經(jīng)發(fā)生過一次嚴(yán)重雷擊事件，自動化系統(tǒng)中十幾個PLC模塊被雷擊壞，流量計(jì)、SCD儀、濁度儀等也遭到破壞。直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)十幾萬，同時也嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。30多個小時后，生產(chǎn)才恢復(fù)正常。這對一個中型供水企業(yè)算是一起大事故。后經(jīng)江北水廠維修人員測量接地地網(wǎng)，接地電阻為12.2Ω，超過國家標(biāo)準(zhǔn)，起不到好的泄流作用。在2004年橋東水廠也發(fā)生過一次雷擊事件，造成4塊PLC模塊擊壞，流量計(jì)，濁度儀燒壞，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾萬元。后經(jīng)檢測，接地電阻為10Ω，沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

    現(xiàn)在，防雷工程領(lǐng)域不提倡單獨(dú)接地。，不建議采用任何一種所謂分開的、獨(dú)立的、計(jì)算機(jī)的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設(shè)備接地導(dǎo)體的一個連接點(diǎn)。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。

2、均衡
    均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產(chǎn)生足以致?lián)p的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導(dǎo)電體的電位在雷電波瞬間入侵時保持基本相等，這實(shí)質(zhì)是等電位連接器組成一個電位補(bǔ)償系統(tǒng)。

    為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差，就需要實(shí)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(hù)器進(jìn)行等電位連接，先進(jìn)行局部的等電位連接，最后全廠進(jìn)行等電位連接。為雷電流提供低阻通道，以使它迅速泄流入地。如果水廠接地網(wǎng)分散或接地電阻不統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)等電位連接難度就很大。況且大地如果存在著電位差，還易造成雷電波從地線串入，波及附近的電子設(shè)備，造成設(shè)備的損害。等電位連接的主體應(yīng)為：設(shè)備建筑物的避雷設(shè)施、供電線路含外露可導(dǎo)電部分、防雷裝置；由電子設(shè)備購成的信息系統(tǒng)，使這幾部分所有接地達(dá)到等電位。其中關(guān)鍵在于地網(wǎng)的連接。

3、屏蔽
    屏蔽就是用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對象包圍起來，阻隔閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對電子設(shè)備影響的最有效方法。在我們進(jìn)行水廠自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，選擇信號、控制線都會采用帶屏蔽的線材，以便減少感應(yīng)雷的入侵。

4、分流
    分流就是在一切從室外來的導(dǎo)線（包括電力電源線、電話線、信號線、天線的饋線等）與接地線之間并聯(lián)一種適當(dāng)?shù)谋芾灼鳌．?dāng)直接雷或感應(yīng)雷在線路上產(chǎn)生的過電壓波沿著這些導(dǎo)線進(jìn)入室內(nèi)或設(shè)備時，避雷器的電阻突然降到低值，近于短路狀態(tài)，將閃電電流分流入地。

    分流是現(xiàn)代防雷技術(shù)中迅猛發(fā)展的重點(diǎn)，是防護(hù)各種電氣電子設(shè)備的關(guān)鍵措施。近年來頻繁出現(xiàn)的新形式雷害幾乎都需要采用這種方式來解決。由于雷電流在分流之后，仍會有少部分沿導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備，這對于不耐高壓的微電子設(shè)備來說仍是很危險的，所以對于這類設(shè)備在導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)殼前應(yīng)進(jìn)行多級分流。

    現(xiàn)在避雷器的研究與發(fā)展，也超出了分流的范圍。有些避雷器可直接串聯(lián)在信號線或天線的饋線上，它們能讓有用信號順暢通過，而對雷電過壓波進(jìn)行阻隔。 采用分流這一防雷措施時，應(yīng)特別注意避雷器性能參數(shù)的選擇，因?yàn)楦郊釉O(shè)施的安裝或多或少地會影響系統(tǒng)的性能。比如信號避雷器的接入應(yīng)不影響系統(tǒng)的傳輸速率；天饋避雷器在通帶內(nèi)的損耗要盡量小；若使用在定向設(shè)備上，不能導(dǎo)致定位誤差。

    水廠在分流方面也采取一些措施，三間水廠為自控系統(tǒng)購買交流參數(shù)穩(wěn)壓器，進(jìn)行部分電源穩(wěn)壓及防雷，為PLC站購買信號避雷器，在同軸電纜傳送信號的線路上加裝信號避雷器等。但是系統(tǒng)不夠完善，或先用的設(shè)備性能參數(shù)達(dá)不到要求，因此這方面還要加強(qiáng)。

三、水廠防雷實(shí)踐成效
    1、在1999年2001年，江北水廠弱電設(shè)備每年都會遭受幾次雷擊，最嚴(yán)重的是2001年，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)十幾萬元，也影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。有鑒于此，2001年底，我公司對江北水廠防雷系統(tǒng)進(jìn)行改造。包括重新布地網(wǎng)，重新安裝制水車間、供水泵房引下線，加裝信號避雷器等多種措施。經(jīng)過幾年的運(yùn)行，雷擊事件明顯減少。

    2、2002年河南岸水廠投加自動化改造期間，我們考慮了防雷問題，在接地網(wǎng)上進(jìn)行處理，使接地電阻小于1Ω，至今河南岸水廠還未發(fā)生自動化系統(tǒng)設(shè)備遭受雷擊的事件。

    3、河南岸水廠吸水泵房裝有一套無線電臺傳輸系統(tǒng)，因安裝地點(diǎn)在吸水泵房樓頂，地點(diǎn)偏僻、空闊，非常容易遭雷擊。在工程期間我們重點(diǎn)考慮了防雷問題，做了符合標(biāo)準(zhǔn)的地網(wǎng)，在饋線上加裝了同軸避雷器，至今運(yùn)行了近兩年還未受到雷擊。經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分明顯。實(shí)踐證明，積級有效的防雷措施是解決水廠弱電設(shè)備雷擊危害的根本途徑。

四、水廠防雷保護(hù)具體措施
    由于三間水廠防雷系統(tǒng)不容樂觀，存在很多問題，按現(xiàn)代防雷技術(shù)和國家防雷標(biāo)準(zhǔn)的要求，現(xiàn)提出以下幾點(diǎn)整改措施：
    （一）、接地系統(tǒng)：
    由于接地系統(tǒng)是整個防雷的關(guān)鍵所在，沒有一個良好的接地系統(tǒng)，購買再好的避雷設(shè)施也難保證設(shè)備的安全，所以我們認(rèn)為做好整個接地系統(tǒng)是防雷的重點(diǎn)。
    1）、全廠范圍內(nèi)重新布地網(wǎng)。橋東水廠占地面積不大。可考慮全廠做一個統(tǒng)一的符合標(biāo)準(zhǔn)的地網(wǎng)。
    2）、按技術(shù)要求兩個接地系統(tǒng)相隔有100米，相互影響可忽略。象江北水廠占地18萬平方米，各車間很分散，相隔都超過100米。在保證不受干擾的前提下，可以分幾部分做接地系統(tǒng)，起到對重點(diǎn)設(shè)備加以防護(hù)的作用。

    （二）、等電位連接：
    實(shí)行等電位主體應(yīng)為：設(shè)備建筑物的避雷設(shè)施；供電線路含外露可導(dǎo)電部分；防雷裝置；由電子設(shè)備購成的信息系統(tǒng)，使這幾部分所有接地達(dá)到等電位。其中關(guān)鍵在于地網(wǎng)的連接。為了保證微電子設(shè)備的安全穩(wěn)定工作，聯(lián)合接地電阻必須達(dá)到1Ω以下。

    （三）、電源、信號電纜布線及控制室地線的連接：
    將電纜溝中的電源線或信號線分出來，由于各種原因使電源線與信號線相隔大于50CM，困難很大。比較好的辦法是將分出的信號線加以屏蔽（如穿鐵管、走鍍鋅線槽）。對于控制室內(nèi)控制柜的地線將重新連接，可行的辦法是對每個控制柜加裝一條40×5mm 的銅排，使控制柜內(nèi)的接地線全部集中到銅排，并進(jìn)行良好的接地。其中的困難是銅與鐵的焊接技術(shù)要求很高。

    （四）、避雷設(shè)施：
    三間水廠所用水質(zhì)儀表、自動化設(shè)備都屬于集成度很高的電子設(shè)備，承受雷電流沖擊波、過電壓的能力很低。因此設(shè)計(jì)有效的保護(hù)系統(tǒng)是必要的。在加裝避雷設(shè)施時我們考慮分電源系統(tǒng)保護(hù)及信號系統(tǒng)保護(hù)。

1、電源系統(tǒng)的保護(hù)方案：
    實(shí)行避雷器三級保護(hù)。第一級為防強(qiáng)雷電流保護(hù)，安裝在總配電房380V的輸入端；第二級為防過壓、過流保護(hù)，安裝在各電子設(shè)備電源系統(tǒng)的配電柜的輸入端；第三級為防雷電磁場脈沖保護(hù)，安裝在電子設(shè)備系統(tǒng)的輸入端。盡量選擇進(jìn)口產(chǎn)品，如德國OBO產(chǎn)品，DEHN產(chǎn)品等。

2、信號系統(tǒng)保護(hù)方案：
    保護(hù)范圍：水質(zhì)儀表的信號部分、PLC信號、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、電話程控交換機(jī)等；其中水質(zhì)儀表、PLC信號、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是保護(hù)重點(diǎn)。

    重點(diǎn)考慮信號輸出線路長的儀表，如原水、出廠水流量計(jì)，SCD儀，高濁度儀等，在需要防護(hù)的設(shè)備的前端加裝電源避雷器、電源信號避雷器。同時對重要的信號線路通過穿鐵管、走鍍鋅線槽加以屏蔽，避免或減少感應(yīng)雷擊損害。

五、運(yùn)行維護(hù)
    1、每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)。主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常、必要時應(yīng)挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。
    2、接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)每季進(jìn)行一次測量。、
    3、每年雷雨季節(jié)應(yīng)對運(yùn)行的防雷器進(jìn)行老化測試，及時發(fā)現(xiàn)問題。

六、結(jié)語
    水廠弱電設(shè)備的防雷保護(hù)工程多數(shù)屬于事后補(bǔ)救措施，在現(xiàn)有的條件下，只能因地制宜地采取比較切實(shí)可行的防雷保護(hù)措施，達(dá)到防雷的要求。防雷保護(hù)的理論、產(chǎn)品和技術(shù)一直在不斷的發(fā)展完善中，許多認(rèn)識和看法需要在實(shí)踐中進(jìn)一步得到檢驗(yàn)和修正。