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

    按現有的雷電理論，雷擊從形式上來講，可分為直接雷擊和感應雷擊兩種。直接雷擊會造成建筑物損壞并引起火災事故，一般構筑物避雷網只能保護其本身免受直擊雷損害。感應雷擊（主要為雷電的靜電感應作用、電磁感應作用、放電時產生的強烈電磁脈沖、地電位反擊和雷電波入侵等）引起的過電壓，會沿架空導線、天線、電纜和金屬管線等通道進入用戶設備，引起設備的損壞。雷擊也會通過以下兩種方式破壞電子設備：①直擊到電源入線，經電源線進入而損害設備，因電力線上安裝的各種保護間隙和電力避雷器，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備。

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

二、 水廠防雷系統(tǒng)現狀
    惠州市自來水總公司現有三間水廠，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施（避雷帶）已在施工過程中同步完成，并通過有關部門的檢驗。高壓配電系統(tǒng)防雷由惠州市供電局承接，并由該部門驗收通過。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)上對被保護物體產生破壞作用。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。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)中特別重要和基礎的一個環(huán)節(jié)，也最費資金、工時和材料。從技術的角度，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，江北水廠曾經發(fā)生過一次嚴重雷擊事件，自動化系統(tǒng)中十幾個PLC模塊被雷擊壞，流量計、SCD儀、濁度儀等也遭到破壞。直接經濟損失達十幾萬，同時也嚴重影響了生產的正常運行。30多個小時后，生產才恢復正常。這對一個中型供水企業(yè)算是一起大事故。后經江北水廠維修人員測量接地地網，接地電阻為12.2Ω，超過國家標準，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，濁度儀燒壞，直接經濟損失達幾萬元。后經檢測，接地電阻為10Ω，沒有達到標準。

    現在，防雷工程領域不提倡單獨接地。，不建議采用任何一種所謂分開的、獨立的、計算機的、電子的或其它這類不正確的大地接地體作為設備接地導體的一個連接點。接地是防雷系統(tǒng)中最基礎的環(huán)節(jié)。

2、均衡
    均衡就是保持系統(tǒng)各部分不產生足以致損的電位差，即系統(tǒng)所在環(huán)境及系統(tǒng)本身所有金屬導電體的電位在雷電波瞬間入侵時保持基本相等，這實質是等電位連接器組成一個電位補償系統(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器進行等電位連接，先進行局部的等電位連接，最后全廠進行等電位連接。為雷電流提供低阻通道，以使它迅速泄流入地。如果水廠接地網分散或接地電阻不統(tǒng)一，實現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，波及附近的電子設備，造成設備的損害。等電位連接的主體應為：設備建筑物的避雷設施、供電線路含外露可導電部分、防雷裝置；由電子設備購成的信息系統(tǒng)，使這幾部分所有接地達到等電位。其中關鍵在于地網的連接。

3、屏蔽
    屏蔽就是用金屬網、箔、殼、管等導體把需要保護的對象包圍起來，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備影響的最有效方法。在我們進行水廠自控系統(tǒng)的設計時，選擇信號、控制線都會采用帶屏蔽的線材，以便減少感應雷的入侵。

4、分流
    分流就是在一切從室外來的導線（包括電力電源線、電話線、信號線、天線的饋線等）與接地線之間并聯一種適當的避雷器。當直接雷或感應雷在線路上產生的過電壓波沿著這些導線進入室內或設備時，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。

    分流是現代防雷技術中迅猛發(fā)展的重點，是防護各種電氣電子設備的關鍵措施。近年來頻繁出現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，仍會有少部分沿導線進入設備，這對于不耐高壓的微電子設備來說仍是很危險的，所以對于這類設備在導線進入機殼前應進行多級分流。

    現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，而對雷電過壓波進行阻隔。 采用分流這一防雷措施時，應特別注意避雷器性能參數的選擇，因為附加設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不影響系統(tǒng)的傳輸速率；天饋避雷器在通帶內的損耗要盡量小；若使用在定向設備上，不能導致定位誤差。

    水廠在分流方面也采取一些措施，三間水廠為自控系統(tǒng)購買交流參數穩(wěn)壓器，進行部分電源穩(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，或先用的設備性能參數達不到要求，因此這方面還要加強。

三、水廠防雷實踐成效
    1、在1999年2001年，江北水廠弱電設備每年都會遭受幾次雷擊，最嚴重的是2001年，經濟損失達十幾萬元，也影響了生產的正常進行。有鑒于此，2001年底，我公司對江北水廠防雷系統(tǒng)進行改造。包括重新布地網，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。經過幾年的運行，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，在接地網上進行處理，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)，因安裝地點在吸水泵房樓頂，地點偏僻、空闊，非常容易遭雷擊。在工程期間我們重點考慮了防雷問題，做了符合標準的地網，在饋線上加裝了同軸避雷器，至今運行了近兩年還未受到雷擊。經濟效益和社會效益十分明顯。實踐證明，積級有效的防雷措施是解決水廠弱電設備雷擊危害的根本途徑。

四、水廠防雷保護具體措施
    由于三間水廠防雷系統(tǒng)不容樂觀，存在很多問題，按現代防雷技術和國家防雷標準的要求，現提出以下幾點整改措施：
    （一）、接地系統(tǒng)：
    由于接地系統(tǒng)是整個防雷的關鍵所在，沒有一個良好的接地系統(tǒng)，購買再好的避雷設施也難保證設備的安全，所以我們認為做好整個接地系統(tǒng)是防雷的重點。
    1）、全廠范圍內重新布地網。橋東水廠占地面積不大。可考慮全廠做一個統(tǒng)一的符合標準的地網。
    2）、按技術要求兩個接地系統(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)，起到對重點設備加以防護的作用。

    （二）、等電位連接：
    實行等電位主體應為：設備建筑物的避雷設施；供電線路含外露可導電部分；防雷裝置；由電子設備購成的信息系統(tǒng)，使這幾部分所有接地達到等電位。其中關鍵在于地網的連接。為了保證微電子設備的安全穩(wěn)定工作，聯合接地電阻必須達到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，使控制柜內的接地線全部集中到銅排，并進行良好的接地。其中的困難是銅與鐵的焊接技術要求很高。

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

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

2、信號系統(tǒng)保護方案：
    保護范圍：水質儀表的信號部分、PLC信號、網絡系統(tǒng)、數據傳輸系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、電話程控交換機等；其中水質儀表、PLC信號、網絡系統(tǒng)是保護重點。

    重點考慮信號輸出線路長的儀表，如原水、出廠水流量計，SCD儀，高濁度儀等，在需要防護的設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，避免或減少感應雷擊損害。

五、運行維護
    1、每年雷雨季節(jié)前應對接地系統(tǒng)進行檢查和維護。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、必要時應挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現問題應及時處理。
    2、接地網的接地電阻應每季進行一次測量。、
    3、每年雷雨季節(jié)應對運行的防雷器進行老化測試，及時發(fā)現問題。

六、結語
    水廠弱電設備的防雷保護工程多數屬于事后補救措施，在現有的條件下，只能因地制宜地采取比較切實可行的防雷保護措施，達到防雷的要求。防雷保護的理論、產品和技術一直在不斷的發(fā)展完善中，許多認識和看法需要在實踐中進一步得到檢驗和修正。