摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了龍川縣鶴市污水處理廠自控系統(tǒng)的雷電波侵入的途徑，分析了雷電可能造成的危害，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的具體技術(shù)要求,結(jié)合實(shí)際情況,從外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)兩方面進(jìn)行了綜合防雷設(shè)計(jì)，并對(duì)其防雷技術(shù)措施進(jìn)行了具體分析。
　　關(guān)鍵詞：污水處理廠，自控系統(tǒng)，防雷措施
　　引言
　　鶴市污水處理廠自控系統(tǒng)是SCADA系統(tǒng)，主要由中控室監(jiān)控系統(tǒng)、配電室控制站(可編程控制器PLC)、現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備及儀表組成。中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)PLC組成100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)(光纖自愈環(huán)網(wǎng))，采用TCP/IP協(xié)議。現(xiàn)場(chǎng)PLC通過(guò)IO模塊，接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)和在線監(jiān)控儀表的工作信號(hào)，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。
　　自控系統(tǒng)對(duì)防雷的等級(jí)相對(duì)較低，一旦遭到雷擊，對(duì)自控系統(tǒng)有可能是致命的，可能導(dǎo)致整個(gè)自控系統(tǒng)癱瘓。為了保證污水廠自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須采取有效的防雷措施，保障設(shè)備和自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
　　1雷電侵入自控系統(tǒng)的主要途徑
　　通過(guò)對(duì)河源地區(qū)有關(guān)氣象資料的調(diào)查和分析，可能有三種雷電形式危害自控系統(tǒng)，具體如下：
　　1.1直擊雷
　　雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生數(shù)百千安的雷電沖擊電流，巨大的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)造成建筑物、電氣設(shè)備、電子設(shè)備損壞和人員傷亡。
　　1.2傳導(dǎo)雷（線路中雷電波的侵入）
　　遠(yuǎn)處的雷電擊中線路或因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的極高電壓，雷電過(guò)電壓沿著線路侵入電氣設(shè)備，同時(shí)該雷電過(guò)電壓波行進(jìn)過(guò)程中對(duì)附近與它平行的通信線路產(chǎn)生干擾。
　　1.3感應(yīng)雷
　　雷電感應(yīng)分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種。靜電感應(yīng)是由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應(yīng)出大量異性電荷所致。電磁感應(yīng)是由于雷擊后，巨大雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)大磁場(chǎng)所致。這種磁場(chǎng)能在附近的金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電壓，造成對(duì)人體或者設(shè)備的二次放電，從而損壞自控設(shè)備。
　　2污水廠的綜合防雷措施
　　鶴市污水處理廠自控系統(tǒng)的防雷主要有外部防雷和內(nèi)部防雷兩部分組成，詳見(jiàn)下圖：
　　
　　2.1外部防雷措施
　　鶴市污水廠在設(shè)計(jì)上，是執(zhí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010，由避雷網(wǎng)(帶)，避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎(chǔ)的鋼筋網(wǎng)與鋼屋架，屋面板鋼筋等構(gòu)成一個(gè)整體，避雷網(wǎng)通過(guò)全部立柱基礎(chǔ)的鋼筋作為接地體，將強(qiáng)大的雷電流入大地。自控設(shè)備安置在建筑物內(nèi)，受建筑物防雷系統(tǒng)保護(hù)，自控線纜室外部分，或位于電纜溝內(nèi)，或穿金屬管埋地敷設(shè)，直擊雷擊中自控系統(tǒng)的可能性非常小，通常不必安裝防護(hù)直擊雷的設(shè)備。
　　2.2內(nèi)部防雷措施
　　內(nèi)部防雷措施主要有以下三個(gè)方面：合理的布線、安裝電源和信號(hào)的SPD、做好等電位聯(lián)結(jié)：
　　2.2.1做到合理布線
　　污水廠的動(dòng)力線纜和弱電線纜，均分開(kāi)敷設(shè)，敷設(shè)間距滿足《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343—2004中的5.3.3的要求。在布置自控系統(tǒng)信號(hào)線纜的路由走向時(shí)，做到盡量減小由線纜自身形成的感應(yīng)環(huán)路面積。盡可能的減少控制線和信號(hào)線的距離，減少雷電流釋放時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流或耦合電流的可能性。
　　2.2.2合理選擇安裝SPD
　　通過(guò)以往的工程實(shí)踐可知，感應(yīng)雷電壓的形成機(jī)率很高，對(duì)自控設(shè)備威脅巨大，因此在自控系統(tǒng)的電源與信號(hào)線路上必須裝設(shè)SPD，按照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343—2004中的6.5的要求設(shè)置。
　　2.2.2.1選擇合適電壓等級(jí)的SPD
　　自控系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)元件的電壓等級(jí)不同，有的自控元件工作電壓是220VAC，有的現(xiàn)場(chǎng)在線儀表的工作電壓是24VDC，需根據(jù)被保護(hù)的自控元件的電壓等級(jí)選擇合適的SPD。
　　2.2.2.2合適的位置安裝SPD
　　自控系統(tǒng)電源，采用的是在線式UPS集中供電，在UPS的后端安裝電源防雷保護(hù)，一般選用殘壓較低的SPD，將電源線路中剩余的雷電流泄放入大地，將過(guò)電壓限制到用電設(shè)備能耐受的水平。位于現(xiàn)場(chǎng)側(cè)的在線監(jiān)控儀表，其電源進(jìn)線，也裝有殘壓較低的SPD，保證現(xiàn)場(chǎng)儀表正常運(yùn)行。
　　低壓系統(tǒng)采用的是配電間集中控制，PLC和低壓元?dú)饧�均位于配電間內(nèi)，低壓元?dú)饧�至PLC的信號(hào)電纜上可不裝SPD。在線儀表位于現(xiàn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)箱和PLC側(cè)的信號(hào)電纜，基本都通過(guò)室外的電纜溝，均加裝SPD。PLC至中控室采用的光纖環(huán)網(wǎng)，光纖線纜上可不設(shè)SPD。所有的信號(hào)電纜均采用屏蔽電纜。
　　2.2.3重視等電位聯(lián)結(jié)
　　建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過(guò)引下線入地，在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)變化，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線(包括電源線和信號(hào)線)上感應(yīng)出雷電過(guò)電壓（在220伏電源線上出現(xiàn)的瞬間雷電過(guò)電壓平均可達(dá)10KV），形成瞬間很大的雷電流，對(duì)設(shè)備造成破壞，還可能影響到對(duì)人身安全。因此，本工程各建筑物內(nèi)均設(shè)有等電位聯(lián)結(jié)箱，設(shè)備金屬外殼、線纜的金屬護(hù)套和屏蔽層做好等電位聯(lián)結(jié)，避免產(chǎn)生電勢(shì)差，防止自控設(shè)備遭到破壞。
　　鶴市污水廠的電氣工作接地、安全接地、建筑物防雷接地、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接地、等電位聯(lián)結(jié)箱接地，共用一套接地系統(tǒng)。建筑物基礎(chǔ)鋼筋相聯(lián)通作自然接地極，接地電阻不大于1歐。如接地電阻值達(dá)不到要求，則加裝人工接地極。
　　3結(jié)束語(yǔ)
　　自控系統(tǒng)是比較精密的電子系統(tǒng)，更多的是依靠防雷器進(jìn)行保護(hù)，因此在進(jìn)行自控系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)考慮防雷器的安裝分布以及性能的選擇，應(yīng)充分跟建設(shè)單位、設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行溝通，更加全面、合理地解決系統(tǒng)的防雷問(wèn)題。
　　參考文獻(xiàn)
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　　4《OBO防雷選型設(shè)計(jì)原則》OBO技術(shù)手冊(cè)