试析水厂自动化系统防雷措施

《试析水厂自动化系统防雷措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、试析水厂自动化系统防雷措施　　摘要：本文阐述了瞬间过电压的产生以及瞬间过电压对电子设备的危害。我们提出了要注意通讯线、天馈线的避雷，自控配电系统的防雷，要合理接地，控制站构筑物的防雷等水厂自动化系统的防雷措施。　　关键词：水厂自动化；系统；防雷措施　　1引言　　随着计算机技术（Computer）、控制技术（Control）、通讯技术（Communication）、显示技术（CRT）的发展和广泛应用，目前水厂的自动化控制普遍采用由工业计算机IPC或可编程控器PLC组成的集数据采集、过程控制和信息传送于一体的监控网络。由于这些设备大量采用高度集成化的CMOS电路和C

2、PU单元，其对瞬间过电压的承受能力大幅降低，成为水厂受雷电损害的主要设备。所以对自动化系统采取有效的保护措施是非常必要的，明析瞬间过电压产生途径和危害是正确采取防护措施的前提。　　2瞬间过电压的产生　　瞬间过电压是指在微妙至毫秒之内所产生的的尖峰冲击电压而非一般电源上的所谓过压（一般电源过压可能维持数秒及以上），瞬间过电压有两种产生途径：雷击和电气开关动作。　　2.15当电流在导体上流动时，会产生磁场存储能量并与电流大小和导线长度成正比，当电器设备（大负荷）开关时会便产生瞬间过电压而损害设备。　　2.2一般构筑物避雷网只能保护其本身免受直击雷损害，雷击会通过以下

3、两种方式破坏电子设备：直击到电源输入线，经电源线进入而损害设备，因电力线上安装的各种保护间隙和电力避雷器，只可把线对地的电压限制到小于6000伏，而线对线无法控制。以感应方式（电阻性、电感性、电容性）偶合到电源、信号线上，最终损害设备。　　3瞬间过电压对电子设备的危害　　瞬间过电压使电子设备讯号或数据的传输与存储都受到干扰甚至丢失，至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪；重复影响而降低电子设备寿命甚至立即烧毁元器件及设备，这一切都会给生产和工作带来较大损失。　　通常水厂（包括污水厂）自动化系统的控制站都置于构筑物之中，网络线、电源线铺设于电缆沟中，因而遭受直接雷击的可

4、能性不大，其防护的主要对象是雷电波侵入（俗称感应雷）。按国外资料统计雷电波侵入（感应）占计算机类设备雷击事故原因的85%，雷电波侵入（感应偶合）对自动化系统的破坏，主要是通过侵入电源线、天馈线、通讯线和信号线而分别损坏电源模板、通讯模板、I/O模板；也可能因感应从信号采集线和接地网引入有害的信号电流和接地电流，损坏自动化系统或影响其运行。根据瞬间过电压产生、危害途径和自控系统大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元及集控制、通讯、监测为一体且分散面广的特点，我们认为对自控系统要尽可能降低雷电带来的损失，就必须采取系统的、综合的防雷措施。特别应从配电系统防雷、

5、自控系统网络线路防雷、构筑物防雷和合理接地等四方面着手。5　　4水厂自动化系统的防雷措施　　4.1通讯线、天馈线的避雷　　一般情况下，特制屏蔽双绞线用来制作自控系统的通讯线，同时，都是经过穿管直埋的方式进行安装铺设，所以，雷电在此处具有不高的感性电压，往往都在1～2kV左右。但是，对于直接进入计算机或者PLC的通讯接口来说，也具有一定的薄弱环节，这样就会造成较大的损害。在进行计算机数据交换或者通讯过程中，其频率一般为直流到几兆赫兹，所以，氧化物避雷器一般不会使用，这是考虑到其具有较大的高频损耗的缘故，在特定情况下使用，则应该进行相应的特殊处理。对于水厂的各级部门

6、之间的无线通信来说，往往不会存在较远的距离，这样就可以通过同轴电缆的方式进行连接。所以，应该保证同轴电缆避雷器应用在天馈的防雷措施中。　　4.2自控配电系统的防雷　　雷电冲击波的形成过程中，由于在输电线路附近出现了雷闪放电以及雷击输电情况，能量则为工频至几百赫的低端位置，能够造成和工频回路的耦合问题。对于雷电冲击波来说，能利用相关的配电线路损耗相关的电源模块，利用在里面的自控网络线，配电线路感应进入相关的通讯模块，所以在进行自动系统的防雷过程中，应该充分重视配电线路的防雷工作。有效的方式就是把相关的避雷装置安装在水厂的配电系统中的进线位置，包括相关的氧化锌避雷器

7、、阀型避雷器等。但是，经过实践检验，自控设备的电源机盘也可能受到雷击而造成损坏的问题，其中电气设备是保护对象，但是对于自控设备来说，它们的耐过压能力却比较低。5　　所以可以看出，要想使得自控设备在电源方面得到一定满足，单纯使用单机保护不能达到很好的效果，应该把多级保护措施应用到电源防雷措施中，应该根据实际情况再决定防护的级数。在变压器二次侧设置第一线，能够有效地对于外线等产生的过电压进行释放，具有较大的雷通量以及启动电压。在各级的控制站PLC专用隔离变压器前设置第二线，能够有效对于第一线的残压进行释放，这时候涉及到的电流通量、操作过电压在数量上都居中，也具有居中

8、的启动电压。可以看出，安