浅谈给水控制设备防雷

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1、浅谈给水控制设备防雷摘要：本文分析了给水控制设备防雷的必要性，并介绍了雷电的形式、危害、避雷原理、防雷措施、防雷设备的选型及在我段给水控制设备中的应用。关键词：给水控制设备防雷探讨屮图分类号：TU856文献标识码：A文章编号：1.引言我段担负着石太线、石德线、京九线、京广线、邯长线、石太客专、津霸线共2100多公里铁路沿线站的生产、生活供水任务，共有给水站90多个；扬水设备185套，这些水泵都有控制设备控制开停，随着科技的进步，自动控制、通信和计算机网络等微电子设备在铁路给水控制设备屮得到日益增加的广泛应用，我段已使用给水集控设备40多

2、处、PLC控制柜50多面、4-20毫安输出水位计70多个，且在逐年增加。这些微电子设备都用于给水自动控制和集中监控中，它们的大量应用使给水控制设备防雷提上议事日程。因给水自动化控制程度的逐步提高，使雷击事故带来的损失和影响也越来越大，雷击经常使给水控制设备屮的计算机网络、自动控制、微电子设备、通讯设备系统等现代化设备遭到损毁。仅2007年我段就因雷击造成4-20毫安输出水位计损坏21个,PLC及扩展模块损坏15个,无线电台、电源、微机、电流、电压变送器、通讯板、调制解调器、GPRS猫、短信猫等损坏30多个，这些设备的损坏不但给我段造成了

3、经济损失,而且更主要的是影响了正常供水。为了保证正常供水，减少雷击损失，下面以我段设备实际就给水控制设备防雷进行探讨。2.雷电的形式和危害雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地Z间的迅猛放电，这种迅猛的放电过程产生强烈的闪光并伴随巨大的声音。云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜没有很大影响；云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。雷击有三种主要形式：其一是带电的云层与大地上某一点之间的发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”。其二是带电云层由于静电感应作用，使地面某

4、些范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程屮，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷”。其三是“球形雷”。它发生的机会很少，而且它存在的时间十分短，所以十分缺乏严谨的科学数据和分析，要对它进行研究十分困难。因而，目前还不能完满地解释这种现象，或通过实验完满地重现这种现象。虽然它发生的几率很小，但发生的次数也相当多。每一次雷闪释放能量可高达数百兆焦耳（MJ），强大的雷电流可使放电通道中瞬时温

5、度升高到6000-10000C,其产生的热效应、机械效应和电效应具有极大的破坏性，会致死人命，摧毁房屋建筑。据有关部门估计，全世界平均每分钟发生雷电2000次，全球每年因雷击造成的人员伤亡超过1万人，所导致的火灾、爆炸等时有发生。此外，随着科技的发展，特别是电子技术从本世纪六十年代的电子管元器件发展到八十年代的大型集成电路以来，人类于1973年可将1万个元件安置在lcm2±0元件的耐受能量的能力已由0.1—10J降至10-8-10-6J,与一次雷闪所产生的能量相差悬殊。雷电产生的强大电磁脉冲（LEMP）,更具破坏性。一次雷击可释放能量：

6、数百兆焦耳（MJ）,而敏感电子设备耐受能量：毫焦耳（MJ）。例如：由于LEMP的干扰，对无屏蔽的计算机当LEMP感应强度达到0.03GS时，计算机会误动；当LEMP感应强度达到0.75GS时，计算机会假性损坏;当LEMP感应强度达到2.4GS时，计算机设备会永久性损坏。因此，随着信息产业的迅猛发展，自动控制、通信和计算机网络等微电子设备和电子系统在各个行业得到口益广泛的应用，雷击事故带來的损失和影响也越来越大，常常使计算机网络、自动控制、微电子设备、通讯设备系统等现代化设备遭到损毁。尤其是在经济发达国家和地区，雷击造成的电子设备直接经济

7、损失达雷电灾害总损失的80%以上。雷电灾害已成为联合国公布的io种最严重的自然灾害Z—。雷电灾害被列为"电子时代的一大公害”。过电压及雷击（直接、间接）造成的损失雷电灾害，也是冃前中国十大自然灾害之一。据统计，我国冇21个省、区、市雷暴日在50天以上，最多的可达134天。1998年和1999年两年，中国因雷击造成的直接经济损失达百万元以上的有38起。每年因雷电灾害伤亡的人员约为3000-5000人，造成的财产损失在70-100亿元左右。我国的雷电灾害损失80%以上涉及电子、通讯和配电系统。雷电流有以下儿种破坏作用：1.雷电流的热效应在雷

8、云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，由于雷电流幅值高达数十至数百千安，其热效应可以在雷击点局部范围内产生高6000〜10000C,甚至更高的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；当雷电波侵入建筑