水厂泵站的仪器仪表防雷

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一、雷电对仪表设备的破坏 　　雷电是一种自然现象，而对于自来水厂、输水泵站，近年来由于电子设备的不断普及增多，如水位计、户外流量计、水质分析仪表、电话系统、闭路电视监视系统、计算机监控系统等遭受雷击的事故时有发生，所以如何减弱与防范雷电危害应引起供水企业的足够重视。 　　一般讲来，按照目前的防雷理论，雷击从形式上可分为直接雷击与感应雷击两种。直接雷击是指雷电直接击在物体上，产生电效应、热效应和机械力破坏的雷击现象。对于直接雷击的防护到目前为止，主要采用给建筑物设置避雷装置（如避雷针、避雷带等）以及在强电系统安装高低压避雷器装置等等办法，此方面应用相对较成熟，本文不做详述。 　　感应雷击是指雷电通过静电感应或电磁感应途径破坏被击物，一般目前弱电设备发生的雷击多为感应雷击故障，其主要破坏力主要表现为： 1）由于雷电引发的电荷分布不均，通过静电感应而产生的局部过压对仪器仪表电子设备的损害、据有关资料，此电压有时可达几十千伏，足以使接地不良的电器受破坏。 2）由于雷电流形成的电磁场的变化，通过电磁感应使周围导体产生过压，此感应电压往往会沿导线传输，破坏与之相连的有关电子设备。 3）雷击使微电子设备地不“干净”，电位不均，导致高电位地反击破坏电子设备。 二、仪器仪表雷击的防护 　　防范电子设备不受雷击，首先应保证设备所处的建筑物有完善的避雷设施，以及确保电力供电系统避雷措施完备（在水厂、泵站中要保证高低压配电系统避雷良好）。其次由于电子设备工作电压低，抵抗过压能力弱，所以必须重点考虑防范感应雷击。目前感应雷击的防护主要采用感应雷击防护器，或对可能感应到雷击的导线加以屏蔽，一般雷击侵入途径是由电源线或信号线入侵，因此雷击防护就是要在雷电的进入端将其泻放到大地，从而保护设备。同时还有一种情况感应到雷击，就是避雷装置引下线与仪器设备的电源线或信号线相距太近且平行而通过电磁感应引发雷击，此种雷击的避免则应通过合理布线来解决，即在有关仪器仪表布线时按标准进行合理的综合布线。 　　在此方面，根据笔者经验，对于仪器仪表的感应雷击防护，若设备所处环境存在雷击可能，则应给予全面保护，否则往往就有漏保的可能。除了一般注重电源线的防护外，特别不能忽视信号线防雷，对于装设于户外的电子设备或线路，必须对有关线路采取两端保护或多点保护方式。对于重要线路，如有可能尽量采用穿金属管埋地方式敷设，以形成线路屏蔽，减少感应雷击。 三、雷击防护器的原理 　　仪器仪表感应雷击的防护主要采用雷击防护器。早期的防护器主要采用火花隙，泄流量大，但残压高，使用并不理想。之后出现了隔离变压器防雷器，虽然残压较低，但残压仍与雷电流频率有关。所以后来又发展采用了压敏电阻与小体积放电管，从而使感应雷击的防护有了较为完善的解决办法。 目前的防雷器多采用两种工作方式：开路与短路。开路方式即是在防雷器遇到瞬间过电压时开路从而隔离设备，如隔离变压器、电感器、光隔离器类防雷器便是采用此种原理。短路方式是在防雷器遇到瞬间过电压时对地短路使雷电流导入大地，从而保护电子设备。由于后一种方式防雷器本身承受反压低，设备经济简单，所以逐渐被广泛应用。其保护原理（见右图）多为一个或几个功能模块的组合，由于各个模块对雷击防护性能有一些区别，所以在选择避雷器时最好有所了解。其中抑制二极管及限流电阻模块可精密控压，但泄流较小；压敏电阻模块启动电压低、启动快，但同样泄流小，过载能力低；气体放电管模块泄流大，但启动电压较高。此外为防止较大过电压冲击，某些低压电源保护器还带有热/冲击保险模块、热断路器模块等。 四、仪表避雷器的选用与设置 根据笔者多次对仪表避雷器的选用，体会到仪表避雷器的选用应注意以下方面。 1、合理选择避雷器的额定工作电压，避雷器的额定工作电压与设备或线路承载的工作电压越接近越好。 2、选择较大的泄放电流的避雷器，泄放电流越大，越能抵御较强的雷击，如：一般低压电源避雷器应有15kA（8/20μs ,10次）的容通量，一般信号避雷器则最好有10kA的容通量。 3、选择避雷器的在线阻抗不要太大，减少避雷器接入对接入回路信号衰减的影响，一般在线阻抗应不大于10Ω，特殊要求在5Ω以下。 4、选择残压较低的避雷器，这样因残压对仪器设备的损害几率较低，特别对精密仪器仪表或计算机设备更要注意。 5、对于传输频率信号的线路，还要求避雷器频宽应足够宽，足以满足正常信号的传输。 在合理选用弱电避雷器后，在避雷器安装及使用中还应注意： 1、避雷器必须有良好的接地，必须保证接地泄放通道的可靠畅通。所以建议接地线不应与电力地线公用；接地线截面不小于4mm2；接地连接端子采用线耳连接；接地线与接地体之间采用锡焊连接等。 2、避雷器的信号与接地线连接要简洁，要减少冗余部分，特别接地线要减少绕环布线，以免自身泄放电流形成电磁场对线路造成不必要的影响。 3、对避雷器要经常检查，确保状态良好，特别对于带有冲击保险模块的避雷器，需经常检查保险状态，损坏需及时更换。