摘要：本文計算機技術(Computer)、控制技術(Control)、通訊技術(Communication)、顯示技術(CRT)的發展和廣泛目前水廠的自動化控制普遍采用由工業計算機IPC或可編程控器PLC組成的集數據采集、過程控制和信息傳送于一體的監控網絡。由于這些設備大量采用高度集成化的CMOS電路和CPU單元，其對瞬間過電壓的承受能力大幅降低，成為水廠受雷電損害的主要設備。所以對自動化系統采取有效的保護措施是非常必要的，明析瞬間過電壓產生途徑和危害是正確采取防護措施的前提。一、瞬間過電壓的產生　　瞬間過電壓是指在微妙至毫秒之內所產生的的尖峰沖擊電壓而非一般電源上的所謂過壓(一般電源過壓可能維持數秒及以上)，瞬間過電壓有兩種產生途徑：雷擊和電氣開關動作。　　1、一般構筑物避雷網只能保護其本身免受直擊雷損害，雷擊會通過以下兩種方式破壞電子設備：①直擊到電源輸入線，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，只可把線對地的電壓限制到小于6000伏(IEEEC62.41)，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。　　2、當電流在導體上流動時，會產生磁場存儲能量并與電流大小和導線長度成正比，當電器設備(大負荷)開關時會便產生瞬間過電壓而損害設備。二、瞬間過電壓對電子設備的危害　　瞬間過電壓使電子設備訊號或數據的傳輸與存儲都受到干擾甚至丟失，至使電子設備產生誤動作或暫時癱瘓；重復方法當然是采用光纖網絡。　　水廠與上級部門及水廠之間的無線電通訊一般距離近，功率低，其連接線都采用同軸電纜。所以對天饋的防雷主要是選用同軸電纜避雷器(直擊雷防護見后)。我們知道，雷電波能量主要集中在工頻和幾百赫的低端，與有用通訊信號頻段相距很遠。把這兩種信號分開的有效手段就是采用高通濾波器，在選用這類產品時，應據通訊頻率和傳輸功率而定(天線應置于構筑物避雷網45°角內，否則須有相應接地措施)。目前國內市場上的同軸電纜避雷器就是利用這一原理。3、控制站構筑物的防雷　　總控站是控制和信息中心，集中了很多位重值高的計算機設備、通訊設備、儀器儀表，大多數還有電臺和天饋線，是全廠生產監控、調度中心，在裝修中大量采用了鋁、鐵等金屬材料，所以在防雷上的要求就更高一些，其目的是要形成均壓等電位屏蔽措施。　　控制站所在構筑物應安裝避雷帶、避雷網，只安裝避雷針效果不好，因為水廠構筑物高度雖低，但地勢空曠，臨近水源，所以極易遭受各方向的各種形式的雷擊。控制站所在構筑物的接地電阻須小于10歐。　　有天饋線或通訊鐵塔的應安裝避雷針，并置于構筑物避雷網45°角內，避雷針以及通訊鐵塔的接地除用建筑物內鋼筋結構接地以外，還應單獨鋪設引下線引至構筑物接地網。如只采用構筑物鋼筋結構接地，因為在構筑物修建時其鋼筋焊接質量不一定能得到保證，雷擊時其均壓要求不能保證而易在構筑物內出現強磁場。構筑物外墻上的所有金屬門窗應接入構筑物的接地網。　　前面已述，雷電的危害途徑主要通過感應而進入自控系統，所以避雷針、帶、網的引下線應盡量多設幾條，使雷電電流有更多的分流途徑，以減小每條線上的泄放電流量從而降低感應能量。室內計算機、自控設備要盡量置于遠離避雷網導地金屬體。4、合理接地　　防雷的最終措施是"泄放"，因而對"接地"切不可輕心。一般廠內的接地主要有構筑物接地、配電系統及強電設備接地、計算機自控系統接地。如這三種接地配置不合理，極易在雷擊時通過接地網對自控系統造成反擊。　　計算機自控系統是一個非凡用電系統，它包括以下幾種接地：系統工作地(小于4歐)，直流工作地(信號屏蔽地、邏輯地等小2歐)，安全保護地(小于4歐)。在安裝時難以分開(非凡是對PLC系統)，對這一系統采用聯合接地較好。接地電阻取最小值，至少小于2歐。　　目前水廠的三大接地網一般是分開設置的。雖然也有采用部分聯合接地的，但我們認為，在水廠還是分開設置較好，原因有以下幾點：　　l、水廠構筑物大多數在修建時未考慮計算機等弱電設備，且其接閃地和設備地本身已分開設置。　　2、一個水廠內，為普通用電設備供電的高、低壓配電系統中，都采用一個接地系統，由于用電的復雜性，在運行和雷擊時經常使零線(地線)電流不為零(Id)。如采用聯合接地時(Rd)，必然使計算機接地電位抬高到IdRd，從而可能造成反擊。　　3、新增計算機、PLC系統時，若要與構筑物接地、配電系統及強電設備接地聯合接地，其接地電阻小于0．5歐較安全，這樣一方面造價太高，在某些地質條件下很能難做到，另一方面對舊地網(非凡是老水廠)處理時比較困難。　　地網分開設置時應注重避免地網之間的閃絡。雷擊時，會在地網及四周導體中產生很高電位，地網分開，則可能造成接閃接地體向其它接地體閃絡。所以，地網之間的距離SK當涉及自控系統接地時應大于10M。在接地線引入室內時，若與其它地網距離太近，可局部采取既絕緣又屏蔽的措施。5、避雷器的選型及安裝布線　　要發揮良好避雷功能，防雷器應不會對保護的設備或線路造成任何干擾和中斷現象；具有低"通過"電壓(將瞬間過電壓降到設備能承受的范圍)；能承受高電流(二次感應電流一般不會超過10000A)；反復使用壽命長且具有狀態顯示。電源避雷須提供相對地、中對地及相對中的全面保護作如《圖5》。　　我們知道導線的電壓降主要取決于其電感值，而電感值受到長度和連接方法影響，我們采用以下方法來減少并聯防雷器的感性電壓：①盡量減少連接線長度(<25CM)，減少線路回圈，并將每組連接線綁扎以使其磁場相互抵消。②當連接線過長(>25CM)時，多加一組連接線并分組綁扎，使電感電流平分到兩組上從而減低磁場強度。串聯防雷器保證輸出線與輸入線、接地線盡量遠離，以免再次偶合感應。　　結束語：總之，由于計算機、PLC系統大量采用大規模CMOS集成電路和分散控制用的CPU單元，使其對瞬間過電壓承受能力大幅度減弱，同時控制系統各種線路伸入到工廠的各種環境之中，采用任何一種單一的防雷器件都有難以保證其安全，必須采取綜合防護的措施，對癥下藥將各類可能引起雷害的因素排除，才能將雷害減少至最低限。