摘要：本文計(jì)算機(jī)技術(shù)(Computer)、控制技術(shù)(Control)、通訊技術(shù)(Communication)、顯示技術(shù)(CRT)的發(fā)展和廣泛目前水廠的自動(dòng)化控制普遍采用由工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC或可編程控器PLC組成的集數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制和信息傳送于一體的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。由于這些設(shè)備大量采用高度集成化的CMOS電路和CPU單元，其對(duì)瞬間過(guò)電壓的承受能力大幅降低，成為水廠受雷電損害的主要設(shè)備。所以對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)采取有效的保護(hù)措施是非常必要的，明析瞬間過(guò)電壓產(chǎn)生途徑和危害是正確采取防護(hù)措施的前提。一、瞬間過(guò)電壓的產(chǎn)生　　瞬間過(guò)電壓是指在微妙至毫秒之內(nèi)所產(chǎn)生的的尖峰沖擊電壓而非一般電源上的所謂過(guò)壓(一般電源過(guò)壓可能維持?jǐn)?shù)秒及以上)，瞬間過(guò)電壓有兩種產(chǎn)生途徑：雷擊和電氣開(kāi)關(guān)動(dòng)作。　　1、一般構(gòu)筑物避雷網(wǎng)只能保護(hù)其本身免受直擊雷損害，雷擊會(huì)通過(guò)以下兩種方式破壞電子設(shè)備：①直擊到電源輸入線，經(jīng)電源線進(jìn)入而損害設(shè)備，因電力線上安裝的各種保護(hù)間隙和電力避雷器，只可把線對(duì)地的電壓限制到小于6000伏(IEEEC62.41)，而線對(duì)線無(wú)法控制。②以感應(yīng)方式(電阻性、電感性、電容性)偶合到電源、信號(hào)線上，最終損害設(shè)備。　　2、當(dāng)電流在導(dǎo)體上流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)存儲(chǔ)能量并與電流大小和導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比，當(dāng)電器設(shè)備(大負(fù)荷)開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)便產(chǎn)生瞬間過(guò)電壓而損害設(shè)備。二、瞬間過(guò)電壓對(duì)電子設(shè)備的危害　　瞬間過(guò)電壓使電子設(shè)備訊號(hào)或數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)都受到干擾甚至丟失，至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作或暫時(shí)癱瘓；重復(fù)方法當(dāng)然是采用光纖網(wǎng)絡(luò)。　　水廠與上級(jí)部門(mén)及水廠之間的無(wú)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(duì)天饋的防雷主要是選用同軸電纜避雷器(直擊雷防護(hù)見(jiàn)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(hào)頻段相距很遠(yuǎn)。把這兩種信號(hào)分開(kāi)的有效手段就是采用高通濾波器，在選用這類產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)據(jù)通訊頻率和傳輸功率而定(天線應(yīng)置于構(gòu)筑物避雷網(wǎng)45°角內(nèi)，否則須有相應(yīng)接地措施)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的同軸電纜避雷器就是利用這一原理。3、控制站構(gòu)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(jì)算機(jī)設(shè)備、通訊設(shè)備、儀器儀表，大多數(shù)還有電臺(tái)和天饋線，是全廠生產(chǎn)監(jiān)控、調(diào)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(gòu)筑物應(yīng)安裝避雷帶、避雷網(wǎng)，只安裝避雷針效果不好，因?yàn)樗畯S構(gòu)筑物高度雖低，但地勢(shì)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(gòu)筑物的接地電阻須小于10歐。　　有天饋線或通訊鐵塔的應(yīng)安裝避雷針，并置于構(gòu)筑物避雷網(wǎng)45°角內(nèi)，避雷針以及通訊鐵塔的接地除用建筑物內(nèi)鋼筋結(jié)構(gòu)接地以外，還應(yīng)單獨(dú)鋪設(shè)引下線引至構(gòu)筑物接地網(wǎng)。如只采用構(gòu)筑物鋼筋結(jié)構(gòu)接地，因?yàn)樵跇?gòu)筑物修建時(shí)其鋼筋焊接質(zhì)量不一定能得到保證，雷擊時(shí)其均壓要求不能保證而易在構(gòu)筑物內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)。構(gòu)筑物外墻上的所有金屬門(mén)窗應(yīng)接入構(gòu)筑物的接地網(wǎng)。　　前面已述，雷電的危害途徑主要通過(guò)感應(yīng)而進(jìn)入自控系統(tǒng)，所以避雷針、帶、網(wǎng)的引下線應(yīng)盡量多設(shè)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(yīng)能量。室內(nèi)計(jì)算機(jī)、自控設(shè)備要盡量置于遠(yuǎn)離避雷網(wǎng)導(dǎo)地金屬體。4、合理接地　　防雷的最終措施是"泄放"，因而對(duì)"接地"切不可輕心。一般廠內(nèi)的接地主要有構(gòu)筑物接地、配電系統(tǒng)及強(qiáng)電設(shè)備接地、計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)接地。如這三種接地配置不合理，極易在雷擊時(shí)通過(guò)接地網(wǎng)對(duì)自控系統(tǒng)造成反擊。　　計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)是一個(gè)非凡用電系統(tǒng)，它包括以下幾種接地：系統(tǒng)工作地(小于4歐)，直流工作地(信號(hào)屏蔽地、邏輯地等小2歐)，安全保護(hù)地(小于4歐)。在安裝時(shí)難以分開(kāi)(非凡是對(duì)PLC系統(tǒng))，對(duì)這一系統(tǒng)采用聯(lián)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(wǎng)一般是分開(kāi)設(shè)置的。雖然也有采用部分聯(lián)合接地的，但我們認(rèn)為，在水廠還是分開(kāi)設(shè)置較好，原因有以下幾點(diǎn)：　　l、水廠構(gòu)筑物大多數(shù)在修建時(shí)未考慮計(jì)算機(jī)等弱電設(shè)備，且其接閃地和設(shè)備地本身已分開(kāi)設(shè)置。　　2、一個(gè)水廠內(nèi)，為普通用電設(shè)備供電的高、低壓配電系統(tǒng)中，都采用一個(gè)接地系統(tǒng)，由于用電的復(fù)雜性，在運(yùn)行和雷擊時(shí)經(jīng)常使零線(地線)電流不為零(Id)。如采用聯(lián)合接地時(shí)(Rd)，必然使計(jì)算機(jī)接地電位抬高到IdRd，從而可能造成反擊。　　3、新增計(jì)算機(jī)、PLC系統(tǒng)時(shí)，若要與構(gòu)筑物接地、配電系統(tǒng)及強(qiáng)電設(shè)備接地聯(lián)合接地，其接地電阻小于0．5歐較安全，這樣一方面造價(jià)太高，在某些地質(zhì)條件下很能難做到，另一方面對(duì)舊地網(wǎng)(非凡是老水廠)處理時(shí)比較困難。　　地網(wǎng)分開(kāi)設(shè)置時(shí)應(yīng)注重避免地網(wǎng)之間的閃絡(luò)。雷擊時(shí)，會(huì)在地網(wǎng)及四周導(dǎo)體中產(chǎn)生很高電位，地網(wǎng)分開(kāi)，則可能造成接閃接地體向其它接地體閃絡(luò)。所以，地網(wǎng)之間的距離SK當(dāng)涉及自控系統(tǒng)接地時(shí)應(yīng)大于10M。在接地線引入室內(nèi)時(shí)，若與其它地網(wǎng)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(fā)揮良好避雷功能，防雷器應(yīng)不會(huì)對(duì)保護(hù)的設(shè)備或線路造成任何干擾和中斷現(xiàn)象；具有低"通過(guò)"電壓(將瞬間過(guò)電壓降到設(shè)備能承受的范圍)；能承受高電流(二次感應(yīng)電流一般不會(huì)超過(guò)10000A)；反復(fù)使用壽命長(zhǎng)且具有狀態(tài)顯示。電源避雷須提供相對(duì)地、中對(duì)地及相對(duì)中的全面保護(hù)作如《圖5》。　　我們知道導(dǎo)線的電壓降主要取決于其電感值，而電感值受到長(zhǎng)度和連接方法影響，我們采用以下方法來(lái)減少并聯(lián)防雷器的感性電壓：①盡量減少連接線長(zhǎng)度(<25CM)，減少線路回圈，并將每組連接線綁扎以使其磁場(chǎng)相互抵消。②當(dāng)連接線過(guò)長(zhǎng)(>25CM)時(shí)，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(chǎng)強(qiáng)度。串聯(lián)防雷器保證輸出線與輸入線、接地線盡量遠(yuǎn)離，以免再次偶合感應(yīng)。　　結(jié)束語(yǔ)：總之，由于計(jì)算機(jī)、PLC系統(tǒng)大量采用大規(guī)模CMOS集成電路和分散控制用的CPU單元，使其對(duì)瞬間過(guò)電壓承受能力大幅度減弱，同時(shí)控制系統(tǒng)各種線路伸入到工廠的各種環(huán)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(hù)的措施，對(duì)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。