【摘要】水廠的位置多數(shù)地勢(shì)較高且相對(duì)偏僻，容易受到雷電的襲擊，而且水廠生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度也較高，如果受到雷電的襲擊，必然會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)化控制系統(tǒng)和設(shè)備的損壞，因此，在水廠建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)注意對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和設(shè)備的防雷措施的選擇和應(yīng)用，提高水廠的整體防雷效果。

【關(guān)鍵詞】水廠系統(tǒng)；防雷意義；系統(tǒng)防雷；設(shè)備防雷

引言

大型水廠都已經(jīng)引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，一方面可以降低人工作業(yè)壓力，一方面可以提高水廠生產(chǎn)自動(dòng)化及運(yùn)行管理的水平，從而提高水廠供水的可靠性和穩(wěn)定性。然而引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就意味著電氣設(shè)備的增加，雷電對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)和設(shè)備的危害性也隨之增加。因此，采用有效的防雷措施防止雷電襲擊就成為水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，本文將就四川省瀘州市某一水廠為例，淺析水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)及設(shè)備的防雷技術(shù)措施。

一、水廠防雷措施的重要性

隨著城市用水需求的日益發(fā)展，也促進(jìn)了水廠的自動(dòng)化水平提高，供水系統(tǒng)引入數(shù)量眾多的計(jì)算機(jī)、RTU以及更多的電子設(shè)備。目前水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)可以幫助水廠實(shí)現(xiàn)更加智能化的管理。在控制終端更多的工業(yè)計(jì)算機(jī)、PLC等成為控制的基礎(chǔ)，設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集以及控制指令的執(zhí)行，都要依靠這些終端進(jìn)行控制。一個(gè)水廠就是一個(gè)龐大的控制網(wǎng)絡(luò)，智能化和自動(dòng)化的完成生產(chǎn)，這樣多的電氣元件和設(shè)備都有可能受到雷電的襲擊，其對(duì)瞬間過(guò)壓的承載能力較低，一旦被雷電擊中，就會(huì)導(dǎo)致由于過(guò)壓、過(guò)流、脈沖等因素而損壞設(shè)備，因此必須采用措施防雷，保證水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)和設(shè)備的安全。

二、水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的防雷措施

該水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括了加氯系統(tǒng)，加藥系統(tǒng)、機(jī)組設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)等，雷電感應(yīng)或雷電波可以通過(guò)電線侵入到電源中，容易擊穿設(shè)備的絕緣保護(hù)層，雷電脈沖也會(huì)對(duì)自控系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)電壓干擾，造成信號(hào)端口的損壞。各種金屬罐和金屬管道等也會(huì)在接地不良的時(shí)候出現(xiàn)火花，而引發(fā)更加嚴(yán)重的故障。因此，對(duì)水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)采取有效的防雷措施加以控制。

1、防雷措施的選擇

首先，利用等電位接地方式防雷，如對(duì)加氯系統(tǒng)中的液體罐做接地處理，對(duì)整個(gè)車間作接地并設(shè)置等電位連接，再將等電位連接與防雷接系統(tǒng)可靠連接，對(duì)于平行交叉的各種金屬管線應(yīng)保持一定的距離，在凈距離小于100mm的位置采用金屬線跨接，跨接點(diǎn)的間距應(yīng)小于30m；對(duì)于交叉凈距離小于100mm的，在交叉的位置進(jìn)行跨接。較長(zhǎng)的金屬管道在彎頭、閥門、法蘭盤等位置也應(yīng)進(jìn)行接地處理。在加氯間設(shè)置等電位連接裝置，將加氯機(jī)、水射器、余氯分析儀、取樣泵、等電位排、氯氣回收裝置等等設(shè)備都作好就近防雷接地。

2、線路和電源防雷

針對(duì)該水廠的各種報(bào)警儀器選擇了屏蔽線纜，屏蔽層在兩端進(jìn)行接地。加氯設(shè)備，報(bào)警設(shè)備、計(jì)量裝置等在進(jìn)出信號(hào)線上安裝信號(hào)SPD。設(shè)置最佳工作參數(shù)，使之與系統(tǒng)保持一致。就地PLC柜和中控室的信號(hào)傳輸線路均選擇的是光纜，并且對(duì)加強(qiáng)芯和金屬層進(jìn)行了兩端接地、對(duì)于采用銅線進(jìn)行傳輸?shù)男盘?hào)線路，設(shè)置了屏蔽措施，屏蔽層也在兩端進(jìn)行了接地。

二、水廠自動(dòng)化控制設(shè)備的防雷措施

1、自動(dòng)化儀表的防雷

該水廠的自動(dòng)化儀表多數(shù)為電氣元件，包括壓力、溫度、液位等測(cè)量?jī)x表，其中水質(zhì)參數(shù)儀表包括氯分析、氣體檢測(cè)等等。雷電感應(yīng)和雷電波產(chǎn)生的過(guò)電壓和過(guò)電流，常常會(huì)導(dǎo)致變送器和其他自控設(shè)備被擊穿，雷電脈沖還會(huì)引起各種儀表的感應(yīng)端出現(xiàn)過(guò)壓，而損壞信號(hào)端元件。因此在防雷措施選擇上，首先選擇了屏蔽措施，將各種自動(dòng)化的儀表進(jìn)行屏蔽，將低壓配電箱到儀表之間的線路屏蔽起來(lái)，屏蔽層在兩端進(jìn)行等電位的接地處理。在需要保護(hù)的空間內(nèi)設(shè)置屏蔽電纜，按照系統(tǒng)要求進(jìn)行了一端接地。所以采用雙層屏蔽和鋼管布設(shè)，外層的屏蔽和鋼管在兩端和防雷區(qū)交界處做了等電位接地。其次是進(jìn)行等電位連接和選擇SPD電源。一方面對(duì)金屬外殼和防雷裝置進(jìn)行等電位連接。一方面對(duì)各種自動(dòng)化儀表采用SPD電源，SPD電源設(shè)備安裝在前端的低壓配電箱位置，并按照相關(guān)系統(tǒng)規(guī)范進(jìn)行設(shè)置。最后是選擇信號(hào)SPD，在控制器端就近安裝信號(hào)SPD，對(duì)于安裝在LPZ1區(qū)以及后續(xù)防雷區(qū)的控制器，由于信號(hào)跨過(guò)了防雷區(qū)，所以配置了信號(hào)SPD，并且安裝在與控制器及PLC連接的信號(hào)線路上。為了達(dá)到防雷的預(yù)期效果，限制了控制器和傳感器之間的距離，完善相關(guān)屏蔽措施，并且，避免在此類設(shè)備的信號(hào)線路上安裝SPD裝置。

2、工控機(jī)和PLC控制器的防雷

工控機(jī)往往與PLC直接相連，并通過(guò)中控室的網(wǎng)絡(luò)柜完成數(shù)據(jù)處理，兩種設(shè)備都是為自動(dòng)控制服務(wù)，可編程控制器分為總PLC以及子PLC，自動(dòng)控制的儀表信號(hào)往往由子PLC進(jìn)行收集和控制，并匯總到總PLC上，最后傳送到中控室，由工作人員操作。其防雷措施包括：接地處理，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和編程PLC柜就近接地；工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和PLC柜前端配電箱安裝SPD電源裝置，在進(jìn)出PLC的線路上安裝屏蔽裝置，且兩端進(jìn)行接地，其布置嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。進(jìn)出PLC柜的信號(hào)線均采用的是光纖線纜，對(duì)于非屏蔽線纜，采用了有效的屏蔽措施，并在兩端進(jìn)行接地。同時(shí)安裝了適應(yīng)系統(tǒng)需求的信號(hào)SPD。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的信號(hào)線上采取屏蔽措施，屏蔽體一端和PLC柜或網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜連接，另一端和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和PLC柜或網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜同處于 LPZ1區(qū)內(nèi)，因此線路的兩端沒(méi)有安裝電涌保護(hù)器。

結(jié)束語(yǔ)

自來(lái)水廠的生產(chǎn)中需要借助多種自動(dòng)化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，其中自動(dòng)化儀表、工控機(jī)、PLC等都是水廠控制的核心，加上高低壓配電系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等，這些設(shè)備都會(huì)不同程度的受到雷電的襲擊而出現(xiàn)故障。因此在水廠內(nèi)應(yīng)設(shè)置更加完善的防雷措施，利用對(duì)電位、接地、屏蔽、SPD等措施的合理運(yùn)用來(lái)提高整體自控系統(tǒng)和設(shè)備的防雷效果，為自來(lái)水廠提供一個(gè)相對(duì)完善而安全的綜合防雷系統(tǒng)，從而保障水廠的人員和設(shè)備的安全。

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