柴　慧

（西安迪飛科技有限責(zé)任公司　陜西　西安　710018）

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淺談防雷接地措施在水利工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

柴慧

（西安迪飛科技有限責(zé)任公司陜西西安710018）

摘要本文針對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水利工程系統(tǒng)中的運(yùn)行環(huán)境針對(duì)性地提出一些防雷措施，從而更好地保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。

關(guān)鍵詞防雷；過電壓；配電；接地

近幾年來，我國在自動(dòng)化控制方面的發(fā)展愈演愈烈，工業(yè)自動(dòng)化水平也在隨之不斷提高。在水利工程中，大量的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備管理自動(dòng)化系統(tǒng)以及水利工程中的通訊系統(tǒng)的應(yīng)用，為我國水利工程的穩(wěn)步發(fā)展帶來了巨大的影響。各種新式設(shè)備如工業(yè)計(jì)算機(jī)、交換機(jī)等各類新型微電子儀器的使用為這些系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來了更多的保障。而在另一方面，這些新型的微電子儀器相比以前的電子設(shè)備來說，他們的工作電壓更低，監(jiān)控、控制過程更加精細(xì)，相應(yīng)的，這些新型的設(shè)備對(duì)于工作環(huán)境的要求也隨之提高，而對(duì)于設(shè)備的防雷裝置的要求更加嚴(yán)格，雷電出現(xiàn)的瞬間電磁場(chǎng)的變化不但對(duì)于這些新型設(shè)備的正常工作有著巨大的影響，磁場(chǎng)的瞬間變化可能對(duì)設(shè)備造成不可挽救的損壞。

1　雷電危害的形式

雷電是因?yàn)榭諝庵械恼?fù)電荷因?yàn)閯×遗鲎捕a(chǎn)生的一種劇烈、瞬間的放電現(xiàn)象，屬于一種自然現(xiàn)象。雷電的危害性毋庸置疑，按照影響形式的不同，可以將雷電的危害方式分為三種方式，即直擊雷、感應(yīng)雷和地形雷。直擊雷，就是雷電通過直接接觸物體的方式對(duì)物體造成危害，雷電的直接接觸會(huì)給所接觸的物體帶來瞬間的大電流，從而破壞物體的結(jié)構(gòu)；感應(yīng)雷，雷電在形成的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間的、劇烈變化的電磁場(chǎng)，如果這個(gè)電磁場(chǎng)的附近存在不閉合的導(dǎo)體，就會(huì)在這個(gè)不閉合的導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)極高的電壓，從而引起導(dǎo)體中產(chǎn)生瞬間的大電流，從而對(duì)物體造成損傷。通過雷電的危害方式，可以針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行預(yù)防。預(yù)防直擊雷的方式主要是通過給物體安裝避雷針、避雷線或者在物體的周圍設(shè)置避雷帶或者避雷網(wǎng)，通過這些裝置將雷電安全地引到大地，避免其對(duì)物體造成損壞。預(yù)防感應(yīng)雷的方式主要是通過在物體周圍設(shè)置金屬屏蔽器等，用以屏蔽雷電形成瞬間產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。

2　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)遭雷擊的主要原因與途徑

雷電對(duì)物體造成損壞時(shí)不僅僅只是通過單一的形式對(duì)其造成損壞，往往是直擊雷和感應(yīng)雷并存的形式對(duì)物體造成損壞，所以雷電對(duì)物體造成的損壞往往是極大的。而對(duì)于微電子設(shè)備來說，感應(yīng)雷的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直擊雷，而國內(nèi)發(fā)生的大多數(shù)電子設(shè)備雷擊事故都是由感應(yīng)雷引起的。因?yàn)槔纂娫谛纬傻乃查g會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)，而這個(gè)強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)附近的電子設(shè)備或者電子線路就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電感應(yīng)，從而對(duì)電子設(shè)備或者電子線路造成損壞，這就是所謂的感應(yīng)雷雷擊。而新型的微電子設(shè)備的集成度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原來的電子設(shè)備，它的工作電壓也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原來的電子設(shè)備，所以其耐過電以及抗雷電電磁性能往往較弱，而雷電在形成的順序形成的電磁場(chǎng)會(huì)在電子設(shè)備上引起一個(gè)極大的過電壓值，瞬間產(chǎn)生的電流對(duì)于這些電子設(shè)備來說也是致命的?？偟膩碚f，感應(yīng)雷主要是通過下列三種入侵方式對(duì)物體造成損壞。

（1）通過供電線路入侵?？茖W(xué)家們通過大量的實(shí)驗(yàn)證明在工頻附近雷電產(chǎn)生的能量最大，而雷電與供電線路耦合發(fā)生的概率也很高。通過對(duì)近幾年發(fā)生的雷擊事件研究表明，通過供電線路造成的雷擊事件占所有雷擊事件的百分之六十以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他方式。雷電在形成的瞬間在附近的220V的輸電線路上會(huì)形成一個(gè)千伏以上的電壓，這對(duì)于電子設(shè)備的危害就顯而易見了。

（2）通過通信線路。通信線路主要有數(shù)據(jù)傳輸線、信號(hào)發(fā)生以及信號(hào)接收天線以及相對(duì)應(yīng)的反饋線等。這些線路本身就存在著大量的電信號(hào)，所以本身對(duì)于電磁場(chǎng)等也較為敏感。當(dāng)引雷入地產(chǎn)生感應(yīng)雷的時(shí)候，瞬間產(chǎn)生的電磁場(chǎng)就會(huì)通過信號(hào)發(fā)生以及接收器的反饋線等進(jìn)入到信號(hào)發(fā)生以及接收裝備，從而對(duì)設(shè)備造成大量的損壞。

（3）地電位反擊。在建筑物的建筑施工過程中，會(huì)按照設(shè)計(jì)在建筑的交流電位器工作點(diǎn)、安全保護(hù)地以及建筑物的防雷設(shè)備安裝點(diǎn)之間設(shè)立一定的間隔距離，從而最大限度提高安全度。如果建筑的交流電位器工作點(diǎn)、安全保護(hù)地以及建筑物的防雷設(shè)備安裝點(diǎn)之間的距離過近，當(dāng)雷電引入地面的時(shí)候，它們之間就會(huì)因?yàn)樗查g產(chǎn)生的電位差從而形成地電位反擊，從而對(duì)設(shè)備造成損壞。

3　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)防雷接地措施

雷電對(duì)物體造成損壞時(shí)不僅僅只是通過單一的形式對(duì)其造成損壞，往往是直擊雷和感應(yīng)雷并存的形式對(duì)物體造成損壞，所以雷電對(duì)物體造成的損壞往往是極大的。而針對(duì)這種情況，在雷電治理的過程中也需要從多個(gè)方面進(jìn)行，通過多種方式對(duì)雷電進(jìn)行攔截、疏導(dǎo)，從而最大限度保護(hù)設(shè)備。目前，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要防雷措施是通過接地以及電磁金屬屏蔽等內(nèi)部、外部雙重措施對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)防雷措施的外部措施主要包括了空氣截雷系統(tǒng)或者安裝避雷針和避雷帶等。一般是在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所處建筑物的屋頂安裝接閃器來接收雷電，通過該裝置將雷電引導(dǎo)進(jìn)入大地并安全散流，在散流的過程中要最大限度保證每一根引流線上流經(jīng)的電流都要進(jìn)入大地，從而降低高強(qiáng)度的雷電對(duì)附近的設(shè)備以及線路造成損壞。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部防雷措施主要是通過對(duì)建筑物內(nèi)部的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備安裝防雷設(shè)備與過電壓保護(hù)裝置，從而對(duì)電子監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，在安裝的過程中一定要注意接地工作的完成質(zhì)量。

（1）選用瞬態(tài)電壓抑制器—TVS管

TVS管又叫做瞬態(tài)電壓抑制器，是一種高效的電子設(shè)備保護(hù)裝置，瞬態(tài)電壓抑制器主要是通過二極管對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)瞬態(tài)電壓抑制器的兩端受到一個(gè)瞬間的高能量反向沖擊時(shí)，它能在瞬間將其自身裝置兩端的阻抗由高變低，從而得以吸收瞬間產(chǎn)生的千瓦以上的浪涌功率，從而保證裝置兩端的電壓值保持在一個(gè)安全范圍內(nèi)，從而最大限度保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中一些精密元器件的安全，避免其受到損壞。瞬態(tài)電壓抑制器的反應(yīng)時(shí)間極快，且它的瞬態(tài)功率也較大，漏電電流以及擊穿電壓等均較小，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的防雷系統(tǒng)中。瞬態(tài)電壓抑制器具有以下特點(diǎn)：

a.將瞬態(tài)電壓抑制器安裝到信號(hào)線以及輸電線路上面，能夠有效防止因?yàn)橥饨缭虺霈F(xiàn)的瞬間脈沖對(duì)電子監(jiān)控設(shè)備內(nèi)的精密儀器造成傷害。

b.瞬態(tài)電壓抑制器的靜電放電效應(yīng)能夠瞬間放出千伏以上、60A左右的脈沖，并且持續(xù)的時(shí)間也較長(zhǎng)，相對(duì)于其他的器件，瞬態(tài)電壓抑制器的保護(hù)性能更好。

（2）采用UPS不間斷電源

UPS電源最大的特點(diǎn)是它的穩(wěn)壓作用，在一定的范圍內(nèi)，能夠有效抑制或者凈化入侵到線路中的突變電壓或者突變電流，從而保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的一些精密元器件。另一方面，如果因?yàn)槔讚羰鹿蕦?dǎo)致斷電，UPS電源會(huì)經(jīng)過逆變器向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電一定的時(shí)間，在放電的過程中，向計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器發(fā)送一個(gè)信號(hào)通知其對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和對(duì)一些不能保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的處理，從而最大限度保護(hù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備以及防止丟失數(shù)據(jù)。所以對(duì)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來說，UPS電源的穩(wěn)定性對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性等有著直接的影響，而UPS電源的發(fā)電時(shí)間的長(zhǎng)短與UPS電源的電源容量有關(guān)。

（3）為了最大限度減低雷電事故的危害，在雷電易發(fā)階段，水利工程的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要通過多種保護(hù)方式并存的方式對(duì)水利工程的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。在水利工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝過程中還要注意：計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備盡量安裝到室內(nèi)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備的安裝位置不易過高；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備在安裝的過程中盡量安裝在離雷電易發(fā)地帶較遠(yuǎn)的地方。

此外，在建筑物的建造過程中一般采用避雷針或者避雷帶等預(yù)防雷電事故的發(fā)生，而對(duì)于避雷針或者避雷帶等進(jìn)行接地工作的時(shí)候除了使用建筑物本身的結(jié)構(gòu)接地外還有設(shè)立單獨(dú)的引流線路，最大限度預(yù)防雷擊事故的發(fā)生。

4　結(jié)束語

水利工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的防雷處理是一個(gè)長(zhǎng)期而又系統(tǒng)的工作，需要結(jié)合實(shí)際情況多方面進(jìn)行考慮，對(duì)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作地域的空氣濕度、地理位置的高低以及所處區(qū)域的氣候等都要進(jìn)行嚴(yán)格的考慮。然后針對(duì)性地選取防雷措施對(duì)其進(jìn)行防護(hù)。此外，在防雷工作的進(jìn)行中，合格的防雷設(shè)備也是防雷工作中的重點(diǎn)。合適的防雷措施以及合格的防雷裝備，才能最大限度保護(hù)水利工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。陜西水利

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：暢妮）

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