泵站自控系统防雷措施浅谈及大套二站防雷.docx

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泵站自控系统防雷措施浅谈及大套二站防雷

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摘要：排水泵站大多位于城区边缘，且毗邻江河堤岸的开阔地带，地势低洼，春夏两季极易遭受雷电袭击。随着机技术、控制技术、通讯技术的广泛应用，泵站的自动化控制也逐步采用由控制机IPC或可编程控器PLC组成的集数据采集、过程控制和信息传送于一体的监控。由于这些设备大量采用高度集成化的CMOS电路和CPU单元，其对瞬态过电压的承受能力十分脆弱，成为泵站易受雷电损害的主要设备。可见对自动化系统采取有效的保护措施非常必要。?

关键词：防雷?过电压?配电?接地?措施?

一、雷电的危害途径

????雷电的危害途径有5种，一是直击雷：雷电直接击在建筑物、构架、树木等物体上，由于热电效应等混合力作用直接对物体造成伤害；二是雷云下的静电感应：一般针对线路而言，在一定强度的雷云下在高压架空线路上可以感应出300—400kV的过电压、在低压架空线路上可以感应出100kV的过电压、在电信线路上也可感应出40—60kV的过电压；?三是雷电的电磁感应：雷电流经引下线入地时，在引下线周围产生磁场、引下线周围的各种金属管线上经感应产生瞬间过电压；四是地电位反击：直击雷经接闪器如避雷针、避雷网等而直放入地，导致地网地电位上升，高电压经设备接地线引入设备造成反击；五是雷电波侵入：?电源线和通信线遭受直击雷或感应雷加载了过电压及雷电流以感应的方式耦合到线路上，进而入侵设备。

???二、瞬态过电压对自控设备的危害

???通常，在泵站的设计建设中对于直击雷的防护已经有比较完善的措施。自动化系统大部分置于泵房构筑物之中，网络线、电源线铺设于电缆沟中，因而遭受直接雷击的可能性不大。根据雷电电磁脉冲(LEMP)和实践经验证明：?电子计算机及其它自动化系统设备损坏的主要原因是雷电感应浪涌电压造成的。雷电感应浪涌电压是一种产生在微秒至毫秒之间的尖峰冲击电压，即瞬态过电压。它可以通过电源线、天馈线、通讯线和信号线把感应浪涌电压波引入设备内部，分别损坏电源模板、通讯模板、I/0模板，致使设备产生误动作、暂时瘫痪或立即烧毁元器件。

三、排水泵站自控系统防雷措施

????由此可见，现有的雷电防护体系已不能满足当前自动化系统的安全要求，应从单纯的一维无源防护转为针对防直击雷、防静电感应、防雷电电磁感应、防地电位反击、防感应雷电波侵入以及操作瞬态过电压等的有源与无源防护相结合的三维防护体系。我们应从泵站自动化系统的整个配电系统、信号系统、天馈系统、微机等几个方面入手，采用接闪、分流、均压、屏蔽与接地等手段，进行全方位的防雷防过电压保护。

(一)?自控配电系统的防雷

????当雷击发生在输电线路或在输电线路附近时，都将在输电线路上形成雷电冲击波，雷电冲击波容易与工频回路耦合，从而进入自控设备的电源模块，因此，配电线路的防雷是自控系统防雷的重要部分。采用三级浪涌电压保护器(也叫瞬态过电压保护器?SPD)是自控系统比较理想的防雷保护措施。采用这种措施与其他防雷措施一样，要特别注意将自控设备的电源用线与照明等其他用电线路严格分开。三级浪涌电压保护器的分布为：第一级在变压器二次侧、进线柜断路器后的三根相线和中性线上，分别对地并联，主要泄放外线等产生的较强过电压，其雷通量大，但是这些避雷器启动电压高而且有较大的分散电容，与负载之间成为分流的关系，从而使加在下一级设备上的残压高，一般为避雷器启动电压的2～2.5倍。第二级在PLC或UPS等专用配电母线处的三根相线和中性线上，分别对地并联，主要泄放第一级残压，分流配电线路上传输过程中的感应或耦合过电压和其它用电设备的操作过电压，有效抑制各种电磁干扰。第三级在PLC、UPS或其它自控设备接线板熔断器后的相线和中性线上，分别对地并联，主要泄放前面的残压，进一步保护设备不受过电压的干扰。

????(二)?信号系统与天馈系统防雷

????自控系统信号线一般都采用特制屏蔽双绞线(如DH+、MB+)，一般穿管铺设，雷电在此处感应电压在lkV—2?kV范围内，但其直接进入PLC或机通讯口(电压在5V—48V之间)，可能会造成的较大的损害。计算机数据交换或通讯频率是从直流到几十兆赫兹(据系统而定)，在选用避雷器时要选用专用信号SPD。当通信电缆感应雷产生瞬态过电压时，雷电流通过SPD支路泄放到大地，SPD的输出限制在设备的允许电压上。?泵站间的无线电通讯功率低，其连接线都采用同轴电缆。对天馈的防雷主要是选用天馈线路SPD，用来抑制从天线引入的雷电波，它采用波道分流技术，将雷电流和有用的信号分开。当受到雷击时快速有效的将感应雷电流通过雷电支路泄放到大地。

????(三)?屏蔽、等电位处理

????泵房控制室内的电力电缆(线)、通信电缆(线)应该尽量采用屏蔽电缆。在控制室还可以沿地面上布紫铜排，形成闭