供水系统整体防雷解决方案


      自动化技术,近年来在给排水行业得到广泛的应用,伴随水厂自动化技术、系统控制设备和机电仪表设备的发展,滤池自动化、投切自动化、泵站自动化、水质检测自动化技术逐步成熟,电脑应用日益普及,这标志着自动化水厂在国内尤其是大中型城市已具备较好的技术环境,已发展成为一项成熟的技术。 

  但随着微电子设备在供水系统的普遍应用,防雷的问题就显得越来越重要。由于微电子设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性,这就使其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感。如果防护措施不力,随时可能遭受重大损失。 

  对于城市给排水系统来说,由于水厂一般都位于郊外旷野,且所处的地理位置一般都较高,传输水管纵横密布,通信方式复杂,既有有线传输,又有无线传输,有线传输的传输线路较长,而无线传输的发射天线一般都处于当地制高点,这些都是给排水系统易遭受雷击的重要因数。因此,对城市给排水系统的防雷必须综合考虑,应从整体防雷的角度来进行防雷方案的设计。


  1、直击雷防护 

  建议进行有效的直击雷防护措施,以提高整体的防雷效果。直击雷防护按照国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》设计和施工, 主要使用避雷针、网、带及良好的接地系统,其目的是保护建筑不受雷击的破坏,给建筑物内的人或设备提供一个相对安全的环境。 

  根据水厂实际情况,其直击雷的防护主要措施是在各个主要建筑物(包括配电房和控制室、办公楼、净化车间、加药间、鼓风机房)顶部采用φ10的圆钢(刷银粉漆)构筑避雷带,并用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接,引下线的间距应不大于25米。


  2、感应雷防护 

  水厂设备的电源线和信号线在打雷时极易感应过电压而造成设备损坏。统计数据资料表明,电子设备系统80%以上的雷害事故都是因为与设备相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的。因此,在电源线路和信号线路上安装合适的防雷器是非常重要的。 

  考虑到水厂动力设备大都为电机,其启动时电源电压会升高,为使安装的电源防雷器更可靠、稳定的运行和延长其工作寿命,我司采用启动电压在700V以上的压敏电阻来生产防雷器,而不是常规的600多伏。 

  现根据水厂设备分布,防雷器的安装示意图如下图,大体分为配电房和控制室、办公楼、净化水池、加药间、鼓风机房五个区域:


  A、配电房和控制室的防雷器安装 

  在配电房总配电柜的进线处安装COMTECH三相电源防雷箱PX100-A/4,最大通流能力为100KA; 

  在控制室配电柜的电源进线处安装COMTECH三相电源防雷器PA40-A/4,最大通流能力为40KA; 

  在控制柜的电源进线处安装COMTECH三相电源防雷器PA40-A/4,最大通流能力为40KA; 

  在控制柜的RS232信号入口处安装COMTECH 专用RS232接口信号防雷器S05D9MF3,工作电压为5V; 

  在控制柜两路电磁流量计信号入口处安装COMTECH压接式信号防雷器S60YFF2和S24YFF2,工作电压分别为60V和24V; 

  在控制柜射频信号入口处安装COMTECH专用天馈防雷器AN10MF90,适用频率0~1.0GHz ;


  B、办公楼的防雷器安装 

  在办公楼总配电箱电源进线处安装COMTECH三相电源防雷器PA40-A/4,最大通流能力为40KA; 

  在办公楼中心交换机房的配电箱电源进线处安装COMTECH单相电源防雷器PA40-A/2,最大通流能力为40KA; 

  对机房交换机的电话信号线进行保护,安装COMTECH专用音频信号防雷器S150RFF2,工作电压为150V;


  C、净化车间的防雷器安装 

  在控制室的控制柜电源进线处安装COMTECH三相电源防雷器PA40-A/4,最大通流能力为40KA; 

  在控制室的控制柜的RS232信号入口处安装COMTECH RS232接口专用信号防雷器S05D9MF3,工作电压为5V; 

  对接至控制室的滤池探头信号进行保护,安装COMTECH压接式信号防雷器S24YFF2,工作电压24V;


  D、投药间的防雷器安装 

  在控制箱的电源进线处安装COMTECH三相电源防雷器PA40-A/4,最大通流能力为40KA; 

  在控制箱的RS232信号入口处安装COMTECH RS232接口专用信号防雷器S05D9MF3,工作电压为5V;


  E、鼓风机房 

  对于鼓风机房的电源防护,考虑到其电机频繁启动带来电压波动对防雷器的运行将产生严重影响,不对其安装防雷器件,但要求其铠装电源进线的屏蔽层要可靠接地;


  F、公司办公楼总机房和外接流量计防护 

  公司办公楼总机房配备交换机一部,其中外接中继线,其室外走外线未屏蔽,在雷击时容易感应过电压造成交换机主板、CPU板损坏,电源线路未做过电压保护,因此应对其进行全方位防护;对于两台室外流量计应重点对信号、电源以及天馈系统进行防护。 

  公司办公楼总机房安装COMTECH单相交流电源防雷器PA40-A/2,中继线分别安装COMTECH专用音频防雷器S150RFF2,电话线路配线架安装COMTECH专用配线架避雷子; 

  室外流量计电源进线安装COMTECH单相交流电源防雷器PA40-A/2,信号线路安装COMTECH信号防雷器S24YFF2,天馈信号安装COMTECH开关型天馈防雷器AN10MF90,频率范围0~1000MHz。


  3、调度中心站防雷 

  在调度中心站大楼的楼顶构筑避雷带或避雷网,避雷带或避雷网应采用引下线接入地网。在调度中心的发射天线上安装避雷针,避雷针应良好接地。 

  在调度中心站的计算机房构筑环行接地母线,将机房内所有金属物体,包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、金属吊顶、设备外壳以及防静电地板的金属构架等金属构件进行等电位连接,以均衡电位。 

  电源进线应采用金属铠装电缆埋地敷设,电缆铠装层的两端应良好接地;如果电缆没有铠装层,则应将电缆穿钢管埋地,钢管两端接地,埋地的长度应不小于15米。 

  对电源线的防护按照规程应考虑三级保护:在大楼总配电房处应考虑第一级保护,可安装大通流容量的电源防雷箱(PX100-A/4);在相关楼层配电箱处考虑第二级保护,可安装电源防雷箱(PX60-A/4);在PLC柜、流量计、水质测量仪、服务器、工作站等重要设备的电源进线处考虑第三级保护,可安装单相电源防雷箱(PX40-A/2)。 

  对信号线的保护应在流量计、水质测量仪、服务器、工作站、调制解调器等设备的信号线端口安装相应的信号防雷器。 

  对天馈线的防护应在通信发射塔天馈线的两端安装相应的天馈线防雷器。 

  在调度中心大楼周围构筑符合规程要求的接地网,采用共用接地系统时接地电阻应小于1Ω。 

  所有防雷器均应良好接地。


  4、二级调度中心的防雷 

  二级调度中心的情况同调度中心站相似,其防雷措施可参考调度中心站的防雷措施。


  5、远程站(RTU)的防雷 

  由于远程站(RTU)大都处于郊外,工作环境恶劣,遭受雷害的可能性极大,应重点保护。 

  采用无线通讯方式传输信号的远程站应在发射天线上安装避雷针,避雷针应良好接地。 

  电源线必须穿钢管进行敷设,钢管两端良好接地,埋地长度不小于15米。电源进线应安装通流容量较大的防雷器。可考虑第二级保护,选用电源防雷箱(PX60-A/4) 

  对信号线的保护,应在所有的信号线端口安装相应的信号防雷器。包括所有数据采集端口以及RTU与二级调度中心通信的端口。在重要传感器的数据信号端口也应安装相应的信号防雷器。如果有条件,所有信号线应穿金属管进行敷设,金属管两端接地。 

  对天馈线的防护应在通信发射塔天馈线的两端安装相应的天馈线防雷器。 

  所有防雷器均应良好接地。


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