水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷措施的應(yīng)用

張廣寧

摘要：電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用可有效提升水利工程的管理水平，并能夠提供更為準(zhǔn)確水利工程相關(guān)數(shù)據(jù)與信息，但由于我國(guó)很多水利工程位于山區(qū)、空曠地帶等雷電高發(fā)地區(qū)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)很容易因此受到雷擊威脅，為盡可能降低這一威脅、推動(dòng)水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)更好發(fā)展，正是本文圍繞系統(tǒng)防雷措施開(kāi)展具體研究的原因所在。

關(guān)鍵詞：水利工程;電氣自動(dòng)化系統(tǒng);防雷

1 常見(jiàn)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷措施

1.1 應(yīng)用 TVS 管

TVS 管也被稱(chēng)作瞬態(tài)電壓抑制器，其本質(zhì)上屬于一種二極管形式的高效能保護(hù)器件，在兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率屬于其主要原理，這就使得TVS 管可較好保護(hù)電子線路中的精密元器件，而由于 TVS 管具備漏電流低、響應(yīng)時(shí)間快、擊穿電壓偏差小、瞬態(tài)功率大、箝位電壓較易控制、體積小、無(wú)損壞極限等特點(diǎn)，這就使得其能夠較好滿足水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷需要，在信號(hào)及電源線上、信號(hào)線及系統(tǒng)接地間設(shè)置 TVS 管屬于較為典型的應(yīng)用方式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電氣自動(dòng)化設(shè)備的有效防雷，而且對(duì)系統(tǒng)噪音帶來(lái)的影響、引發(fā)的失靈問(wèn)題也能夠得以較好避免，圖 1 為應(yīng)用 TVS 管的典型防雷方案。

1.2 采用 UPS 不間斷電源

UPS 電源具備較為優(yōu)秀的穩(wěn)壓能力，這使得其能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)線路中入侵突變電流或突變電壓的抑制和凈化，水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的精密元器件自然能夠由此得到較好保護(hù)。而如果出現(xiàn)因雷擊事故引發(fā)的斷電情況，UPS 電源能夠經(jīng)過(guò)逆變器為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)提供一定時(shí)間的持續(xù)電源供給，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合 UPS 電源發(fā)送的信號(hào)將完成系統(tǒng)保護(hù)、不能保存數(shù)據(jù)的處理，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)損壞、數(shù)據(jù)丟失的可能性由此將降到最低。值得注意的是，UPS 電源的應(yīng)急供電時(shí)間長(zhǎng)短與其電源容量有關(guān)，水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)自身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)暮髠潆姵厝萘浚_保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

1.3 做好接地和屏蔽

對(duì)于水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的接地來(lái)說(shuō)，可與動(dòng)力裝置共用接地網(wǎng)并盡可能與防雷接地網(wǎng)直接連接，圍繞機(jī)房敷設(shè)環(huán)形接地母線并在中控室敷設(shè)均壓帶也能夠有效提升接地的防雷能力。水利工程的調(diào)度室或中控室內(nèi)往往存在需要另設(shè)接地網(wǎng)的特殊設(shè)備，這類(lèi)特殊設(shè)備可通過(guò)放電器或擊穿保險(xiǎn)器連接工程地網(wǎng)與其接地網(wǎng)，正常時(shí)隔離、雷擊時(shí)均衡電位目標(biāo)可由此實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要遵循業(yè)界規(guī)程嚴(yán)格開(kāi)展水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷的接地處理。

屏蔽可有效降低水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)受到的雷電電磁干擾，調(diào)度室或中控室的金屬地板、建筑鋼筋便需要焊接形成等電位法拉第籠。部分水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備對(duì)屏蔽存在較高要求，這種情況下需要在中控室敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)，機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)行接地母線則需要與金屬屏蔽網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接。對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)的架空電力線來(lái)說(shuō)，其由站內(nèi)終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜，室外通信電纜則需要采用屏蔽層兩端接地的屏蔽電纜。值得注意的是，電纜在進(jìn)入室內(nèi)前需要在 0.6m 以上埋地深度下水平埋地 10m 以上，非屏蔽電纜同樣應(yīng)水平埋地 10m 以上且需要穿鍍鋅鐵管。

2 水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷措施

2.1 瞬態(tài)電壓抑制器TVS 管應(yīng)用

瞬態(tài)電壓抑制器 TVS 管可以根據(jù)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)受到雷擊后以10-12 秒量級(jí)的速度把TVS 管兩級(jí)的高抗組轉(zhuǎn)變?yōu)榈挚菇M，通過(guò)轉(zhuǎn)變抗組把雷擊所產(chǎn)生的浪涌功率消化掉，并達(dá)到較好的保護(hù)電氣自動(dòng)化設(shè)備器件的目的。因此，瞬態(tài)電壓抑制器TVS 管在服務(wù)水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)電子設(shè)備時(shí)，能夠有效的起到保護(hù)過(guò)壓的作用。

2.2 UPS 過(guò)電壓保護(hù)

UPS過(guò)電壓保護(hù)措施是水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷措施當(dāng)中一個(gè)較為常見(jiàn)的防護(hù)措施。通過(guò)筆者對(duì)UPS過(guò)電壓保護(hù)措施的研究來(lái)看，只裝有壓敏電阻的UPS，在某種情況下是不能滿足水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)防雷的要求的，所以筆者指出在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷措施保護(hù)當(dāng)中可以使用四級(jí)保護(hù)模式，也就是使用由三極氣體放電管、壓敏電阻、限流模塊和TVS 管所組成的四級(jí)保護(hù)措施。通過(guò)利用四級(jí)保護(hù)措施來(lái)保護(hù)電氣自動(dòng)化設(shè)備不受雷電的攻擊，提高工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 三合一防雷器應(yīng)用

三合一防雷器，也稱(chēng)組合防雷器、是指監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)端的集視頻防雷和電源防雷為一體的防雷設(shè)備，在使用三合一防雷器時(shí)一定要做好防雷器與地面的接地連接。應(yīng)用三合一防雷器對(duì)水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行雷電防護(hù)，不僅可以達(dá)到非常好的防護(hù)效果而且還能夠有效的滿足室內(nèi)外監(jiān)控設(shè)備對(duì)于防護(hù)電磁脈沖擊的要求。

2.4 接地和屏蔽

在進(jìn)行接地時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況盡可能的來(lái)降低接地電阻，以滿足設(shè)計(jì)接地阻值要求，在進(jìn)行屏蔽時(shí)則應(yīng)把屏蔽網(wǎng)與接地母線按照均勻多點(diǎn)的方式進(jìn)行連接，以保護(hù)水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)免受雷電電磁的沖擊和破壞，總之接地和屏蔽防雷措施是防止水廠水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)免受雷電攻擊的有效措施。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著自動(dòng)化系統(tǒng)在水利工程當(dāng)中應(yīng)用的不斷深入，水利工程運(yùn)行也越來(lái)越趨于自動(dòng)化和智能化，精密的智能化電氣設(shè)備在促進(jìn)水利工程的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量的同時(shí)，也使得設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率有所增加，其中雷擊是導(dǎo)致電氣自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)故障的一個(gè)非常關(guān)鍵因素。對(duì)此，文章就如何預(yù)防雷擊對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的破壞進(jìn)行了分析，其實(shí)質(zhì)是為了闡明水利工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷電措施的重要性和為工作人員更好的制定防雷措施提供有價(jià)值的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭 平 . 分析三岔河引子渡提水工程電氣自動(dòng)化系統(tǒng)防雷措施 [J]. 低碳世界，2017（31）：70～71.