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淺談污水處理廠的防雷措施

飲用水資源越來越短缺，需要更經濟有效的污水治理。污水處理廠在減少間接成本的同時還對整個水循環系統提出了高效率的要求，這迫切需要一個技術優化的過程設計。為此，在過去幾年里，在電子測量設備、分散控制及自動化系統中，污水處理廠的投資數額是相當大的。

盡管與傳統的技術相比，存在著新的電子系統對電涌干擾更加靈敏、污水處理廠大范圍的露天的結構狀況、測量設備和控制系統的分布領域廣泛等特點，雷電放電或電涌侵襲所帶來的風險影響更高。因此，如果沒有有效的防護措施，一個完整的過程控制系統或它的一部分遭受損壞的概率之高是完全可以被預見的。這種損壞后果的影響也是十分深遠的，它們涉及從功能恢復的安裝成本，到為清除水體污染等不可預知的費用。為了有效地防止這些災害、提高系統的可利用率，須采取外部和內部防雷措施1 污水處理廠的監測/控制中心

由于雷電放電而遭受的電涌損害的激增,必須修正對污水處理廠監測/控制中心的保護的概念。從系統的擴大和現代化的角度出發，不得不改進、采取的相應的保護措施。為制定此項技術性/經濟性的概念，要先行評估雷電損害風險。

首先，與運營商一起討論與監測/控制中心的結構和使用有關問題的一份問卷，并以書面形式記錄下來。這種操作方法確保所有的參與者能夠建立并領會防雷保護概念。這個概念代表了當時的最低要求，它在任何時候仍然可以在技術上得到進一步的改進。

一、安裝設備的描述

完整的過程控制系統集中在污水處理廠的監測/控制中心,蔓長的電纜從中心連接到測量站和/或分測量站，當受到雷擊時，有相當部分的雷電流和電涌電流通過這些電纜。這往往導致系統的破壞和失效，類似的情況也發生在供電系統和通信線路中。該污水處理廠的監測/控制中心本身必須受到保護，避免遭受火災(直接雷擊)的損壞；電氣及電子系統(控制及自動化系統，遠動系統)要防御雷電電磁脈沖(LEMP)的影響。

根據國際電工技術委員會62305-2 [2]中的公式，對實際狀態的計算結果是：對于損失類型為L2和L4的情況，計算得到的雷電損害風險R仍是大大高于各自可接受的損害風險RT。

為了對這兩種損失類型實現R

A、雷電流保護系統，據IEC 62305第3部分，保護級別III。

B、1級SPD(電源系統)及電涌保護器，用于IT線纜(測量、控制和通信線路)，損害類型為D1。

C、2級C2類SPD(電源系統)，用于IT線纜(測量、控制和通信線路)。

二、污水處理廠監測/控制中心的保護措施

1、雷電流保護系統

現有污水處理廠監測/控制中心的防雷系統是根據三級保護水平的需要安裝的。所有在屋頂上安裝的部件均由一個帶絕緣裝置的接閃器來保護著。對直擊雷的防護是通過避雷針來實現的，并保持必要的隔離距離和保護角。這樣，阻止了在直接雷擊監測/控制室時部分雷電流流入建筑物而造成的損害。安裝引下線(在這個應用中共4個，因為控制室的大小為15×12米)是用來保持接地棒到接地裝置之間的隔離距離。

2、對外部引入的電纜線的電涌保護

通常，所有的從外面進入污水處理廠的導電系統都必須連接到等電位連接裝置中。等電位連接的要求，是通過所有金屬系統的直接連接，及在組成系統的工作電壓下所有系統的間接連接來實現。這些SPD必須具有雷電電流泄放的能力(1級SPD：測試波形為10/350μs)。防止雷電流進入建筑物的內部，等電位聯接應盡可能地靠近入口。

3、IT系統的電涌保護

為安全起見，進戶線入口是所有到污水處理廠的IT電纜的傳輸接口。在該處使用了具有雷電流承載能力的SPD(損害類型為D1)。氣體放電管常安裝于此。從傳輸接口處，線纜被直接引向開關柜并在那里接觸連接。根據所做的風險分析，在線纜的入口處必須引入SPD，它應適合該環境條件下的應用(C2類)并能與該系統兼容。這就是一個完整的、用于IT布線系統的防止電涌的保護概念。

4、低壓供電系統的電涌保護

在上述的應用中，1級SPD被安裝在建筑物的入口。另外，為保護控制和系統中的電源，又額外地安裝了一個2級SPD。在現有所描述的應用中，為保護終端設備再安裝一個SPD，它們之間以及與被保護的終端設備必須做到相互協調，此外還要遵守廠家相應的說明和指示。相對于其他應用，在低電壓用戶裝置中使用的SPD沒有什么特殊性，并常常都給予了說明。

5、等電位連接

完整的污水處理廠的監測/控制包括了符合IEC 60364-4第41部分的等電位連接。為避免不同部分及外部導體的電勢差，要對業已存在的等電位連接進行測試。建筑物的支撐及建筑部件，如管道、容器等也要被整合到了等電位連接中，這樣，即使在發生故障時也不會造成電勢差。在使用SPD時，每個連接到等電位連接處的接地導線的橫截面積必須按照制造商的SPD指示說明來設計。

三、總結

新的關于雷電保護標準的草案，要求人們采用以未來為導向的、靈活和可靠的方法，也使建筑物中的高可用性的電子系統獲得全面的防雷保護成為可能。風險分析為可靠地擬訂技術/經濟保護概念提供了一個額外的規劃途徑。計劃保護措施的執行要根據IEC 62305中1-4部分的保護標準。總之，新的標準草案基本滿足了在受雷電影響時，電力系統及IT系統的高可用性的要求。

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