浅谈污水处理厂的防雷措施

    尽管与传统的技术相比，存在着新的电子系统对电涌干扰更加灵敏、污水处理厂大范围的露天的结构状况、测量设备和控制系统的分布领域广泛等特点，雷电放电或电涌侵袭所带来的风险影响更高。因此，如果没有有效的防护措施，一个完整的过程控制系统或它的一部分遭受损坏的概率之高是完全可以被预见的。这种损坏后果的影响也是十分深远的，它们涉及从功能恢复的安装成本，到为清除水体污染等不可预知的费用。为了有效地防止这些灾害、提高系统的可利用率，须采取外部和内部防雷措施1 污水处理厂的监测/控制中心

    由于雷电放电而遭受的电涌损害的激增,必须修正对污水处理厂监测/控制中心的保护的概念。从系统的扩大和现代化的角度出发，不得不改进、采取的相应的保护措施。为制定此项技术性/经济性的概念，要先行评估雷电损害风险。

    首先，与运营商一起讨论与监测/控制中心的结构和使用有关问题的一份问卷，并以书面形式记录下来。这种操作方法确保所有的参与者能够建立并领会防雷保护概念。这个概念代表了当时的最低要求，它在任何时候仍然可以在技术上得到进一步的改进。

    一、安装设备的描述

    完整的过程控制系统集中在污水处理厂的监测/控制中心,蔓长的电缆从中心连接到测量站和/或分测量站，当受到雷击时，有相当部分的雷电流和电涌电流通过这些电缆。这往往导致系统的破坏和失效，类似的情况也发生在供电系统和通信线路中。该污水处理厂的监测/控制中心本身必须受到保护，避免遭受火灾(直接雷击)的损坏；电气及电子系统(控制及自动化系统，远动系统)要防御雷电电磁脉冲(LEMP)的影响。

    根据国际电工技术委员会62305-2 [2]中的公式，对实际状态的计算结果是：对于损失类型为L2和L4的情况，计算得到的雷电损害风险R仍是大大高于各自可接受的损害风险RT。

    为了对这两种损失类型实现R

    A、雷电流保护系统，据IEC 62305第3部分，保护级别III。 

    B、1级SPD(电源系统)及电涌保护器，用于IT线缆(测量、控制和通信线路)，损害类型为D1。

    C、2级C2类SPD(电源系统)，用于IT线缆(测量、控制和通信线路)。

    二、污水处理厂监测/控制中心的保护措施

    1、雷电流保护系统

    现有污水处理厂监测/控制中心的防雷系统是根据三级保护水平的需要安装的。所有在屋顶上安装的部件均由一个带绝缘装置的接闪器来保护着。对直击雷的防护是通过避雷针来实现的，并保持必要的隔离距离和保护角。这样，阻止了在直接雷击监测/控制室时部分雷电流流入建筑物而造成的损害。安装引下线(在这个应用中共4个，因为控制室的大小为15×12米)是用来保持接地棒到接地装置之间的隔离距离。

    2、对外部引入的电缆线的电涌保护

    通常，所有的从外面进入污水处理厂的导电系统都必须连接到等电位连接装置中。 等电位连接的要求，是通过所有金属系统的直接连接，及在组成系统的工作电压下所有系统的间接连接来实现。这些SPD必须具有雷电电流泄放的能力(1级SPD：测试波形为10/350μs)。防止雷电流进入建筑物的内部，等电位联接应尽可能地靠近入口。

    3、IT系统的电涌保护

    为安全起见，进户线入口是所有到污水处理厂的IT电缆的传输接口。在该处使用了具有雷电流承载能力的SPD(损害类型为D1)。气体放电管常安装于此。从传输接口处，线缆被直接引向开关柜并在那里接触连接。根据所做的风险分析，在线缆的入口处必须引入SPD，它应适合该环境条件下的应用(C2类)并能与该系统兼容。 这就是一个完整的、用于IT布线系统的防止电涌的保护概念。 

    4、低压供电系统的电涌保护

    在上述的应用中，1级SPD被安装在建筑物的入口。另外，为保护控制和系统中的电源，又额外地安装了一个2级SPD。在现有所描述的应用中，为保护终端设备再安装一个SPD，它们之间以及与被保护的终端设备必须做到相互协调，此外还要遵守厂家相应的说明和指示。相对于其他应用，在低电压用户装置中使用的SPD没有什么特殊性，并常常都给予了说明。

    5、等电位连接

     完整的污水处理厂的监测/控制包括了符合IEC 60364-4第41部分的等电位连接。为避免不同部分及外部导体的电势差，要对业已存在的等电位连接进行测试。建筑物的支撑及建筑部件，如管道、容器等也要被整合到了等电位连接中，这样，即使在发生故障时也不会造成电势差。在使用SPD时，每个连接到等电位连接处的接地导线的横截面积必须按照制造商的SPD指示说明来设计。

    三、总结

    新的关于雷电保护标准的草案，要求人们采用以未来为导向的、灵活和可靠的方法，也使建筑物中的高可用性的电子系统获得全面的防雷保护成为可能。风险分析为可靠地拟订技术/经济保护概念提供了一个额外的规划途径。计划保护措施的执行要根据IEC 62305中1-4部分的保护标准。总之，新的标准草案基本满足了在受雷电影响时，电力系统及IT系统的高可用性的要求。