摘要：本文簡要介紹了龍川縣鶴市污水處理廠自控系統的雷電波侵入的途徑，分析了雷電可能造成的危害，根據相關規范的具體技術要求,結合實際情況,從外部防護和內部防護兩方面進行了綜合防雷設計，并對其防雷技術措施進行了具體分析。
　　關鍵詞：污水處理廠，自控系統，防雷措施
　　引言
　　鶴市污水處理廠自控系統是SCADA系統，主要由中控室監控系統、配電室控制站(可編程控制器PLC)、現場的設備及儀表組成。中控室監控計算機與現場PLC組成100Mbps工業以太網(光纖自愈環網)，采用TCP/IP協議。現場PLC通過IO模塊，接收現場設備的狀態信號和在線監控儀表的工作信號，并可以對現場設備進行控制。
　　自控系統對防雷的等級相對較低，一旦遭到雷擊，對自控系統有可能是致命的，可能導致整個自控系統癱瘓。為了保證污水廠自控系統的正常運行，必須采取有效的防雷措施，保障設備和自控系統的正常運行。
　　1雷電侵入自控系統的主要途徑
　　通過對河源地區有關氣象資料的調查和分析，可能有三種雷電形式危害自控系統，具體如下：
　　1.1直擊雷
　　雷電直接擊在建筑物上，產生數百千安的雷電沖擊電流，巨大的電磁效應、熱效應和機械效應造成建筑物、電氣設備、電子設備損壞和人員傷亡。
　　1.2傳導雷（線路中雷電波的侵入）
　　遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，雷電過電壓沿著線路侵入電氣設備，同時該雷電過電壓波行進過程中對附近與它平行的通信線路產生干擾。
　　1.3感應雷
　　雷電感應分為靜電感應和電磁感應兩種。靜電感應是由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應出大量異性電荷所致。電磁感應是由于雷擊后，巨大雷電流在周圍空間產生迅速變化的強大磁場所致。這種磁場能在附近的金屬導體上感應出很高的電壓，造成對人體或者設備的二次放電，從而損壞自控設備。
　　2污水廠的綜合防雷措施
　　鶴市污水處理廠自控系統的防雷主要有外部防雷和內部防雷兩部分組成，詳見下圖：
　　
　　2.1外部防雷措施
　　鶴市污水廠在設計上，是執行的國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010，由避雷網(帶)，避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎的鋼筋網與鋼屋架，屋面板鋼筋等構成一個整體，避雷網通過全部立柱基礎的鋼筋作為接地體，將強大的雷電流入大地。自控設備安置在建筑物內，受建筑物防雷系統保護，自控線纜室外部分，或位于電纜溝內，或穿金屬管埋地敷設，直擊雷擊中自控系統的可能性非常小，通常不必安裝防護直擊雷的設備。
　　2.2內部防雷措施
　　內部防雷措施主要有以下三個方面：合理的布線、安裝電源和信號的SPD、做好等電位聯結：
　　2.2.1做到合理布線
　　污水廠的動力線纜和弱電線纜，均分開敷設，敷設間距滿足《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343—2004中的5.3.3的要求。在布置自控系統信號線纜的路由走向時，做到盡量減小由線纜自身形成的感應環路面積。盡可能的減少控制線和信號線的距離，減少雷電流釋放時產生的感應電流或耦合電流的可能性。
　　2.2.2合理選擇安裝SPD
　　通過以往的工程實踐可知，感應雷電壓的形成機率很高，對自控設備威脅巨大，因此在自控系統的電源與信號線路上必須裝設SPD，按照《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343—2004中的6.5的要求設置。
　　2.2.2.1選擇合適電壓等級的SPD
　　自控系統內各個元件的電壓等級不同，有的自控元件工作電壓是220VAC，有的現場在線儀表的工作電壓是24VDC，需根據被保護的自控元件的電壓等級選擇合適的SPD。
　　2.2.2.2合適的位置安裝SPD
　　自控系統電源，采用的是在線式UPS集中供電，在UPS的后端安裝電源防雷保護，一般選用殘壓較低的SPD，將電源線路中剩余的雷電流泄放入大地，將過電壓限制到用電設備能耐受的水平。位于現場側的在線監控儀表，其電源進線，也裝有殘壓較低的SPD，保證現場儀表正常運行。
　　低壓系統采用的是配電間集中控制，PLC和低壓元氣件均位于配電間內，低壓元氣件至PLC的信號電纜上可不裝SPD。在線儀表位于現場，在現場箱和PLC側的信號電纜，基本都通過室外的電纜溝，均加裝SPD。PLC至中控室采用的光纖環網，光纖線纜上可不設SPD。所有的信號電纜均采用屏蔽電纜。
　　2.2.3重視等電位聯結
　　建筑物防直擊雷的避雷引入了強大的雷電流通過引下線入地，在附近空間產生強大的電磁場變化，會在相鄰的導線(包括電源線和信號線)上感應出雷電過電壓（在220伏電源線上出現的瞬間雷電過電壓平均可達10KV），形成瞬間很大的雷電流，對設備造成破壞，還可能影響到對人身安全。因此，本工程各建筑物內均設有等電位聯結箱，設備金屬外殼、線纜的金屬護套和屏蔽層做好等電位聯結，避免產生電勢差，防止自控設備遭到破壞。
　　鶴市污水廠的電氣工作接地、安全接地、建筑物防雷接地、計算機系統接地、等電位聯結箱接地，共用一套接地系統。建筑物基礎鋼筋相聯通作自然接地極，接地電阻不大于1歐。如接地電阻值達不到要求，則加裝人工接地極。
　　3結束語
　　自控系統是比較精密的電子系統，更多的是依靠防雷器進行保護，因此在進行自控系統防雷工程設計時，應該重點考慮防雷器的安裝分布以及性能的選擇，應充分跟建設單位、設備供應商進行溝通，更加全面、合理地解決系統的防雷問題。
　　參考文獻
　　1《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010
　　2《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004
　　3《低壓電氣裝置第4-44部分：安全防護電壓騷擾和電磁騷擾防護》GB16895.102010
　　4《OBO防雷選型設計原則》OBO技術手冊