法律知识

江心洲污水处理厂自动化系统防雷措施

法律快车官方整理

2019-12-04 20:44

人浏览

一、概　述

　　江心洲污水处理厂监控系统采取“集中监测，管理，分散控制”的方式，由中控室计算机、现场控制站(可编程控制器PLC)和变电站监控系统(随10kw电气设备提供)组成整个污水工程的SCADA系统，完成整个污水厂的调度、控制、管理任务。中控室监控计算机与现场PLC组成100Mbps工业以太网(光纤自愈环网)。两台中控室监控计算机与厂长室、总工室、生产部门、化验室等计算机，组成Ethernet网，采用TCP/IP协议。污水厂监控系统组成详见图1。

　　由于污水处理厂及江边泵站地处江南城郊，相对空旷，雷雨季节时间长，雷电产生频率较高，因此自控系统的防雷设施显得尤为重要。

　　二、可能遭受的雷电种类及危害分析

　　　通过对南京地区有关气象资料的调查和分析，主要有四种雷电形式，其形成和对自控系统的危害方式如下：

　　(一)直击雷

　　直击雷是云层与地面凸出物之间的放电形成的。直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。巨大的雷电流流入地下，令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能直接导致接触电压或跨步电压的触电事故。直击雷产生的数十万至数百万伏的冲击电压会毁坏发电机、电力变压器等电气设备绝缘，烧断电线或劈裂电杆造成大规模的停电，绝缘损坏可能引起短路导致火灾或爆炸事故。另外，直击雷的巨大的雷电流通过被雷击物，在极短的时间内转换成大量的热能，造成易燃物品的燃烧或造成金属熔化飞溅而引起火灾。

　　(二)球形雷

　　球形雷出现的次数少而不规则，因此取得的资料十分有限，其发生的原理现在还没有形成统一的观点。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。

　　(三)雷电感应，也称感应雷

　　雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体或者设备的二次放电，从而损坏电气设备。

　　(四)雷电波侵入

　　雷电波侵入是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3x108m/s。雷电波侵入可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜入低压，造成严重的触电事故。属于雷电波侵入造成的雷电事故很多，在低压系统这类事故约占总雷害事故的70％。例如，雷雨天室内电气设备突然爆炸起火或损坏，人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击身亡都属于这类事故。

　　三、常用防雷措施的原理和技术分析

　　　通常，在泵站和污水处理厂的设计建设中对于直击雷的防护已经有比较完善的措施，比如采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地。自动化系统大部分置于泵房构筑物之中，网络线、电源线铺设于电缆沟中，因而遭受直接雷击的可能性不大。实践经验证明：电子计算机及其它自动化系统设备损坏的主要原因是雷电感应浪涌电压造成的。雷电感应浪涌电压是一种产生在微秒至毫秒之间的尖峰冲击电压，即瞬态过电压。它可以通过电源线、天馈线、通讯线和信号线把感应浪涌电压波引入设备内部，分别损坏电源模板、通讯模板、I/O模板，致使设备产生误动作、暂时瘫痪或立即烧毁元器件。

　　(一)根据雷电破坏的途径特点，自动化系统的电源与信号线路分别进行防雷设计

　　(1)电源防雷宜采用三级浪涌防雷保护器(SPD)：在主配电房的低压侧，安装第一级电源防雷保护；在主控机房配电箱输入端安装第二级电源防雷器；若监控系统主控机房设备取电为UPS集中供电，则在UPS的后端安装第三级电源防雷保护。第一级保护一般选用通过I类分级试验(10/350us波形)或具有较大通流容量的SPD，将绝大部分的雷电过电压的能量泄放大地，将过电压减小到一定的程度。第二级、第三级过电压保护器(浪涌保护器或防雷器)一般选用残压较低的SPD，将电源线路中剩余的雷电流泄放入大地，将过电压限制到用电设备能耐受的水平。 [page]

　　(2)同样在信号和数据传输线路上安装视频线防雷器或者数据线防雷器，保护计算机网络，视频和监控信号线路。

　　(3)泵房控制室内的电力电缆、通信电缆应该尽量采用屏蔽电缆。在控制室还可以沿地面上布紫铜排，形成闭环接地汇流母排，将配电柜金属外壳、电源地、SPD接地、机柜外壳、门窗等电位接地就近接到汇流母排上并采用4-10mm2铜芯线作为等电位连接线。

　　(二)必须重视接地

　　防雷的首要原则是将雷电流直接接闪引入地下泄放，因而对“接地”一定要重视起来。一般站内的接地主要有构筑物接地、配电系统及强电设备接地、计算机自控系统接地。

　　(1)构筑物接地通常采用避雷针、避雷带或消雷器，配电系统及强电设备的接地问题已经有相当成熟的措施，而且使用效果也比较理想，在此就不再叙述。

　　(2)计算机自控系统是一个特殊用电系统，它包括以下几种接地：系统工作接地(接地电阻不大于4欧姆)，安全保护接地(接地电阻不大于4欧姆)，直流工作接地(信号屏蔽地、逻辑地等不大于2欧姆)。泵站现有状况下难以分开，可以采用联合接地，但要保证接地电阻一定要小于2欧姆。

　　另外，三大接地网应分开设置，主要考虑到以下三个原因：一是构筑物大多数在修建时未考虑计算机等弱电设备，且其接闪地和设备地本身已分开设置；二是一个泵站内，为普通用电设备供电的高、低压配电系统中，都采用一个接地系统，由于用电的复杂性，在运行和雷击时常常使零线(地线)电流不为零(Id)。如采用联合接地时(Rd)，必然使计算机接地电位抬高到Id＝Rd，从而可能造成反击；三是新增计算机、PLC系统时，若要与构筑物接地、配电系统及强电设备接地联合接地，其接地电阻要保证小于0.5欧姆，这样一般难以做到而且造价高昂。地网分开设置时应注意避免地网之间的闪络。雷击时，会在地网及附近导体中产生很高电位，地网分开则可能造成接闪接地体向其它接地体闪络。所以，当涉及自控系统接地时地网之间的距离应大于10m。在接地线引入室内时，若与其它地网距离太近，可局部采取既绝缘又屏蔽的措施。

　　四、江心洲污水处理厂自控系统的防雷设备介绍

　　根据以上分析和要求，江心洲污水处理厂现有自控系统的防雷安装，主要产品采用上海深恩科技有限公司自主

声明：该内容系作者根据法律法规、政府官网以及互联网相关内容整合，如有侵权或者错误内容请【联系】平台删除。