水利工程電氣自動化系統(tǒng)防雷措施的應(yīng)用

張廣寧

摘要：電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用可有效提升水利工程的管理水平，并能夠提供更為準確水利工程相關(guān)數(shù)據(jù)與信息，但由于我國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、推動水利工程電氣自動化系統(tǒng)建設(shè)更好發(fā)展，正是本文圍繞系統(tǒng)防雷措施開展具體研究的原因所在。

關(guān)鍵詞：水利工程;電氣自動化系統(tǒng);防雷

1 常見的電氣自動化系統(tǒng)防雷措施

1.1 應(yīng)用 TVS 管

TVS 管也被稱作瞬態(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器件，在兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時吸收高達數(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、無損壞極限等特點，這就使得其能夠較好滿足水利工程電氣自動化系統(tǒng)防雷需要，在信號及電源線上、信號線及系統(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)電氣自動化設(shè)備的有效防雷，而且對系統(tǒng)噪音帶來的影響、引發(fā)的失靈問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，水利工程電氣自動化系統(tǒng)的精密元器件自然能夠由此得到較好保護。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)過逆變器為電氣自動化系統(tǒng)提供一定時間的持續(xù)電源供給，電氣自動化系統(tǒng)結(jié)合 UPS 電源發(fā)送的信號將完成系統(tǒng)保護、不能保存數(shù)據(jù)的處理，電氣自動化系統(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)急供電時間長短與其電源容量有關(guān)，水利工程電氣自動化系統(tǒng)可根據(jù)自身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)特點，選擇適當(dāng)?shù)暮髠潆姵厝萘?，確保系統(tǒng)可靠運行。

1.3 做好接地和屏蔽

對于水利工程電氣自動化系統(tǒng)的接地來說，可與動力裝置共用接地網(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，這類特殊設(shè)備可通過放電器或擊穿保險器連接工程地網(wǎng)與其接地網(wǎng)，正常時隔離、雷擊時均衡電位目標可由此實現(xiàn)，同時還需要遵循業(yè)界規(guī)程嚴格開展水利工程電氣自動化系統(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。部分水利工程自動化系統(tǒng)設(shè)備對屏蔽存在較高要求，這種情況下需要在中控室敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)，機房內(nèi)環(huán)行接地母線則需要與金屬屏蔽網(wǎng)實現(xiàn)多點連接。對于電氣自動化系統(tǒng)相關(guān)的架空電力線來說，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)電氣自動化系統(tǒng)受到雷擊后以10-12 秒量級的速度把TVS 管兩級的高抗組轉(zhuǎn)變?yōu)榈挚菇M，通過轉(zhuǎn)變抗組把雷擊所產(chǎn)生的浪涌功率消化掉，并達到較好的保護電氣自動化設(shè)備器件的目的。因此，瞬態(tài)電壓抑制器TVS 管在服務(wù)水利工程電氣自動化系統(tǒng)電子設(shè)備時，能夠有效的起到保護過壓的作用。

2.2 UPS 過電壓保護

UPS過電壓保護措施是水利工程電氣自動化系統(tǒng)防雷措施當(dāng)中一個較為常見的防護措施。通過筆者對UPS過電壓保護措施的研究來看，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化系統(tǒng)對防雷的要求的，所以筆者指出在電氣自動化系統(tǒng)防雷措施保護當(dāng)中可以使用四級保護模式，也就是使用由三極氣體放電管、壓敏電阻、限流模塊和TVS 管所組成的四級保護措施。通過利用四級保護措施來保護電氣自動化設(shè)備不受雷電的攻擊，提高工程電氣自動化系統(tǒng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

2.3 三合一防雷器應(yīng)用

三合一防雷器，也稱組合防雷器、是指監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機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)用三合一防雷器對水利工程電氣自動化系統(tǒng)進行雷電防護，不僅可以達到非常好的防護效果而且還能夠有效的滿足室內(nèi)外監(jiān)控設(shè)備對于防護電磁脈沖擊的要求。

2.4 接地和屏蔽

在進行接地時，應(yīng)結(jié)合工程的實際情況盡可能的來降低接地電阻，以滿足設(shè)計接地阻值要求，在進行屏蔽時則應(yīng)把屏蔽網(wǎng)與接地母線按照均勻多點的方式進行連接，以保護水利工程電氣自動化系統(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，水利工程運行也越來越趨于自動化和智能化，精密的智能化電氣設(shè)備在促進水利工程的運行效率和運行質(zhì)量的同時，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)致電氣自動化設(shè)備出現(xiàn)故障的一個非常關(guān)鍵因素。對此，文章就如何預(yù)防雷擊對電氣自動化系統(tǒng)的破壞進行了分析，其實質(zhì)是為了闡明水利工程電氣自動化系統(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值的參考。

參考文獻

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