一、 前言
    雷电是一种大气自然现象，它引起的灾害算得上是自然界最为严重的一种，它的产生是目前人类无法控制和阻止的。

    按现有的雷电理论，雷击从形式上来讲，可分为直接雷击和感应雷击两种。直接雷击会造成建筑物损坏并引起火灾事故，一般构筑物避雷网只能保护其本身免受直击雷损害。感应雷击（主要为雷电的静电感应作用、电磁感应作用、放电时产生的强烈电磁脉冲、地电位反击和雷电波入侵等）引起的过电压，会沿架空导线、天线、电缆和金属管线等通道进入用户设备，引起设备的损坏。雷击也会通过以下两种方式破坏电子设备：①直击到电源入线，经电源线进入而损害设备，因电力线上安装的各种保护间隙和电力避雷器，只能把线对地的电压限制到小于6000伏，而线对线无法控制。②以感应方式（电阻性、电感性、电容性）偶合到电源、信号线上最终损害设备。

    近年来，随着大量弱电设备的广泛使用，雷电危害造成的事故有逐年上升的趋势。因此，讨论防雷保护已是必不可少的课题。

二、 水厂防雷系统现状
    惠州市自来水总公司现有三间水厂，其中江北水厂占地面积为18万平方，周边空阔，建筑物少。河南岸水厂和桥东水厂，位于居民区，周围建筑物多。三间水厂建筑物防直击雷设施（避雷带）已在施工过程中同步完成，并通过有关部门的检验。高压配电系统防雷由惠州市供电局承接，并由该部门验收通过。目前防雷系统最不完善的部分主要是低压配电及自动化系统，具体分析如下：

1、接地：
    接地就是让已经纳入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统上对被保护物体产生破坏作用。良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低瞬间地电压幅值，避免发生反应。如果接地不好，所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来，所以它是整个防雷系统中特别重要和基础的一个环节，也最费资金、工时和材料。从技术的角度，接地电阻越小，过电压值越低，防雷效果越好。一般要求系统接地≤4Ω，仪表接地≤2Ω。早到2001年，江北水厂曾经发生过一次严重雷击事件，自动化系统中十几个PLC模块被雷击坏，流量计、SCD仪、浊度仪等也遭到破坏。直接经济损失达十几万，同时也严重影响了生产的正常运行。30多个小时后，生产才恢复正常。这对一个中型供水企业算是一起大事故。后经江北水厂维修人员测量接地地网，接地电阻为12.2Ω，超过国家标准，起不到好的泄流作用。在2004年桥东水厂也发生过一次雷击事件，造成4块PLC模块击坏，流量计，浊度仪烧坏，直接经济损失达几万元。后经检测，接地电阻为10Ω，没有达到标准。

    现在，防雷工程领域不提倡单独接地。，不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、计算机的、电子的或其它这类不正确的大地接地体作为设备接地导体的一个连接点。接地是防雷系统中最基础的环节。

2、均衡
    均衡就是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在雷电波瞬间入侵时保持基本相等，这实质是等电位连接器组成一个电位补偿系统。

    为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就需要实行等电位连接。电源线、信号线、金属管道、接地线都要通过过压保护器进行等电位连接，先进行局部的等电位连接，最后全厂进行等电位连接。为雷电流提供低阻通道，以使它迅速泄流入地。如果水厂接地网分散或接地电阻不统一，实现等电位连接难度就很大。况且大地如果存在着电位差，还易造成雷电波从地线串入，波及附近的电子设备，造成设备的损害。等电位连接的主体应为：设备建筑物的避雷设施、供电线路含外露可导电部分、防雷装置；由电子设备购成的信息系统，使这几部分所有接地达到等电位。其中关键在于地网的连接。

3、屏蔽
    屏蔽就是用金属网、箔、壳、管等导体把需要保护的对象包围起来，阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。在我们进行水厂自控系统的设计时，选择信号、控制线都会采用带屏蔽的线材，以便减少感应雷的入侵。

4、分流
    分流就是在一切从室外来的导线（包括电力电源线、电话线、信号线、天线的馈线等）与接地线之间并联一种适当的避雷器。当直接雷或感应雷在线路上产生的过电压波沿着这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，将闪电电流分流入地。

    分流是现代防雷技术中迅猛发展的重点，是防护各种电气电子设备的关键措施。近年来频繁出现的新形式雷害几乎都需要采用这种方式来解决。由于雷电流在分流之后，仍会有少部分沿导线进入设备，这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的，所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流。

    现在避雷器的研究与发展，也超出了分流的范围。有些避雷器可直接串联在信号线或天线的馈线上，它们能让有用信号顺畅通过，而对雷电过压波进行阻隔。 采用分流这一防雷措施时，应特别注意避雷器性能参数的选择，因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能。比如信号避雷器的接入应不影响系统的传输速率；天馈避雷器在通带内的损耗要尽量小；若使用在定向设备上，不能导致定位误差。

    水厂在分流方面也采取一些措施，三间水厂为自控系统购买交流参数稳压器，进行部分电源稳压及防雷，为PLC站购买信号避雷器，在同轴电缆传送信号的线路上加装信号避雷器等。但是系统不够完善，或先用的设备性能参数达不到要求，因此这方面还要加强。

三、水厂防雷实践成效
    1、在1999年2001年，江北水厂弱电设备每年都会遭受几次雷击，最严重的是2001年，经济损失达十几万元，也影响了生产的正常进行。有鉴于此，2001年底，我公司对江北水厂防雷系统进行改造。包括重新布地网，重新安装制水车间、供水泵房引下线，加装信号避雷器等多种措施。经过几年的运行，雷击事件明显减少。

    2、2002年河南岸水厂投加自动化改造期间，我们考虑了防雷问题，在接地网上进行处理，使接地电阻小于1Ω，至今河南岸水厂还未发生自动化系统设备遭受雷击的事件。

    3、河南岸水厂吸水泵房装有一套无线电台传输系统，因安装地点在吸水泵房楼顶，地点偏僻、空阔，非常容易遭雷击。在工程期间我们重点考虑了防雷问题，做了符合标准的地网，在馈线上加装了同轴避雷器，至今运行了近两年还未受到雷击。经济效益和社会效益十分明显。实践证明，积级有效的防雷措施是解决水厂弱电设备雷击危害的根本途径。

四、水厂防雷保护具体措施
    由于三间水厂防雷系统不容乐观，存在很多问题，按现代防雷技术和国家防雷标准的要求，现提出以下几点整改措施：
    （一）、接地系统：
    由于接地系统是整个防雷的关键所在，没有一个良好的接地系统，购买再好的避雷设施也难保证设备的安全，所以我们认为做好整个接地系统是防雷的重点。
    1）、全厂范围内重新布地网。桥东水厂占地面积不大。可考虑全厂做一个统一的符合标准的地网。
    2）、按技术要求两个接地系统相隔有100米，相互影响可忽略。象江北水厂占地18万平方米，各车间很分散，相隔都超过100米。在保证不受干扰的前提下，可以分几部分做接地系统，起到对重点设备加以防护的作用。

    （二）、等电位连接：
    实行等电位主体应为：设备建筑物的避雷设施；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备购成的信息系统，使这几部分所有接地达到等电位。其中关键在于地网的连接。为了保证微电子设备的安全稳定工作，联合接地电阻必须达到1Ω以下。

    （三）、电源、信号电缆布线及控制室地线的连接：
    将电缆沟中的电源线或信号线分出来，由于各种原因使电源线与信号线相隔大于50CM，困难很大。比较好的办法是将分出的信号线加以屏蔽（如穿铁管、走镀锌线槽）。对于控制室内控制柜的地线将重新连接，可行的办法是对每个控制柜加装一条40×5mm 的铜排，使控制柜内的接地线全部集中到铜排，并进行良好的接地。其中的困难是铜与铁的焊接技术要求很高。

    （四）、避雷设施：
    三间水厂所用水质仪表、自动化设备都属于集成度很高的电子设备，承受雷电流冲击波、过电压的能力很低。因此设计有效的保护系统是必要的。在加装避雷设施时我们考虑分电源系统保护及信号系统保护。

1、电源系统的保护方案：
    实行避雷器三级保护。第一级为防强雷电流保护，安装在总配电房380V的输入端；第二级为防过压、过流保护，安装在各电子设备电源系统的配电柜的输入端；第三级为防雷电磁场脉冲保护，安装在电子设备系统的输入端。尽量选择进口产品，如德国OBO产品，DEHN产品等。

2、信号系统保护方案：
    保护范围：水质仪表的信号部分、PLC信号、网络系统、数据传输系统、闭路电视系统、电话程控交换机等；其中水质仪表、PLC信号、网络系统是保护重点。

    重点考虑信号输出线路长的仪表，如原水、出厂水流量计，SCD仪，高浊度仪等，在需要防护的设备的前端加装电源避雷器、电源信号避雷器。同时对重要的信号线路通过穿铁管、走镀锌线槽加以屏蔽，避免或减少感应雷击损害。

五、运行维护
    1、每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常、必要时应挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
    2、接地网的接地电阻应每季进行一次测量。、
    3、每年雷雨季节应对运行的防雷器进行老化测试，及时发现问题。

六、结语
    水厂弱电设备的防雷保护工程多数属于事后补救措施，在现有的条件下，只能因地制宜地采取比较切实可行的防雷保护措施，达到防雷的要求。防雷保护的理论、产品和技术一直在不断的发展完善中，许多认识和看法需要在实践中进一步得到检验和修正。