淺談污水處理廠的防雷措施
淺談污水處理廠的防雷措施
飲用水資源越來越短缺，需要更經(jīng)濟有效的污水治理。污水處理廠在減少間接成本的同時還對整個水循環(huán)系統(tǒng)提出了高效率的要求，這迫切需要一個技術(shù)優(yōu)化的過程設(shè)計。為此，在過去幾年里，在電子測量設(shè)備、分散控制及自動化系統(tǒng)中，污水處理廠的投資數(shù)額是相當(dāng)大的。
盡管與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，存在著新的電子系統(tǒng)對電涌干擾更加靈敏、污水處理廠大范圍的露天的結(jié)構(gòu)狀況、測量設(shè)備和控制系統(tǒng)的分布領(lǐng)域廣泛等特點，雷電放電或電涌侵襲所帶來的風(fēng)險影響更高。因此，如果沒有有效的防護措施，一個完整的過程控制系統(tǒng)或它的一部分遭受損壞的概率之高是完全可以被預(yù)見的。這種損壞后果的影響也是十分深遠的，它們涉及從功能恢復(fù)的安裝成本，到為清除水體污染等不可預(yù)知的費用。為了有效地防止這些災(zāi)害、提高系統(tǒng)的可利用率，須采取外部和內(nèi)部防雷措施1 污水處理廠的監(jiān)測/控制中心
由于雷電放電而遭受的電涌損害的激增,必須修正對污水處理廠監(jiān)測/控制中心的保護的概念。從系統(tǒng)的擴大和現(xiàn)代化的角度出發(fā)，不得不改進、采取的相應(yīng)的保護措施。為制定此項技術(shù)性/經(jīng)濟性的概念，要先行評估雷電損害風(fēng)險。
首先，與運營商一起討論與監(jiān)測/控制中心的結(jié)構(gòu)和使用有關(guān)問題的一份問卷，并以書面形式記錄下來。這種操作方法確保所有的參與者能夠建立并領(lǐng)會防雷保護概念。這個概念代表了當(dāng)時的最低要求，它在任何時候仍然可以在技術(shù)上得到進一步的改進。
一、安裝設(shè)備的描述
完整的過程控制系統(tǒng)集中在污水處理廠的監(jiān)測/控制中心,蔓長的電纜從中心連接到測量站和/或分測量站，當(dāng)受到雷擊時，有相當(dāng)部分的雷電流和電涌電流通過這些電纜。這往往導(dǎo)致系統(tǒng)的破壞和失效，類似的情況也發(fā)生在供電系統(tǒng)和通信線路中。該污水處理廠的監(jiān)測/控制中心本身必須受到保護，避免遭受火災(zāi)(直接雷擊)的損壞；電氣及電子系統(tǒng)(控制及自動化系統(tǒng)，遠動系統(tǒng))要防御雷電電磁脈沖(LEMP)的影響。
根據(jù)國際電工技術(shù)委員會62305-2 [2]中的公式，對實際狀態(tài)的計算結(jié)果是：對于損失類型為L2和L4的情況，計算得到的雷電損害風(fēng)險R仍是大大高于各自可接受的損害風(fēng)險RT。
為了對這兩種損失類型實現(xiàn)R
A、雷電流保護系統(tǒng)，據(jù)IEC 62305第3部分，保護級別III。
B、1級SPD(電源系統(tǒng))及電涌保護器，用于IT線纜(測量、控制和通信線路)，損害類型為D1。
C、2級C2類SPD(電源系統(tǒng))，用于IT線纜(測量、控制和通信線路)。
二、污水處理廠監(jiān)測/控制中心的保護措施
1、雷電流保護系統(tǒng)
現(xiàn)有污水處理廠監(jiān)測/控制中心的防雷系統(tǒng)是根據(jù)三級保護水平的需要安裝的。所有在屋頂上安裝的部件均由一個帶絕緣裝置的接閃器來保護著。對直擊雷的防護是通過避雷針來實現(xiàn)的，并保持必要的隔離距離和保護角。這樣，阻止了在直接雷擊監(jiān)測/控制室時部分雷電流流入建筑物而造成的損害。安裝引下線(在這個應(yīng)用中共4個，因為控制室的大小為15×12米)是用來保持接地棒到接地裝置之間的隔離距離。
2、對外部引入的電纜線的電涌保護
通常，所有的從外面進入污水處理廠的導(dǎo)電系統(tǒng)都必須連接到等電位連接裝置中。 等電位連接的要求，是通過所有金屬系統(tǒng)的直接連接，及在組成系統(tǒng)的工作電壓下所有系統(tǒng)的間接連接來實現(xiàn)。這些SPD必須具有雷電電流泄放的能力(1級SPD：測試波形為10/350μs)。防止雷電流進入建筑物的內(nèi)部，等電位聯(lián)接應(yīng)盡可能地靠近入口。
3、IT系統(tǒng)的電涌保護
為安全起見，進戶線入口是所有到污水處理廠的IT電纜的傳輸接口。在該處使用了具有雷電流承載能力的SPD(損害類型為D1)。氣體放電管常安裝于此。從傳輸接口處，線纜被直接引向開關(guān)柜并在那里接觸連接。根據(jù)所做的風(fēng)險分析，在線纜的入口處必須引入SPD，它應(yīng)適合該環(huán)境條件下的應(yīng)用(C2類)并能與該系統(tǒng)兼容。 這就是一個完整的、用于IT布線系統(tǒng)的防止電涌的保護概念。
4、低壓供電系統(tǒng)的電涌保護
在上述的應(yīng)用中，1級SPD被安裝在建筑物的入口。另外，為保護控制和系統(tǒng)中的電源，又額外地安裝了一個2級SPD。在現(xiàn)有所描述的應(yīng)用中，為保護終端設(shè)備再安裝一個SPD，它們之間以及與被保護的終端設(shè)備必須做到相互協(xié)調(diào)，此外還要遵守廠家相應(yīng)的說明和指示。相對于其他應(yīng)用，在低電壓用戶裝置中使用的SPD沒有什么特殊性，并常常都給予了說明。
5、等電位連接
完整的污水處理廠的監(jiān)測/控制包括了符合IEC 60364-4第41部分的等電位連接。為避免不同部分及外部導(dǎo)體的電勢差，要對業(yè)已存在的等電位連接進行測試。建筑物的支撐及建筑部件，如管道、容器等也要被整合到了等電位連接中，這樣，即使在發(fā)生故障時也不會造成電勢差。在使用SPD時，每個連接到等電位連接處的接地導(dǎo)線的橫截面積必須按照制造商的SPD指示說明來設(shè)計。
三、總結(jié)
新的關(guān)于雷電保護標準的草案，要求人們采用以未來為導(dǎo)向的、靈活和可靠的方法，也使建筑物中的高可用性的電子系統(tǒng)獲得全面的防雷保護成為可能。風(fēng)險分析為可靠地擬訂技術(shù)/經(jīng)濟保護概念提供了一個額外的規(guī)劃途徑。計劃保護措施的執(zhí)行要根據(jù)IEC 62305中1-4部分的保護標準。總之，新的標準草案基本滿足了在受雷電影響時，電力系統(tǒng)及IT系統(tǒng)的高可用性的要求。
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