供水行业计量系统防雷应用解决方案样本

1、供水行业计量系统防雷应用解决方案计量系统/防雷;接地/解决方案1引言防雷技术的发展是与高科技的迅猛发展紧密相关的。随着计量技术及PLC控制技 术的日益成熟，供水行业多采用电磁流量计等微电子产品，雷电对其破坏更加多 样，它能够导致数据信号发生错乱，也可导致芯片的直接损坏，使设备出现故障， 导致供水单位流量计量损失。本文就计量系统的防雷接地进行了全面探讨和简要 分析，目的是提出一套完善实用的防雷方案，使计量系统在恶劣的雷电环境下能 安全运行。2雷电危害及防雷原理雷击是年复一年的严重自然灾害之一。随着中国现代化建设的不断提高，通信、 控制等弱电设备越来越多,规模越来越大。一方面大型电子计算机网络，程

2、控交换 机组等系统设备耐过电流、耐雷电压的水平越来越低，新设备结构与过去电子管 设备有了很大区别;另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷 电波的侵入，致使雷电灾害频频发生。2.1雷击的分类雷击一般分为直接雷击和感应雷击。直接雷击一一指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、 热效应和机械效应等混合力作用，直接摧毁建筑物，构筑物以及引起人员伤亡等。 由于直击雷的电效应，有可能使微电子设备遭受浪涌过电压的危害。感应雷击（又称二次雷击）一一指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架 空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导上产生感应电压，该电压经过传导 体传送至设备，间接摧

3、毁微电子设备。感应雷击对微电子设备，特别是通讯设备和 电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子设备遭雷击损坏,80%以上 是由感应雷引起的。另外还有操作过电压，即是指当电流在导体上流动时,会产生磁场储存能量，当负 载（特别是电感性大的负载）电器设备开关时，会产生瞬时过电压，操作过电压同 感应雷击一样，能够间接损坏微电子设备。雷电的危害近些年来由于高新技术的发展,特别是电子技术的飞速发展，推动了电子用电设 备的普及和应用，其中借助计算机系统进行信息处理、数据处理、自动化控制、 网络通讯、设计开发等，大大提高了人们的工作质量和效率。但先进的电子设备 包括电子计算机耐受过电压、过电流的能力相

4、对较低，同时也缺乏必要的雷害防 护技术措施。另外，在现代高新技术电子产品的生产中大量采用了大规模及超大规模的电子集 成电路制造技术，当今电子设备、计算机系统的网络化程度越来越高，如通讯系 统、视频、信号、工业自动化控制网络、计算机网络系统等,它们的传输线 路，特别是暴露在室外的长距离输送线，以及动力电源输送线路等,都有可能遭受 雷击，产生雷击过电压，并侵入设备,将设备击毁。德国法兰克福ELELTRA保险公司的统计说明在1994年的灾害赔偿中雷击过电压 损失占33.8%,为第一位（图1）。Statistic of damageSlCsJS VQlLtQ丽nek. ylllksShu AjKnrn

5、 Car-这种雷击灾害的损失与中国近年来的情况基本相同。中国城市中的雷击电子设备 损害可占雷电灾害总损失的80%以上。雷电的划分1按照IEC61312-1及GB50057-94（）要求，将要保护的空间划分为不同的防雷区， 以规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和指明各区交界处的等电位 连接点的位置。防雷区宜按以下分区：1、LPZ OA区:直击雷非防护区，本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全 部雷电流;本区内的电磁场没有衰减。2、LPZ OB区:直击雷防护区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区内的 电磁场没有衰减。3、LPZ 1区:屏蔽防护区，本区内的各物体不可能遭到直接雷击,流

6、经各导体的 电流比LPZ OB更小;本区内的电磁场可能衰减,这取决于屏蔽措施。4、LPZ 2区等:后续防雷区，当需要进一步减小导入的电流和电磁场时，应引入 后续雷区，并按照需要保护的系统所要求的环境选择后续防雷区的要求条件。一 般，防雷区的数越高，电磁环境的参数越低。雷电对电子设备损害途径主要有三个途径：直击雷经过接闪器（如避雷针、避雷带、避雷网等）而直放入地,导致地网地电 位上升。高电压由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线） 上经感应而产生过电压。进出大楼或机房的电源线和通信线等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电 压

7、及过电流沿线窜入,入侵电子设备。针对此三种途径所进行的防护2A、接闪与接地:大楼经过建筑物主钢筋，上端与接闪器,下端与地网连接，中间与 各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连 接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。这样就形成一个法拉第笼式 接地系统。它是消除地电位反击有效的措施。B、均压连接与屏蔽:安装均压环，同时通信电缆线槽及地线线槽需用金属屏蔽线 槽，且做等电位连接。其布放应尽量远离建筑物立柱或横梁,通信电缆线槽以及地 线线槽的设计应尽可能与建筑物立柱或横梁交叉。C、分流:进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在不同的防雷区交界处，以及终端 设备的前端根据IEC61312雷电电磁脉冲防护标准，安装上不同类别的电源 类SPD以及通讯网络类SPD（SPD瞬态过电压保护器）。SPD是用以防护电子设备 遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。3 计量系统构成3电磁流量计用于测量封