水位信号防雷接地装置在供水系统中的应用

2020-12-08

魅力中国 2020年12期

（重庆市自来水有限公司北碚水厂，重庆 400700）

自来水厂一般负责城市整体生产以及生活用水的输送，而其水源主要源于附近的水库，然后从生产水库运输至用水单位。负责输送水源的设备类型主要有水泵机组、配电设施以及消毒设备二氧化氯发生器等。大部分自来水厂为了保证运输系统的稳定与安全，引入了大量先进的水位监测设备，以实现对水池水位的控制，不仅保证了城市生产以及生活用水的实际需求，同时也规避了资源被浪费。然而，部分地区在雨季来临之后，山区雷雨天气便显得尤为频繁，而雷电本身也可能对水位监测系统正常且稳定的运行造成负面影响。故而，自来水厂需要通过水位信号防雷接地装置实现防雷。

一、水位信号防雷接地装置工作原理

防雷接地概念可以细分为两个部分，一方面是防雷，重点是保护设备在雷雨天气不会因为雷击的影响而受到损害。另一方面是静电接地，规避因为静电所形成危害。由于雷雨天气对设备极为容易造成损害，且随着防雷接地技术的高速发展以及在各个行业之中的广泛应用，防雷接地也受到自来水厂的关注与重视。

水位信号防雷接地装置一般是安设在户外高位水池之内的一类监测设备，高位水池之上的液位监测系统传播无线电信号将当前水位数值传输至本厂调度室之内，调度员及时监督以及管理供水网之上生产泵占供水，进而规避生产缺水或是水池溢流等现象的出现。

二、案例分析及其装置应用现状

某自来水厂现有供水管线长度共计96km，生活供水能力可高达4万t/d，生产供水能力不少于10万t/d。如今，某自来水厂总计安设了5套水位信号防雷接地装置，安设位置处于距水厂调度室7公里至8公里位置，分别在大山4km位置有2套，大山6km处有一套，某水池一套以及某高危水池1套。因为无线发射装置处于海拔高度400m的山顶之上，所采用的接地装置为传统的接地装置，地网之中，不管是接地体阻抗，还是感抗都相对较高，且因为感抗的影响，导致雷电流下向地网电位分布呈现不均匀的状况，且因为地网接地体上电流伴随着时间变化率的不断增加，导致二次回路之上存在许多感应电势，且由于供水线路相对较长，一旦受到雷击，将有较大概率在设备之上产生过电压。地下接地体也较为容易出现松动或是被腐蚀的问题，尤其是在当地3月至9月雨季来临的情况下，更为容易受到雷击。如今，该自来水厂所装设的所有避雷针均是普通钢材一针式，针头较为容易生锈，进而对泄雷电流能力产生严重的负面影响，并将雷击点落在设备之上，导致设备受到雷击而损坏。

故而，为了避免受到雷击，泵站基层工作人员于雷雨天气背景下，往往将水位设备电源终端，依靠人工断电的方法，确保电台等多种设备不会受到雷击的影响，在雷雨天气过为后再开启各项设备。该方式不止是令基层工作人员工作量大幅增加，对工作人员本身安全也有一定的威胁。尽管目前采用了人工断电的方法，水位信号防雷接地装置均处于低频以及直流背景下运行，在遇到雷击的情况下，依旧会产生暂态不稳定或是动态不稳定的问题，设备也将受到严重的影响与危害。就该自来水厂而言，其平均每年雷击事故不少于50次，导致维修人员的工作量大幅增加，而设备本身运行的完好率以及可靠性也随之降低，使得生产无法顺利开展。

三、自来水厂水位信号防雷接地装置改造方案及其效果

（一）水位信号防雷接地装置改造方案

针对该自来水厂水位信号防雷接地装置运用现状而言，本文认为可以采用如下方式开展改造：

第一，避雷针改造。改变避雷针的制作材料。建议该自来水厂采用不锈新型材料作为避雷针的制作材料。同时增加避雷针数量，原本设计方案中，接闪针数量仅为一针式，可以尝试将其改为六针式，通过避雷针数量的增多，保证接闪的效率，同时可以有效降低雷击点落在监测系统或是关键性设备的概率。不仅如此，施工人员需要利用6mm²多股铜线作为引下线路，再次设计接地体，进一步加深埋设深度。

第二，改良传导介质。将传导介质改变为更为容易寻找以及回去的木炭或是盐，以上两种物质具备优秀的吸附性能以及渗透能力，可以使得接地体等效截面积同土壤之间形成充分的接触。而通过该方式，可以使得土壤之中本身所具备的电荷作用得到充分发挥，同时也使得土壤的黏度进一步增强，使得土壤同接地体之间的结合变得更为紧密，也使得接地电阻降至最低。而安装人员在安装过程中，尤其需要注意洒入一定量的水，同时利用导棍予以分层夯实。

（二）改造后效果

经过改造之后，该自来水厂水位信号防雷接地装置同接地网之间形成充分的接触，通过电阻率以及磁导率均相对较低的钢材作为避雷针的制作材料，于地下构成了树根网状，使得地面泄流面积大幅增加，进而达到提高设备本身抗雷击的能力，也确保了系统能够更为接受安全且稳定地运行。不仅如此，本次改造也管控了开泵时间以及大小泵科学调节与配置，使得水池溢水情况得到明显控制，经改造至今溢水次数为零次。按照平均每年益处生活用水3000t水池为案例，1d溢水总量约为30t，则按照4个蓄水池计算，全年能够为自来水厂降低溢流现象约为43800t。