摘要：近年来，随着我国水利工程建设的快速发展，而水利工程电气自动化系统应用越来越广泛。电气自动化系统的应用可有效提升水利工程的管理水平，并能够提供更为准确水利工程相关数据与信息，但由于我国很多水利工程位于山区、树林等雷达高发地区，电气自动化系统很容易因此受到雷击的威胁，而为了尽可能降低这一威胁、推动我国水利工程领域发展，正是本文围绕水利工程电气自动化系统防雷措施开展具体研究的原因所在。
关键词：水利工程;电气自动化系统;防雷措施
引言
为了更好地利用自然资源，许多地区都建立了或大或小的水利工程，并在这方面投入了大量的资金，以推进水利设施的自动化发展。大部分水利设施都建设在山区或林区附近等地势落差较大的地区，以期借助水的动能来发电、蓄洪，但是这样的地理区域通常是雷电高发区，自动化系统作为一种电子设备非常容易遭到雷击，更容易在遭受雷击后发生设备损坏的问题，因此为自动化系统采取防雷措施是非常有必要的。
1水利工程电气自动化系统防雷的必要性
水利工程建设在促进地方经济发展和社会进步方面有着不可替代的作用。在我国的很多地方都建立起了不同规模和等级的水利工程，并且地方政府在水利工程建设当中也都投入了巨资，这些水利工程大都是建设在一些较为偏远的山区和林区并且这些区域的地势落差都很大，水利设施就是借助这些地势落差的优势来进行发电和蓄洪的，但是这些地区也是雷电的高发区域，因此水利工程电气自动化系统在运行过程当中很容易会受到雷电的攻击，进而造成设备运行出现异常或者是瘫痪的问题。从水厂角度来讲，雷电同样会给水厂电气系统的正常运行带来一定的影响，所以，要想确保电气自动化系统安全稳定的运行就必须要采取有效的手段科学合理的制定好水利工程自动化系统防雷措施。
2对电气自动化系统有威胁的雷击类型
为了有的放矢地做好自动化系统防雷工作，本文首先对雷击的类型和危害展开描述。随着水利工程资金投入的不断加大，各地水利项目均大力引入了自动化设备和先进技术，进一步促进了城乡一体化建设，改善了群众的用水条件和生活状况。而由于水库、水电站等水利工程多处于雷电高发区，电气系统易受雷击危害，因此加强防雷干预是促进水利行业可持续发展的前提。
2.1直击雷
这类雷击效果极强，可直接作用于生物体致其死亡，对电气系统的危害最大。直击雷产生于云层、地面突出物体之间的放电行为，一旦雷击碰触到电气设备，巨大的电流便会随着金属物进入地下，形成较大的对地电压，电气设备无法承受这种压力而被击坏。
2.2球状雷
只要是雷雨天气就都有可能会形成雷击现象，而球形雷大都形成在雷暴天气当中，并且还会发出非常刺眼的红光或者是白光，形态就像个火球，如果水利工程有烟囱、、门窗通道或者是细缝等情况时，球形雷就会借助这些媒介进入到水利工程的操作中心，进而破坏水利工程自动化设备，所以相比直击雷球形雷要比直击雷更加危险破坏力更大。
2.3雷电感应
静电感应、电磁感应是两种常见的雷电感应类型，而雷电感是指雷电形成后与导电物体之间形成了“感应”，自动化设备的金属零件出现火花，致使设备损坏。静电感应是指地面突出物体的表面感应到雷云放出的电荷，二者之间的电荷呈异性相吸状态，表面的电荷摆脱了物体原有的束缚，随雷电电波一同传导、流窜出来，在这个过程中损坏了自动化设备。电磁感应是指金属导体在感应到云层放出雷电后在周边形成的、较之前发生明显变化的强大电磁场，磁场的产生会引动电能势，诱发电磁脉冲干扰，进而损坏自动化设备。
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3水利工程电气自动化系统防雷措施
3.1接地与屏蔽
长期以来，受经济和技术的制约，我国水利工程均使用接地与屏蔽措施来达到设备防雷的目的，其具有良好的经济性和有效性，在当前被广泛运用。作为常见的一种防雷手段，接地与屏蔽效果关键还在于接地电阻的阻值和寿命。根据物理学理论，电阻的阻值与电压值成正比关系，因此要在安全的条件下尽量减小接地电阻的阻值以达到控制电压的目的。当然，小阻值电阻的成本相对较高，在系统配置时应综合考虑经济效益。电气自动化系统的通信设备、控制系统多位于中控室或泵站，在条件允许的情况直接连接防雷接地网，并与各类水利动力装置匹配使用。除了上述接地防雷处理，还要做好屏蔽措施。这是一种实际应用技术，通过把电气系统中间的金属地板、钢筋笼等焊接在一起，或直接安装屏蔽电缆，从而给电气系统创造一个外部笼状结构，根据等电位高压原理屏蔽雷电产生的高压。应当注意的是，在安装金属屏蔽网或屏蔽电缆时，要将其与接地母线相连，且母线需要在机房内部环形、多点均匀架设，以确保安全性。
3.2采用UPS不间断电源
UPS电源具备较为优秀的稳压能力，这使得其能够在一定程度上实现线路中入侵突变电流或突变电压的抑制和净化，水利工程电气自动化系统的精密元器件自然能够由此得到较好保护。而如果出现因雷击事故引发的断电情况，UPS电源能够经过逆变器为电气自动化系统提供持续一定时间的电源供给，电气自动化系统结合UPS电源发送的信号将完成系统保护、不能保存数据的处理，电气自动化系统损坏、数据丢失的可能性由此将降到最低。值得注意的是，UPS电源的应急供电时间长短与其电源容量有关，水利工程电气自动化系统各类数据的安全性也会在一定程度上受到应急供电时间长短的影响。
3.3瞬态电压抑制器-TVS管应用
对于瞬态电压抑制器-TVS管应用的水利工程电气自动化系统防雷措施来说，这里提到的瞬态电压抑制器-TVS管本身属于一种二极管形式的高效能保护器件，这一器件能够在相关电气自动化系统遭受雷击时以10-12秒量级的速度将自身两级的高抗组变为抵抗组，这就使得雷击带来的浪涌功率将由此实现较好吸收，电气自动化系统中的精密器件自然将得以实现较好保护。对于瞬态电压抑制器-TVS管来说，其本身具备着防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲、有效吸收会造成器件损坏的脉冲、避免数据及控制总线受噪音干扰等优势，而这些优势就使得瞬态电压抑制器-TVS管能够较好服务于水利工程电气自动化系统微电子设备的过压保护。
3.4三合一防雷器应用
对于水利工程电气自动化系统的防雷来说，三合一防雷器的应用同样能够较好满足这一防雷需求，而这里提到的三合一防雷器本身也可以称之为监控多功能防雷箱。对于这一三合一防雷器来说，其本身能够较好服务于室内外监控设备的雷击电磁脉冲保护，不过这一保护的实现需要做好三合一防雷器的接地，这点需要引起我们重视。
结语
现阶段水利工程愈加向着自动化、智能化的方向发展，精密的智能化电气设备的使用使得水利工程具有了更加优秀的运行性能。同时设备越智能化、自动化、精密化，也就越容易出现故障，而雷击便是其中一种最为常见的故障原因。文章对雷击的类型及其危害、防雷措施进行了针对性分析，旨在阐明水利工程电气自动化系统的详细防雷措施，使工作人员可以选择更恰当的措施来防雷，确保水利工程中电气自动化系统的正常运行。
参考文献
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论文作者:曹琨
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
标签：水利工程论文; 防雷论文; 自动化系统论文; 电气论文; 雷电论文; 措施论文; 电压论文; 《工程管理前沿》2019年第9期论文;