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【摘 要】水利工程系统内部施工事务涉及到的学科繁杂，除了基础建设学科外，建设方还需关注电气专业方面的施工处理工作。水利施工过程中需应用的电气设备种类多，大部分建设单位都考虑使用自动化电气系统来提升电气管控工作的实际可行性。为了完善自动化电气系统，实现安全用电，需对电气系统实施防雷保护，线探讨适合新时期水利工程的防雷手段。
【关键词】水利工程；电气自动化系统；防雷措施
水利工程的各个环节中都有电气应用需求，在具有自动运行特点的电气系统中，通讯系统、工程监测系统与基础控制系统均关系着工程内部管理工作，构成这些系统的电气设备虽然能够通过自动运行的方式提供电气监管服务，但是大部分设备都比较容易受到外部环境的干扰，尤其是磁场的影响，雷电给这种电气系统带去的影响是非常突出的，为了预防电气系统被破坏的问题，应当及时安排必要的防雷保护工作。
1 常见的雷击情况分析
水利工程管理方应当全面分析各种雷电现象，明确雷电的不同形式，筛选防雷方案。
1.1 球状雷
直击雷相较于任何雷雨天气都可能形成，球形雷大多产生于雷暴天气，其形成后会发出非常耀眼的红光或白光，形态犹如火球，若是水利工程有缝隙或烟囱、门窗等通道存在，球形雷便会借此进入室内，给自动化设备带来损害。就危险性而言，球形雷要比直击雷更高。
1.2 雷电侵入波
雷电产生的电流除了流入地下，还会进入输电线路、金属管道，借由金属的电流传导作用到达自动化设备中，使电气设备自身的绝缘消失或严重削弱，高压与低压之间流通，发生触电事故。
1.3 直击雷
这种雷击类型破坏力较强，若直接作用于人、畜的身体，将会使其直接死亡。直击雷形成于云层、地面突出物体之间的放电行为，若是直击雷接触到自动化设备，电流会随着金属物流入地下，进而产生较大的对地电压，发挥出巨大的破坏作用。
1.4 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，诱发电磁脉冲干扰，进而损坏自动化设备。
水利工程的控制系统、监测系统、通讯系统都是关系到水利工程正常运行和日常安全的重要系统，近些年来，这些系统已普遍完成了电气自动化，包括交换机、远程数据终端、工业计算机等设备在内的各种微电子设备均获得了广泛的应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而这些微电子设备也为水利工程电气系统的安全运作提出了新课题，这些设备工作电压与信息电流都极其微小，通常只有几伏或几微安，所以一旦受到雷电的强烈磁场影响，就会产生干扰或损坏。
2 可行的防雷措施
水利施工环境构成因素复杂，施工单位需要水利建设现场中运用科学合适的防雷手段来完善防雷保护体系，综合使用多种防雷方法，不断增强防雷保护力度。现探讨几种水利施工活动中可使用的防雷技术方法：
2.1 屏蔽与接地技术
作为最常用的防雷措施，接地的效果大小与接地电阻有很大的关系，因为接地电阻的阻值与过电压值成正比，所以在可能的情况下应尽量压制接地电阻的阻值以控制过电压值。需要注意的是，阻值小的接地电阻的价格相对较高，所以在实际配置时应平衡经济效益。具体来说，需采取接地措施的自动化控制、通信设备基本位于涵闸、中控室与泵站，这些设备在条件允许的情况下要直接连接防雷接地网，并要和各种水利动力装置共用。
防雷屏蔽是等电位法拉第笼的一种实际应用技术，通过将电气系统空间中的各个外置金属部件，比如金属地板或钢筋等，相互焊接，或直接架设专门的金属屏蔽网与屏蔽电缆，以此在电气系统的外部构成一个金属的笼状空间。这个笼体可通过等电位高压原理将高压电屏蔽于外。需注意的是，如果架设专门的金属屏蔽网，则要连接接地母线，该母线必须在机房内部环行架设。为了确保安全性，屏蔽网和母线的连接需多点均匀设置。
2.2 运用新型防雷器
新型防雷器具有三合一的功能，其具有多种防雷功能，防雷器可同时控制电力线路、管理视频线路与防护电源，防雷器具有多功能性与组合性的优势，该设备应用了串联结构，多级保护功能比较完备，在保护监控设备时可用这种防雷器，在室外与室内环境中均可运用这种防护设备，该设备利用电磁脉冲技术完成防雷工作。
2.3 发挥电压保护技术的作用
通过使用电压保护技术也能够满足防雷需求，雷电带来的侵入波与感应效应会破坏UPS设备与电力线路，UPS系统本身就富有良好的电压保护功能，然而雷电侵袭的具体功率数值偏大，因此UPS的压敏电阻不能落实电压保护工作。可增设四级保护体系，分别发挥压敏电阻、限流模块与气体放电管的作用，使防雷系统更具立体化的特点，逐层削弱雷电功率，减少雷电的冲击。
2.4 运用瞬态电压控制器
瞬态电压抑制器又称TVS管，可通过二极管原理实现高效的雷电防护。当雷击袭击电气自动化系统时，反向的瞬态高能量会第一时间冲击二极管两极，在极短的时间内，二极管过高的阻抗会急剧降低，以千瓦为单位的浪涌功率会被TVS管瞬间吸收，强制以预定值箝位二极管的两极电压，这样电气系统中的各种元件就不会被浪涌脉冲破坏。这种防雷措施有多方面的优点，如极短的响应时间、高上限的瞬态功率、超低的漏电电流、易于控制的箝位电压、偏差很小的击穿电压、较小的体积、几乎无限大的损坏极限等。
2.5 实施综合防雷方案
水利工程建设单位可以根据施工现场的具体防雷保护需求，来安排电气防雷保护工作。不同类型的雷电给电气系统带去的影响也不同，因此在实际的防雷方案设计环节中，常常需要将多种防雷技术手段结合，形成综合化的电气管理方案，形成具备整体化、多重化与立体化的防护网。将屏蔽与接地保护工作当做基础防护手段，联合其他辅助设备。配合配电变压器设备，在高低压侧区域设置避雷器，这种避雷器由金属氧化物材料构成，可满足联合三点接地的技术需求，根据电气控制与通讯需求，使用调制解调器，改进线路，增设过电压保护装置。设置远程数据终端时，应当确保其与显示器保持合适的距离，保护信号线时，可增设电压保护器，相比单一化的防雷技术手段，这种综合化的防雷方案具有的防雷效果更好。
3 结束语
在过去的水利施工活动中，防雷保护方面的工作经常会被忽视，但是雷电给电气系统带去的影响极为严重，工程建设方应当先分析电气系统的使用情况，明确防雷工作的重点内容，参照不同类型的自动化电气体系，选择运用完全不同的防雷技术手段，强化防雷保护工作，减少雷击事件给水利工程建设活动带来的安全隐患。在现有防雷技术手段的支持下更新防雷方法，强化电气防雷效果。
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论文作者:赵兴伟
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/6
标签：防雷论文; 雷电论文; 电气论文; 系统论文; 水利工程论文; 电压论文; 设备论文; 《工程管理前沿》2019年第02期论文;