现场仪表避雷接地处理.doc

现场流量仪表的防雷接地
营销中心 张宇
1、 雷击的危害
雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达到一定程度（25—30kV/cm）时，所发生的猛烈放电现象。通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。球形雷是球状闪电的现象。
1.1直击雷破坏
当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建（构）筑物水份受热汽化膨胀， 从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。
1.2感应雷破坏
感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。
由于近年来我们公司在全国水资源监控及供水行业的用量越来越多，用户对产品的智能化程度越来越高，许多的户外表上都采用了无线GPRS远传设备，将偏远的现场流量数据传到数据平台，现场流量计和无线GPRS设备遭雷击的现象时有发生，所以如何解决雷击对我们设备的危害就成为我们的首要任务，对此我们进行分析发现对我们设备产生的破坏主要来自电磁感应雷，当雷击发生在我们设备附近时，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了，对用电设备造成极大危害。为了避免这种危害，就必须保证避雷针引下线通体要有良好的导电性，接地体一定要处于低阻抗状态，才能保证良好的避雷效果，那么接地线及防雷设备如何实施配置，才能保证最佳的防雷效果呢？答案就在下面：

2、主设备防雷接地
现场无线GPRS设备有无线收发信息的天线系统，易受雷击。能否有效地保护无线收发设备不受雷击的干扰和损坏，是必须考虑的问题之一。
2.1流量计电路设计
所有接口使用响应速度极快的半导体防雷器件。
采用具有高压ESD保护的接口器件。
采用浪涌抑制电路，滤除接口窜入的电磁干扰。
所有外部接口采用光隔离技术。
所有通信接口均采用TVS（瞬态抑制二极管）保护。
需供电的传感器采用隔离电源模块供电，防止干扰从电源通道进入电路板。
数字地、模拟地分开。
2.2选用合适的避雷设备
采用信号线（励磁信号、485信号）避雷器、电源避雷器等。
2.3室外机箱设计
金属全密闭机箱有利于保护内部终端设备。
内部设有放电接线柱，有利于防雷。
机箱外壳设有防雷接地点（应与地网以最短距离良好连接）。
3、避雷接地系统
3.1屋顶安装避雷针，地下埋设接地体，保证接地电阻<10Ω。
本系统接地地网均为组合接地体装置，根据地形条件采用“一”字形地网或“Ｕ”字形等形式进行防雷接地，但要求水平接地带长度不少于18米，垂直接地带长度不少于15米（每根1.5米），垂直接地体采用50×50×5mm角钢，长度为2.5米，水平接地体采用40×4×4mm扁铁连接，全部采用焊接方法连接，埋设深度必须＞0.5米。为减少相邻接地体的屏蔽作用，水平接地体，垂直接地体的间距不小于5米，接地体埋设位置应距建筑物3米以外，接地体采用不小于6毫米的镀锌钢筋或25平方铝绞线引到天线塔杆焊接相连。
土壤电阻率太大时，需采用局部换土或减少土壤电阻率（如填降阻剂）等措施。
3.2设备接地均接在地网末端。

3.3避雷针及施工规范
组装避雷针，并将节点处焊接牢固。避雷针体长度应大于3m，顶端为30°锥角，材料为圆钢，直径为25mm，避雷针必须高于天线最高点2～3m以上，使天线位于45°避雷针安全区内，同避雷针之间要绝缘，将避雷针竖直放，底部支架用膨胀螺丝固定。

避雷针设计图

所谓天线45°避雷针安全区域就是避雷针45°所覆盖的范围
3.4地网设计
主站安装良好的接地网。示意如图：

4. 现场防雷的效果
现场实践表明，通过采用上述现场防雷措施后，防雷效果显著，基本上杜绝了雷击对现场设备的损坏。