接地系统的重要性 - 小型水电站的设备防雷设计

2接地系统的重要性
　　保护地的可靠接地非常重要，从人身、设备安全和抗干扰的角度来说，自动化设备应采用共用接地系统，并且一般情况下设备的信号地和保护地在其内部就连接在一起。如处理不好，往往在雷击时形成地电位反击，破坏控制系统。因此，计算机接地系统的处理至关重要。
　　接地布线主要有独立接地、共用接地和混合接地三种方式。?
　　（1）独立接地是指对需接地的系统分别建立独立接地网，且各接地网之间要有足够的距离，其优点在于各接地系统之间不会产生干扰，这对于通讯系统来说非常重要，特别是在电磁环境特别恶劣的情况下。缺点是独立接地的计算机通讯系统，在雷电瞬时电压很高时，各接地系统点的电位可能相差很大，其设备元件容易击穿而损坏。相对于共同接地方式，采用独立接地的计算机网络系统遭遇雷击的几率要高得多，同时，独立接地对设计施工都带来一定的困难。
　　（2）共用接地，是把所需接地的各系统连接到一个地网上，使其成为电气相通的统一接地网。共用接地又有单点接地和多点接地两种方式。多点接地是指将通信与计算机系统中各设备接地线从不同地方分别连接到接地平面或接地母线上，而单点接地是将通信与计算机系统中各设备接地线连接到接地母线的同一点或同一平面上。多点接地优点是以最短的连线接至地网，使其串联阻抗减至最小，从而有效抑制因电容效应而产生的干扰。单点接地方式，能消除公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰，适用于1MHz以下频率的干扰。?
　　（3）混合接地，由于上述两种接地方式各有优缺点，在对通信与计算机系统进行接地设计 与施工中，应扬长避短，将两种接地方式结合起来应用。这种多种接地方式的结合被称为混合接地方式，具体使用方法如下。
　　一方面，对通讯与计算机系统的整体结构采用共用接地中的单点接地方式，即建立一个总接地等电位连接带，并将防雷接地、电源系统接地、电气保护接地、防静电接地、射频接地、信息系统信号屏蔽层接地等各类接地在通信与计算机系统的各设备上相互分开，使之成为独立系统，再分别引线到等电位连接带上共同接地。这样不仅能够有效地抑制公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰，同时又使各接地系统间保持等电位，因而可以最大限度地使通信与计算机系统免遭高电位反击，使工作人员免遭雷击伤害。
　　对信号线进行屏蔽接地设计时，首先要求各类通信电缆应为屏蔽电缆，无屏蔽层的电缆应从金属管内穿过，并在电缆两端将屏蔽层或金属管与地线相连接，以起到屏蔽效果。?
3避雷针对计算机设备的负面影响
　　避雷针引雷后，强大的雷击电波在入地的过程中，由于雷电流陡度di/dt的作用，在其周围导体内产生感应脉冲电压，即感应雷。其电压值为：? 
　　Uj=0.2(ln1000/a-1/2)di/dt×10-6(kV/m)
式中:a——雷电流引线与被感应导体间的平行距离，m；
　　di/dt——雷电流陡度，kA/μs。
　　30kA雷击时，在避雷针周围导体中耦合的Uj值在400m时，脉冲电压为0.9kV/m, 在10 m时，脉冲电压为9.5kV/m,可见避雷针对设备产生的影响。对常规设备控制的系统来讲，这样的感应脉冲电压还不至于使常规的继电保护装置损坏。但对采用计算机控制的设备及通讯信号来说，则完全不同。系统的直击雷保护应从控制LEMP（抗雷电电磁脉冲）的角度出发，避雷针采用短针、多针布置，以减小保护半径，降低雷击概率，也可采用避雷带、接闪网等措施。?
4结束语
　　总的来说，目前关于小型水电站计算机控制设备的防雷，还没有一个完备的解决方案，设备遭遇雷击的情况时有发生。但采用计算机控制系统的电站，如能按以上所提的防雷思路，对雷击加以防范，必将大大缓解雷击对设备的损害程度和几率，从而保障电力生产的正常进行。