水位信號防雷接地裝置在供水系統中的應用

何燈國

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦自來水廠擔負著全礦生產及生活水的輸送，生產清水輸送水源來自樂安江生產水庫，再從生產水庫輸送到山下生產用水單位。生活水源來自婺源葉坑水庫和部分樂安江水。輸送水源的設備種類主要有水泵機組、配電設施和消毒設備二氧化氯發生器等。供水管線總長96km。生活供水供水能力達到4萬t/d，生產供水能力達到10萬t/d。為實現供好優質生活水，同時要確保各生產單位生產清水的需要。水廠在生產、生活供水系統上引進了先進的水位監測設備，從而較好地控制了水池水位，既確保了生產、生活用水需要，又避免了水源浪費。但是在每年3-9月雨季來臨時，山區雷雨天氣頻繁，雷電是影響水位監測系統安全穩定運行的重要原因，防雷保護就顯得尤為重要。位于山頂水池水位信號監測系統時常遭受雷擊損壞，造成與調度室的通訊中斷［2］，從而影響生產的有序進行，所以探討水位信號防雷接地裝置在工業、生活水輸送中的應用是本文要研究的內容。

2 水位信號防雷接地裝置工作原理

水位信號防雷接地裝置是安裝于戶外高位水池中的一種監測設備，高位水池上的液位監測系統采取發射無線電信號把水位傳到本廠調度室，調度員實時監控供水管網上的生產泵站供水，從而避免生產缺水或水池溢流。

3 水位信號防雷接地裝置使用狀況

目前水廠有5套水位信號防雷接地裝置，安裝在遠離水廠調度室相距約七、八公里處。分別是大山4km處2套，大山6km處一套，祝家將軍廟水池處1套，外招賓館生活水高位水池處1套。由于無線發射裝置位于海拔為400m左右的山頂上，使用的是傳統的接地裝置，地網中接地體阻抗和感抗都特別大，由于感抗的作用，使得在雷電流下向地網電位分布變得極不均勻，同時由于地網接地體上的電流隨時間的變化率（didt）很大，使得二次回路上產生較多的感應電勢，加上供水線路長，雷擊時容易在設備上產生過電壓［3］。且地下接地體又容易松動和腐蝕，在3-9月的雷雨季節時，極易遭受雷擊，而目前泵站現有的避雷針為普通鋼材一針式，針頭容易生銹，影響泄雷電流能力，同時使雷擊點落于設備上，設備被擊壞。

為了避免雷擊，泵站工作人員在雷電時都把水位設備電源斷開，靠人工斷電的形式，保護電臺等設備不受雷擊，雷電過后再送上，不僅增加了操作工的工作量，也不利于安全。雖然采取了人工斷電的方式，水位信號防雷裝置都是工作在低頻和直流狀態下的，遭遇雷擊的時候會造成暫態不穩定和動態不穩定，對設備危害大。平均每年50次之多，使維修人員勞動強度大，使設備運行完好率和可靠性都大大降低，影響了生產的正常進行。

4 水位信號防雷接地裝置改造設計

4.1 改造措施

改造措施如圖1所示。

首先用不銹新型材料制作避雷針，由原來的接閃針數［4］一針改為六針，這樣接閃更有效，還減少了雷擊點落于監測系統的概率，并用6mm2多股銅線作引下線，重新布置接地體，把埋置深度加深。

采用最容易找到的木炭和鹽做為傳導介質，良好吸附性能與良好的滲透性能增加了接地體的等效截面積與土壤的接觸，這樣既增加了土壤中導電電荷的作用，還使土壤的粘度增加，有利于土壤和接地體的結合更加緊密，減小了接地電阻。回填土時，灑上適量的水，并用搗棍分層夯實。

圖1 水池監測設備防雷示意圖

4.2 改造效果

改造后的水位信防雷接地裝置接地網面積增加了，使用電阻率和磁導率都比較低的鋼材作接地體，在地下形成樹根網狀，增大了地中的泄流面積。提高了設備的抗雷擊能力，大大提高了系統運行的安全性和可靠性。

控制了開泵時間和大小泵的合理調配，從而使水池溢水［5］次數為零。以去年一處生活水3000t水池為例，1d溢水量約為30t，以全礦4個水池計算，全年累計減少溢流43800t。

5 結語

比對水位信號防雷接地裝置改造前后的效果，可見確保了工業、生活水輸送［6］的順利進行，并在確保供水的前提下，降低了維修人員的勞動強度，還提高了監測設備的精確度，大大地減少了溢流，減少了水泵、電機的開泵臺時，既節約了電能，也減少了設備的損耗。?