基于《供排水系統防雷技術規范》的調研分析

◇王成芳 劉思漢 李玉塔 楊華 馬力

①吉安市生態氣象重點實驗室 ②江西省氣象局③江西贛象防雷檢測中心有限公司

本文采取了科學調研法，對江西省具有代表性的供水企業、排水單位進行調研，了解供（排）水系統相關單位的生產工藝流程、經常遭受雷擊損毀的強（弱）電設備、近年來發生的雷擊情況。調研發現：供（排）水系統的防雷技術特殊性取決于強（弱）設備部分，該部分存在相關的定義及專業術語，作重點在于防護各類的傳感器，但是一些特殊的傳感器極為敏感，普遍性的頻繁遭受雷擊。建議標準的制定人員適當提高該類傳感器的防雷技術要求。

1 調研方法、對象

1.1 調研方法

本次調研采用的是抽樣調查的方法。該方法分四步走：第一步進行文獻檢索分析，得出預調研內容，挑選出省內具有代表性的調研的單位；第二步利用專家座談會形式，與被調研方專家進行會議交流，獲取該行業內的雷電防護措施的一個整體情況，以及詳細的工藝信息；第三步深入現場考察，感受供排水系統的雷電防護需求，帶回現場的圖片資料。第四步整理調研獲取的資料，得出調研結論[1]。

1.2 調研對象

供水系統：江西洪城水業集團下屬青云水廠；排水系統：南昌市城市排水處下屬站點南京西路泵站，南昌市污水處理辦公室下轄單位象湖污水處理廠、鵬鷂污水處理廠。

2 調研響應

2.1 供水系統調研響應

（1）生產工藝。

通過對江西省洪城水業集團的下屬企業青云水廠調研時，得到該廠水業的相關生產工藝過程見圖1。

圖1 青云水廠生產工藝流程

（2）供電說明。

從供水廠區附近引入廠區內,外接引入電壓為十千伏，再通過特定的配變電變壓裝置，轉變為設備動力線路用電（380 V），民用日常用電（220V），高壓電機用電（10kV）。

（3）定義及專業術語。

平流沉淀池：一種穩定流動沉降的池子類別，上表面一般是矩形。池子兩側分別設有入水處及排水處，裝水量區間是最小在三米而最高不超過四米是最為合適，池的長寬之比在4到5之間為合適，污泥設計在入水處。平流式沉淀池優點是使用較廣泛，工作效果優良，缺點則為占用地面面積比較大。

雙閥濾池：在工作時候，兩個閥門同時啟動以保持排水口的水位相同。入水口的液體高度會根據過濾水的上表面上抬從而持續在導流管內上抬，當濾水量達到一定時，在大氣壓強的作用下將過濾水沖洗，沖洗廢水沿導流管外排。

普快濾池：洗滌方式通常采用清水沖刷，通過給水裝置提供水源，通常采用精砂或木炭粉、精砂雙重過濾。

V型濾池：因其入水處與V字相似而得名，是快濾池當中的一種形式，通常也被稱之為均粒濾料濾池（過濾所用的材質均勻）、六閥濾池（設施內裝有六個主要閥門）。

清水池：用于實時調整水廠給水和按照用戶不同需求給水的附屬設施，在供水設施中可以起到一定平衡作用。

投入式液位計：采用先進的陶瓷電容壓力敏感傳感器或隔離型擴散硅敏感元件制作而成，是利用被檢測液體靜態壓力與該液體液位形成一個特殊比值，再將靜態壓力通過特殊技術轉變成電信號，最后經過調整線性和補償溫度，將其轉化成電流值最大為20毫安，電壓值最大為5伏的電信號。人們通常也把它稱之為液位傳感器、液位變（傳）送器等。

超聲波液位計：在測量中，超聲波脈沖由換能器傳感器（傳感器）發出，聲波經液體表面反射后被相同傳感器（傳感器）接收，通過壓電晶體轉換成電信號，并以聲波的來回之間的時刻來判斷傳感器到被測液體表面的距離。

濁度分析儀：搭配工藝先進、功能強大的微處理器?；贗SO7072標準，測量夾角為90°的散射光相關原理，在直徑為880nm的紅外線光源的穿過光學透鏡和通過樣品液后，得到不同數據進行比對分析。這種設備能夠用在在不同過濾裝置場所內，分析原有來水或者處理過的純凈水的渾濁情況。設備通常是內里面安裝了背光液晶屏、數據存儲器乙級至少3路繼電器控制輸出。濁度控制器工作時輸出的電信號（隔離信號）最小為4mA，最大為20mA，能夠應用在各類需要監測、控制濁度的場所，并提供可靠的觀測數據。

余氯儀：該種儀器是一種在線用于分析余氯含量的裝置，該裝置主要包含三部分：余氯傳感器、液晶顯示器、數據處理模塊，可實時在線采集余氯、溫度數據；輸出信號為電流信號，采用隔離輸出的方式，信號范圍為4～20 mA（負載<750 Ω）。

pH分析儀：該種儀器是由傳感器、二次表組成的裝置，具有一定智能化分析能力、并具有在線使用的功能。信號為電流信號，采用隔離輸出的方式，信號范圍為0～10mA（負載小于1.5 kΩ）和4～20 mA（負載小于750Ω）兩種。電源供電采用AC220 V，50/60 Hz；

流量計：該種儀器是用于特定的時段內測量被測液體流經某一截面的總量的設施。輸出信號范圍為：4-20mA、0-10V，通常采用RS485、RS232等串口線進行信號傳輸。

出廠水儀表間：存放監測出廠水信息儀表的操作間。通常包含各類表頭：如余氯儀、PH分析儀、濁度分析儀等。

液氯報警器：用于探測液氯投放速度是否超過設定閾值的一種報警裝置，常采用24V直流供電。

2.2 排水系統調研響應

（1）生產工藝。

在對象湖污水處理廠進行調研時，得到其生產工藝：該廠的電氣設計適用于以下區域：包括粗格柵間（工藝裝置區）和進水泵房、二次沉淀池、細格柵和旋流沉砂池、加氯間、氧化溝、脫水機房、接觸消毒池、綜合樓、輔助用房、變配電所（開閉所）、廠區外線等建構筑物的照明、動力、防雷、消防等設計。

（2）供電說明。

象湖污水處理廠用電為二級負荷，要求提供兩路交流10/0.4kV供電電源，兩路電源互相備用。

（3）專業術語及定義。

粗格柵：由若干組互相平行的金屬物組成，傾斜放置在入水渠道，或者是進水泵房進口處的集水井中，達到攔截污水中體積較大的懸浮物及雜質從而防止給水泵設施以及管網閥門堵塞。

進水泵房：將前端水源加壓到一定壓力值，逆流向上供給給后續裝置。

細格柵：由若干組互相平行的金屬物組成，傾斜放置在入水渠道，從而達到不間斷清除流體中雜物的固液分離設備。

旋流沉砂池：借用外力控制水流形態與流速、從而達到促使砂礫能夠沉淀、各類流體狀有機物可以和流水共同流水，并帶走砂礫的設施。

回轉式氧化溝：在一個環狀裝置內將活性污泥、廢水的混雜液在其中循環流動，擴大與空氣的接觸時間，故人們又稱之為“循環曝氣池”。供氧方式通常采用垂直軸或水平軸設備，在供氧的同時也推動水流。此處的供氧指的是把自然界的空氣充入其中。

二沉池：二次沉淀池，通過微生物處理后的沉淀池稱為二沉池或最終沉淀池。目的是將泥漿和污水分隔開，使得污水澄清。濃縮后的泥漿將回流到生物處理階段。

接觸消毒池：利用滅菌試劑（次氯酸鈣、臭氧、紫外線照射等）和污水混合接觸一定時間，達到滅菌效果，這種容器就是接觸消毒池。

污泥脫水機房：此類機房單獨供電，供電電壓380VAC。裝配有污泥脫水裝置的機房。

COD分析儀：“化學需氧量”或“化學耗氧量”分析儀；工作電壓AC220V±10%/ 50Hz，表頭、探頭一體式，測量數據通過一次鎧裝線纜傳輸至主采集器。

NH3-N分析儀：氨氮分析儀；工作電壓AC220V±10%/ 最大60Hz，表（探）頭一體式。

超聲波液位計：在測量中，超聲波脈沖由換能器傳感器（傳感器）發出，聲波通過液體表面后，被反射到相同的傳感器進行接收，由壓電晶體轉換為電信號，并以聲波的來回之間的時間間隔與傳播速度的乘積，來分析傳感器到被測液體表面的距離，用于處理這個過程的儀器就是超聲波液位計。

流量計：用于被檢測的流體的總量的測量或是在某個特定的時間間隔內某個截面的總流體容量的儀表。

pH分析儀：由二次表和傳感器構成，為了盡可能滿足各類場所的使用要求，可配二（三）復合電極進行使用。

溶解氧分析儀：該儀器是通過溶解在被測液體的氧氣穿過特殊物質組成的薄膜后被電極促成電化學反應后還原，從而生成與氧濃度成一定比例的帶電粒子，通過測量這些帶電粒子，得到被測液體里面溶解了多少氧氣，即濃度。

污泥濃度計：是為在線實時檢測處理過程中的行業廢水或生活污水可浮動物質的濃度的設施。輸出電流 4-20mA，信號通過RS485線纜進行一次傳輸，供電電源AC220 V，50/60 Hz。

2.3 雷擊事故統計響應

青云水廠在2016年之前液位計使用的是插入式液位計，每年都有液位計表頭被打壞。液位計更換為超聲波液位計后，后期沒有發生液位計被雷擊損壞現象；其他監測儀器雖然加裝了信號SPD，但是表頭少有依然會被打壞，但是各SPD均未發生過損壞情況。南京西路泵站自建站至今，未發生過雷擊事故。象湖污水處理廠在歷史上曾發生過辦公樓遭受雷擊事故，導致機房內部多臺交換機發生損壞。鵬鷂污水處理廠在歷史上曾頻繁發生高桿燈被雷電擊壞的現象，但后期通過改進高桿燈的接閃裝置、接地裝置后，未發生雷擊損壞情況。

3 調研結果與建議

通過回顧調研內容、分析調研響應，得到以下調研結果與建議：《供排水系統防雷技術規范》的編制工作中，建（構）筑物的直接雷擊防護與GB50057-2010一致，可參考GB50057-2010的部分內容進行編制，各建（構）筑物的專有名詞，建議采用本調研報告的調研內容；視頻監控系統的防雷措施與GB50343-2012一致，可參考GB50343-2012的部分內容進行編制。

《供排水系統防雷技術規范》的編制工作中的特殊內容在于各類傳感器的防雷方式。目前，業界采用的普遍措施為加裝信號SPD或光電隔離方式。但是在加裝SPD時，應該按照嚴格各類傳感器的工作電壓、工作電流、傳輸信號允許誤差范圍進行SPD選型，否則可能導致雷電防護失效；若采用光電隔離的雷電防護措施，則應該注意：當光纜有金屬外皮或金屬加強芯時，應該將外皮、加強芯雙端接地，連接處做好等電位跨接工作，確保過渡電阻＜0.03Ω。

供排水系統的信號線纜屏蔽接地工作中，宜采用近端單點接地的方式，避免因地中雜散電流串入信號線路，導致信號失真[2]。目前，視頻監控系統的視頻信號傳輸一般都已采用光纜傳輸，但是對于攝像頭端的防雷工作，依然需要通過加裝SPD來完成，如果是云臺攝像頭，需加裝二合一型（電源、信號）SPD。