水利信息化系統(tǒng)防雷接地措施研究

王金波

（寧夏回族自治區(qū)吳忠市氣象局，寧夏 吳忠 751100）

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，居民生活質(zhì)量的不斷提高，對水資源開發(fā)和利用提出更高要求。為了保證水利工程的水資源合理分配、有效利用，需要通過建立水利信息化系統(tǒng)，來獲取準(zhǔn)確、完整的水資源信息。但不可否認(rèn)的是，我國在水利信息化系統(tǒng)建設(shè)過程中，始終存在重視技術(shù)指標(biāo)、忽視運營管理的問題，雖然引入了各種專業(yè)軟件和先進設(shè)備，但沒有考慮運行環(huán)境的復(fù)雜性和多變性。導(dǎo)致信息化設(shè)備在運行過程中頻繁遭受雷擊，不僅無法充分發(fā)揮水利信息化系統(tǒng)的作用和功能，還給水利部門造成巨大經(jīng)濟損失。對此，需要水利部門通過防雷接地的方式，有效提高水利信息化系統(tǒng)防雷性能，進而為水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

1 水利信息化系統(tǒng)防雷接地的必要性

1.1 保護設(shè)備及人員安全

雷電是一種破壞力較強的自然災(zāi)害，在發(fā)生的一瞬間，水利信息化系統(tǒng)會在高電壓、大電流作用下發(fā)生安全事故。而采用防雷接地措施，可以最大程度規(guī)避安全事故。針對水利信息化系統(tǒng)中的各種設(shè)備來說，在運行過程中一旦發(fā)生雷擊事故，或?qū)е略O(shè)備的電纜、電路板被擊穿，進而使設(shè)備出現(xiàn)故障[1]。另外，雷電還會對設(shè)備穩(wěn)定運行帶來電磁干擾，容易影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和效率，甚至導(dǎo)致水利信息化系統(tǒng)崩潰。所以，在水利信息化系統(tǒng)建設(shè)中，必須充分考慮防雷接地需求，以此來提高設(shè)備防雷性能。雷電在危害水利信息化系統(tǒng)設(shè)備的同時，也會誘發(fā)火災(zāi)、觸電等安全事故，進而為人員生命安全帶來威脅。因此，想要從根源規(guī)避安全隱患，就要選擇行之有效的措施做好防雷接地工作。

1.2 提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性

保證水利信息化系統(tǒng)穩(wěn)定運行，是充分發(fā)揮水利工程社會效益的關(guān)鍵所在。新時期，信息技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代水利工程不可或缺的一部分。通過水利信息化系統(tǒng)對水利工程進行實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析，可以為領(lǐng)導(dǎo)決策提供可靠依據(jù)，進而提高水利工程管理水平。但由于雷擊事故會對水利信息化系統(tǒng)穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，所以做好接地防雷工作勢在必行。首先，雷電可能會導(dǎo)致水利信息化系統(tǒng)電壓波動或中斷[2]。一旦電力線路遭受雷擊，則會產(chǎn)生強烈的電磁干擾，進而影響電壓穩(wěn)定性，使得水利信息化系統(tǒng)中的電子設(shè)備在電壓波動下出現(xiàn)故障，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。而采取有效的接地防雷措施，能夠確保系統(tǒng)在雷電天氣中的穩(wěn)定運行。另外，雷電還會導(dǎo)致電力線路出現(xiàn)短路或接地故障。

1.3 智慧水利建設(shè)的關(guān)鍵

信息時代下，信息技術(shù)和水利業(yè)務(wù)不斷加深融合程度，如大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)被廣泛應(yīng)用到水利業(yè)務(wù)中，為智慧水利建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。實現(xiàn)了對水利工程的實時檢測和精準(zhǔn)預(yù)測。通過對水利設(shè)施、水資源和水環(huán)境的數(shù)字化建模，可以實現(xiàn)對水利系統(tǒng)的全面感知和智能分析，為決策提供科學(xué)依據(jù)[3]。同時，先進信息技術(shù)還可以實現(xiàn)對水利系統(tǒng)的遠程控制和優(yōu)化調(diào)度，提高水資源利用效率。但不可否認(rèn)的是，在智慧水利工程建設(shè)中，防雷問題成為關(guān)鍵的核心問題。因為水利工程運行環(huán)境較為特殊，其設(shè)施設(shè)備運行期間極其容易受雷擊影響出現(xiàn)設(shè)備故障、數(shù)據(jù)丟失等情況，如何在智慧水利建設(shè)中有效防范雷電風(fēng)險，成為亟待解決的問題。

2 水利信息化系統(tǒng)防雷接地對策

2.1 在水利信息化系統(tǒng)設(shè)計階段考慮接地防雷

雷電是一種較為常見的自然災(zāi)害，會對電力設(shè)備和信息化系統(tǒng)造成極大破壞。所以，在水利信息化系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)充分考慮雷電對系統(tǒng)造成的負(fù)面影響，并對防雷設(shè)施進行統(tǒng)籌設(shè)計，以此來提高水利信息化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。具體來說：設(shè)計人員要充分了解雷電的危害。雷電是一種在大氣中放電的現(xiàn)象，其發(fā)生一般會伴隨著高溫、大電流和強烈的電磁輻射，這些因素均會對水利信息化系統(tǒng)及電力設(shè)備造成嚴(yán)重負(fù)面影響，會導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生故障，嚴(yán)重甚至?xí)斐扇藛T傷亡。所以，在水利信息化系統(tǒng)設(shè)計中，必須給予接地防雷工作相應(yīng)重視[4]。設(shè)計人員要嚴(yán)格按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》《信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展防雷接地工作，明確防雷分區(qū)和防雷等級，并合理選擇防雷裝置，確保水利信息化系統(tǒng)的防雷性能達到要求。在具體實施中，應(yīng)做好以下工作：第一，合理劃分防雷分區(qū)。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合水利信息化系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)，合理劃分防雷分區(qū)，主要目的是降低雷電對系統(tǒng)造成的負(fù)面影響，通常情況下，需要將重要設(shè)備和敏感區(qū)域設(shè)置在較高的防雷等級區(qū)域。第二，合理選擇防雷裝置。結(jié)合水利信息化系統(tǒng)的防雷等級和實際情況，合理選擇防雷裝置。如避雷針、接地裝置、浪涌保護器等。

2.2 水利信息化系統(tǒng)合理選址和布局

為了保證水利信息化系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需要對建設(shè)區(qū)域進行合理選擇。在選址階段應(yīng)充分考慮雷電活動規(guī)律和特點。如河谷、山區(qū)等特殊地形地貌，通常雷電活動相對頻繁，會對水利信息化系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成威脅。所以，在系統(tǒng)選址過程中，應(yīng)盡可能避開這些區(qū)域，從源頭降低系統(tǒng)遭受雷擊的風(fēng)險。另外，在合理選址基礎(chǔ)上，還應(yīng)對水利信息化系統(tǒng)進行科學(xué)布局。要求遵循“就近避雷”基本原則，也就是將容易遭受雷擊的電力設(shè)備靠近防雷設(shè)施，以此來減少雷電對電力設(shè)備造成的干擾，切實提高水利信息化系統(tǒng)抗雷擊能力。在布局過程中：第一，確定設(shè)備安裝位置[5]。在水利信息化系統(tǒng)中，交換器、服務(wù)器、通信設(shè)備等，極其容易遭受雷擊。所以需要盡可能靠近防雷設(shè)施，如設(shè)置在地下室或建筑物頂層，如此能夠減少設(shè)備遭受雷擊的可能。第二，合理敷設(shè)電纜。在電纜敷設(shè)過程中，應(yīng)盡量避免電纜穿越雷電活動頻繁的區(qū)域。對于必須穿越這些區(qū)域的電纜，應(yīng)采取一定的防護措施，如設(shè)置電纜溝、采用屏蔽電纜等，以降低雷電對電纜的影響。

2.3 合理設(shè)計防雷接地系統(tǒng)

防雷接地作為保證水利信息化系統(tǒng)安全運行的一種手段，能夠有效減小低電位差，防止雷擊風(fēng)險的發(fā)生。在防雷接地系統(tǒng)設(shè)計中，需要采用多點接地方式。也就是將水利信息化系統(tǒng)中的各種設(shè)備分別接地，形成覆蓋范圍廣且分散的網(wǎng)絡(luò)。如此即便遭受雷擊，也能夠快速將電流分散到大地，進而規(guī)避雷擊事故對水利信息化系統(tǒng)造成的危害。在防雷接地系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照國家或行業(yè)出臺的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作，合理確定接地電阻。所謂接地電阻，就是地面和接地體之間形成的電阻值，會對水利信息化系統(tǒng)的防雷接地效果產(chǎn)生直接影響。結(jié)合實踐來看，如果接地電阻過大，會導(dǎo)致雷擊電流難以在短時間內(nèi)分散到地面，無法充分發(fā)揮防雷效果[6]。所以，設(shè)計人員必須確保接地電阻與標(biāo)準(zhǔn)要求相符，以確保系統(tǒng)的接地性能達到要求。為了實現(xiàn)良好的接地性能，接地系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮以下幾個方面：第一，合理選擇接地材料。在接地材料選擇過程中，應(yīng)考慮接地電阻要求和土壤電阻率。在防雷接地系統(tǒng)設(shè)計中，常見的接地材料包括銅、鋼、鍍鋅鋼材等。這些材料不僅具備防腐蝕性能，而且電阻率較低。第二，選擇合適的接地路徑。所謂接地路徑，實際上就是接地電流從設(shè)備或部件流入地面的途徑。

2.4 防雷接地檢測及維護

水利信息化系統(tǒng)的防雷設(shè)施是確保系統(tǒng)正常運行和數(shù)據(jù)安全的重要保障。為了確保其性能良好，應(yīng)定期進行檢測和維護工作。具體來說：第一，對防雷接地進行定期檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全隱患。新時期，越來越多先進檢測技術(shù)和設(shè)備應(yīng)運而生，通過對接地電阻、避雷器、接地網(wǎng)等防雷設(shè)施的運行狀態(tài)進行全面檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)其中存在的不足之處和潛在隱患，便于及時處理，避免因防雷設(shè)施失效導(dǎo)致水利信息化系統(tǒng)崩潰。第二，針對全面檢測中發(fā)現(xiàn)的問題，需要及時整改。例如，如果發(fā)現(xiàn)接地電阻過大，可以通過增加接地體或改善接地材料來降低電阻；如果發(fā)現(xiàn)避雷器老化或損壞，應(yīng)及時更換新的避雷器。只有及時整改，才能確保系統(tǒng)的防雷性能始終處于良好狀態(tài)。第三，定期維護也是提高系統(tǒng)防雷性能的關(guān)鍵所在。維護工作包括緊固、檢查、清潔等。定期清潔防雷設(shè)施，可以防止灰塵和雜物對設(shè)備的干擾；定期緊固連接件，可以確保設(shè)備的穩(wěn)定性；定期檢查避雷器的密封性，可以防止水分進入設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)致故障。通過這些維護工作，可以延長防雷設(shè)施的使用壽命，提高其性能穩(wěn)定性。可以看出，水利信息化系統(tǒng)的防雷設(shè)施的定期檢測和維護是確保系統(tǒng)正常運行和數(shù)據(jù)安全的重要環(huán)節(jié)。通過及時發(fā)現(xiàn)問題并及時整改，以及定期的維護工作，可以保證系統(tǒng)的防雷性能始終處于良好狀態(tài)，為水利信息化系統(tǒng)的安全運行提供有力保障。

2.5 增強維護人員防雷意識

維護人員是對水利信息化系統(tǒng)進行維護管理的執(zhí)行者，會對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，只有熟練掌握防雷接地知識，才能夠有效提高防雷效果。所以，面向維護人員灌輸防雷接地知識和技能至關(guān)重要。具體來說：第一，在維護人員培訓(xùn)教育中，應(yīng)豐富培訓(xùn)內(nèi)容，包括防雷接地概念、工作原理等。如此能夠幫助維護人員進一步認(rèn)識防雷接地的重要性，并為后續(xù)操作奠定良好基礎(chǔ)。第二，培訓(xùn)還應(yīng)深入到防雷設(shè)施的具體性能和使用方法。運行維護人員需要了解各種防雷設(shè)施的性能指標(biāo)，如保護范圍、響應(yīng)時間等，并掌握正確的安裝、調(diào)試和維護方法，確保防雷設(shè)施能夠在關(guān)鍵時刻發(fā)揮其應(yīng)有的作用。第三，強調(diào)防雷設(shè)施維護管理的重要性。維護人員應(yīng)學(xué)會如何定期檢查防雷設(shè)施的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的問題，確保防雷設(shè)施始終處于良好的工作狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)部門還應(yīng)通過完善制度體系的方式，對維護人員的工作內(nèi)容、職責(zé)權(quán)利加以明確，并建立完善的防雷設(shè)備臺賬和維修記錄。通過剛性制度約束，確保防雷工作所有環(huán)節(jié)得到有效監(jiān)管，從而降低因雷電災(zāi)害造成的損失。

2.6 制定應(yīng)急預(yù)案

水利信息化系統(tǒng)應(yīng)制定行之有效的防雷預(yù)案，明確應(yīng)急流程、職責(zé)和實施策略。確保發(fā)生雷擊事故的第一時間，能夠迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，盡可能降低雷擊事故造成的損失。第一，做好應(yīng)急組織工作。成立專門應(yīng)急組織，主要負(fù)責(zé)應(yīng)急工作的協(xié)調(diào)和指導(dǎo)。該組織通常由技術(shù)人員、現(xiàn)場工作人員及相關(guān)責(zé)任人組成。同時，還應(yīng)建立與外部單位的聯(lián)絡(luò)機制，以便在需要時能夠得到及時的支持和幫助。第二，明確劃分職責(zé)。在組建應(yīng)急組織的基礎(chǔ)上，對各級人員職責(zé)進行明確劃分，確保雷擊事故發(fā)生后，應(yīng)急組織可以有序、迅速地開展相關(guān)工作。例如，技術(shù)部門負(fù)責(zé)對受損設(shè)備進行檢測和維修，現(xiàn)場工作人員負(fù)責(zé)保護現(xiàn)場和協(xié)助救援工作，聯(lián)絡(luò)人員負(fù)責(zé)與外部單位保持溝通等。第三，應(yīng)急流程。制定科學(xué)合理的應(yīng)急流程，包括雷擊事故發(fā)生后初步判斷、信息報送、設(shè)備維修等。必須保證應(yīng)急流程簡單、易操作。第四，應(yīng)急措施。針對不同類型的雷擊事故，制定相應(yīng)的應(yīng)急措施。例如，對于直接擊中設(shè)備的雷擊事故，應(yīng)立即切斷電源，避免設(shè)備進一步損壞；對于引發(fā)火災(zāi)的雷擊事故，應(yīng)迅速啟動滅火設(shè)備，撲滅火源；對于導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的雷擊事故，應(yīng)盡快進行數(shù)據(jù)恢復(fù)等。

3 結(jié)語

綜上所述，水利信息化系統(tǒng)的防雷接地工作是確保系統(tǒng)運行安全的重要保障措施。在實際工作中，應(yīng)從設(shè)備選擇與安裝、線路防護、系統(tǒng)監(jiān)控與維護以及人員培訓(xùn)與演練等方面入手，全面提升水利信息化系統(tǒng)的防雷能力。同時，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，完善防雷接地對策，充分發(fā)揮水利信息化系統(tǒng)的功能和作用，并為水利行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。