图1 进入污水处理厂监测/控制中的电缆。

饮用水资源日益短缺，正迫切地需要更经济有效的治理方法。因此，污水处理厂在饮用水循环中起着关键作用。为了减少间接成本，对整个系统提出高效率的要求，这就迫切需要一个技术优化的过程设计。为此，过去几年里，在电子测量设备、分散控制及自动化系统中的投资非常庞大。

尽管与传统的技术相比，新的电子系统对浪涌干扰更加灵敏，但由于污水处理厂大范围的露天结构及测量设备和控制系统分布广泛的特点，提高了由雷电放电或浪涌侵袭所带来的风险影响。因此，如果没有有效的防护措施，一个完整的过程控制系统或它的一部分遭受损坏的概率是很高的。其后果涉及从功能恢复的安装成本，到清除水体污染的不可预知的费用。为了有效防止这些灾害的发生、提高系统的可利用率，必须采取外部和内部防雷措施。

污水处理厂的监测/控制中心

对污水处理厂监测/控制中心的保护的概念必须进行修正，除了扩充现有的污水处理厂，修改也是因为雷电放电而遭受的浪涌损害的激增。从系统的扩大和现代化的角度出发，不得不改进、采取相应的保护措施。为了制定此项具有技术性、经济性的概念，雷电损害风险要先进行评估。

完整的过程控制系统集中位于污水处理厂的监测/控制中心，连绵蔓延的电缆连接到测量站或分测量站。当受到雷击时，有相当部分的雷电流和浪涌电流通过这些电缆。过去，这往往导致系统被破坏和失效，这同样也发生在供电系统和通信线路中。（如图1所示） 该污水处理厂的监测/控制中心必须受到保护，以避免遭受火灾（直接雷击）的损坏。电气及电子系统（控制及自动化系统、运动系统） 要防御雷电电磁脉冲（ LEMP）的影响。

图2  等电位联结。

根据国际电工技术委员会62305-2 [2]中的公式，对实际状态的计算结果是：对于损失类型为L2和L4的情况，计算得到的雷电损害风险R远远高于各自可接受的损害风险RT。

为了对这两种类型实现R < RT， 现启动了以下可能的保护措施：

雷电流保护系统，据IEC 62305第3部分，保护级别III ；

1级SPD（电源系统）及电涌保护器，用于IT线缆（测量、控制和通信线路），损害类型为D1；

2级C2类SPD（电源系统），用于IT线缆（测量、控制和通信线路）。

污水处理厂监测/控制中心的保护措施

雷电流保护系统

现有污水处理厂监测/控制中心的防雷系统是根据三级保护水平的需要安装的。所有在屋顶上安装的部件均由一个带绝缘装置的接闪器来保护。对直击雷的防护是通过避雷针来实现的，并保持必要的隔离距离和保护角。这样，阻止了在直接雷击监测/控制室，部分雷电流流入建筑物而造成的损害。安装引下线（在此应用中共有4个，因为控制室的大小为：15 × 12m）来保持接地棒到接地装置之间的隔离距离。

图3  SPD在开关柜处，线缆从楼层的夹层中进入。

对外部引入电缆线的浪涌保护

通常，所有从外面进入污水处理厂的导电系统都必须连接到等电位联结装置中（如图2 所示） 。等电位联结的要求是通过所有金属系统直接连接，及在组成系统的工作电压下通过所有系统的间接连接实现的。这些SPD必须具有雷电电流泄放能力（1级SPD ：测试波形为10/350μs）。为防止雷电流进入建筑物内部，等电位联接应尽可能地靠近入口。

IT 系统的浪涌保护

为安全起见，进户线入口是所有到污水处理厂的IT电缆的传输接口。在该处使用了具有雷电流承载能力的SPD（损害类型为D1 ）。气体放电管常安装于此。从传输接口处，线缆被直接引向开关柜并在那里接触连接。根据所做的风险分析，在线缆的入口处必须引入SPD，它应适合此应用 （C2类）并能与该系统兼容（如图3 所示）。

这就是一个完整的、用于IT布线系统的防止浪涌的保护概念。

低压供电系统的浪涌保护

在上述的应用中，1级SPD被安装在建筑物的入口。另外，为保护控制和驱动系统中的电源，又额外安装了一个2级SPD。在现有所描述的应用中，为保护终端设备再安装一个SPD，它们之间以及与被保护的终端设备必须做到相互协调，此外还应遵守厂家相应的说明和指示。相对于其他应用，在低电压用户装置中使用的SPD没有什么特殊性，并常常都给予了说明。

图4 SPD在开关柜处，用于供电系统的保护。

等电位联结

完整的污水处理厂的监测/控制包括了符合IEC 60364-4第41部分的等电位联结。为避免不同部分及外部导体的电势差，要对业已存在的等电位联结进行测试。建筑物的支撑及建筑部件，如管道、容器等也要被整合到等电位联结中。这样，即使在发生故障时也不会造成电势差。在使用SPD时，每个连接到等电位联接处的接地导线的横截面积必须按照制造商的SPD指示说明来设计。

总结

新的关于雷电保护标准的草案，使人们采用以未来为导向的、灵活和可靠的方法，使为建筑物中高可用性的电子系统做全面规划成为可能。风险分析为可靠地拟订技术/经济保护概念提供了一个额外的规划途径。计划保护措施的执行要根据IEC 62305中1-4部分的保护标准。总之，新的标准草案基本满足了在受雷电影响时，电力系统及IT系统的高可用性要求。