水位信号防雷接地装置在供水系统中的应用

何灯国

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

1 引言

德兴铜矿自来水厂担负着全矿生产及生活水的输送，生产清水输送水源来自乐安江生产水库，再从生产水库输送到山下生产用水单位。生活水源来自婺源叶坑水库和部分乐安江水。输送水源的设备种类主要有水泵机组、配电设施和消毒设备二氧化氯发生器等。供水管线总长96km。生活供水供水能力达到4万t/d，生产供水能力达到10万t/d。为实现供好优质生活水，同时要确保各生产单位生产清水的需要。水厂在生产、生活供水系统上引进了先进的水位监测设备，从而较好地控制了水池水位，既确保了生产、生活用水需要，又避免了水源浪费。但是在每年3-9月雨季来临时，山区雷雨天气频繁，雷电是影响水位监测系统安全稳定运行的重要原因，防雷保护就显得尤为重要。位于山顶水池水位信号监测系统时常遭受雷击损坏，造成与调度室的通讯中断［2］，从而影响生产的有序进行，所以探讨水位信号防雷接地装置在工业、生活水输送中的应用是本文要研究的内容。

2 水位信号防雷接地装置工作原理

水位信号防雷接地装置是安装于户外高位水池中的一种监测设备，高位水池上的液位监测系统采取发射无线电信号把水位传到本厂调度室，调度员实时监控供水管网上的生产泵站供水，从而避免生产缺水或水池溢流。

3 水位信号防雷接地装置使用状况

目前水厂有5套水位信号防雷接地装置，安装在远离水厂调度室相距约七、八公里处。分别是大山4km处2套，大山6km处一套，祝家将军庙水池处1套，外招宾馆生活水高位水池处1套。由于无线发射装置位于海拔为400m左右的山顶上，使用的是传统的接地装置，地网中接地体阻抗和感抗都特别大，由于感抗的作用，使得在雷电流下向地网电位分布变得极不均匀，同时由于地网接地体上的电流随时间的变化率（didt）很大，使得二次回路上产生较多的感应电势，加上供水线路长，雷击时容易在设备上产生过电压［3］。且地下接地体又容易松动和腐蚀，在3-9月的雷雨季节时，极易遭受雷击，而目前泵站现有的避雷针为普通钢材一针式，针头容易生锈，影响泄雷电流能力，同时使雷击点落于设备上，设备被击坏。

为了避免雷击，泵站工作人员在雷电时都把水位设备电源断开，靠人工断电的形式，保护电台等设备不受雷击，雷电过后再送上，不仅增加了操作工的工作量，也不利于安全。虽然采取了人工断电的方式，水位信号防雷装置都是工作在低频和直流状态下的，遭遇雷击的时候会造成暂态不稳定和动态不稳定，对设备危害大。平均每年50次之多，使维修人员劳动强度大，使设备运行完好率和可靠性都大大降低，影响了生产的正常进行。

4 水位信号防雷接地装置改造设计

4.1 改造措施

改造措施如图1所示。

首先用不锈新型材料制作避雷针，由原来的接闪针数［4］一针改为六针，这样接闪更有效，还减少了雷击点落于监测系统的概率，并用6mm2多股铜线作引下线，重新布置接地体，把埋置深度加深。

采用最容易找到的木炭和盐做为传导介质，良好吸附性能与良好的渗透性能增加了接地体的等效截面积与土壤的接触，这样既增加了土壤中导电电荷的作用，还使土壤的粘度增加，有利于土壤和接地体的结合更加紧密，减小了接地电阻。回填土时，洒上适量的水，并用捣棍分层夯实。

图1 水池监测设备防雷示意图

4.2 改造效果

改造后的水位信防雷接地装置接地网面积增加了，使用电阻率和磁导率都比较低的钢材作接地体，在地下形成树根网状，增大了地中的泄流面积。提高了设备的抗雷击能力，大大提高了系统运行的安全性和可靠性。

控制了开泵时间和大小泵的合理调配，从而使水池溢水［5］次数为零。以去年一处生活水3000t水池为例，1d溢水量约为30t，以全矿4个水池计算，全年累计减少溢流43800t。

5 结语

比对水位信号防雷接地装置改造前后的效果，可见确保了工业、生活水输送［6］的顺利进行，并在确保供水的前提下，降低了维修人员的劳动强度，还提高了监测设备的精确度，大大地减少了溢流，减少了水泵、电机的开泵台时，既节约了电能，也减少了设备的损耗。?