基于《供排水系统防雷技术规范》的调研分析

◇王成芳 刘思汉 李玉塔 杨华 马力

①吉安市生态气象重点实验室 ②江西省气象局③江西赣象防雷检测中心有限公司

本文采取了科学调研法，对江西省具有代表性的供水企业、排水单位进行调研，了解供（排）水系统相关单位的生产工艺流程、经常遭受雷击损毁的强（弱）电设备、近年来发生的雷击情况。调研发现：供（排）水系统的防雷技术特殊性取决于强（弱）设备部分，该部分存在相关的定义及专业术语，作重点在于防护各类的传感器，但是一些特殊的传感器极为敏感，普遍性的频繁遭受雷击。建议标准的制定人员适当提高该类传感器的防雷技术要求。

1 调研方法、对象

1.1 调研方法

本次调研采用的是抽样调查的方法。该方法分四步走：第一步进行文献检索分析，得出预调研内容，挑选出省内具有代表性的调研的单位；第二步利用专家座谈会形式，与被调研方专家进行会议交流，获取该行业内的雷电防护措施的一个整体情况，以及详细的工艺信息；第三步深入现场考察，感受供排水系统的雷电防护需求，带回现场的图片资料。第四步整理调研获取的资料，得出调研结论[1]。

1.2 调研对象

供水系统：江西洪城水业集团下属青云水厂；排水系统：南昌市城市排水处下属站点南京西路泵站，南昌市污水处理办公室下辖单位象湖污水处理厂、鹏鹞污水处理厂。

2 调研响应

2.1 供水系统调研响应

（1）生产工艺。

通过对江西省洪城水业集团的下属企业青云水厂调研时，得到该厂水业的相关生产工艺过程见图1。

图1 青云水厂生产工艺流程

（2）供电说明。

从供水厂区附近引入厂区内,外接引入电压为十千伏，再通过特定的配变电变压装置，转变为设备动力线路用电（380 V），民用日常用电（220V），高压电机用电（10kV）。

（3）定义及专业术语。

平流沉淀池：一种稳定流动沉降的池子类别，上表面一般是矩形。池子两侧分别设有入水处及排水处，装水量区间是最小在三米而最高不超过四米是最为合适，池的长宽之比在4到5之间为合适，污泥设计在入水处。平流式沉淀池优点是使用较广泛，工作效果优良，缺点则为占用地面面积比较大。

双阀滤池：在工作时候，两个阀门同时启动以保持排水口的水位相同。入水口的液体高度会根据过滤水的上表面上抬从而持续在导流管内上抬，当滤水量达到一定时，在大气压强的作用下将过滤水冲洗，冲洗废水沿导流管外排。

普快滤池：洗涤方式通常采用清水冲刷，通过给水装置提供水源，通常采用精砂或木炭粉、精砂双重过滤。

V型滤池：因其入水处与V字相似而得名，是快滤池当中的一种形式，通常也被称之为均粒滤料滤池（过滤所用的材质均匀）、六阀滤池（设施内装有六个主要阀门）。

清水池：用于实时调整水厂给水和按照用户不同需求给水的附属设施，在供水设施中可以起到一定平衡作用。

投入式液位计：采用先进的陶瓷电容压力敏感传感器或隔离型扩散硅敏感元件制作而成，是利用被检测液体静态压力与该液体液位形成一个特殊比值，再将静态压力通过特殊技术转变成电信号，最后经过调整线性和补偿温度，将其转化成电流值最大为20毫安，电压值最大为5伏的电信号。人们通常也把它称之为液位传感器、液位变（传）送器等。

超声波液位计：在测量中，超声波脉冲由换能器传感器（传感器）发出，声波经液体表面反射后被相同传感器（传感器）接收，通过压电晶体转换成电信号，并以声波的来回之间的时刻来判断传感器到被测液体表面的距离。

浊度分析仪：搭配工艺先进、功能强大的微处理器。基于ISO7072标准，测量夹角为90°的散射光相关原理，在直径为880nm的红外线光源的穿过光学透镜和通过样品液后，得到不同数据进行比对分析。这种设备能够用在在不同过滤装置场所内，分析原有来水或者处理过的纯净水的浑浊情况。设备通常是内里面安装了背光液晶屏、数据存储器乙级至少3路继电器控制输出。浊度控制器工作时输出的电信号（隔离信号）最小为4mA，最大为20mA，能够应用在各类需要监测、控制浊度的场所，并提供可靠的观测数据。

余氯仪：该种仪器是一种在线用于分析余氯含量的装置，该装置主要包含三部分：余氯传感器、液晶显示器、数据处理模块，可实时在线采集余氯、温度数据；输出信号为电流信号，采用隔离输出的方式，信号范围为4～20 mA（负载<750 Ω）。

pH分析仪：该种仪器是由传感器、二次表组成的装置，具有一定智能化分析能力、并具有在线使用的功能。信号为电流信号，采用隔离输出的方式，信号范围为0～10mA（负载小于1.5 kΩ）和4～20 mA（负载小于750Ω）两种。电源供电采用AC220 V，50/60 Hz；

流量计：该种仪器是用于特定的时段内测量被测液体流经某一截面的总量的设施。输出信号范围为：4-20mA、0-10V，通常采用RS485、RS232等串口线进行信号传输。

出厂水仪表间：存放监测出厂水信息仪表的操作间。通常包含各类表头：如余氯仪、PH分析仪、浊度分析仪等。

液氯报警器：用于探测液氯投放速度是否超过设定阈值的一种报警装置，常采用24V直流供电。

2.2 排水系统调研响应

（1）生产工艺。

在对象湖污水处理厂进行调研时，得到其生产工艺：该厂的电气设计适用于以下区域：包括粗格栅间（工艺装置区）和进水泵房、二次沉淀池、细格栅和旋流沉砂池、加氯间、氧化沟、脱水机房、接触消毒池、综合楼、辅助用房、变配电所（开闭所）、厂区外线等建构筑物的照明、动力、防雷、消防等设计。

（2）供电说明。

象湖污水处理厂用电为二级负荷，要求提供两路交流10/0.4kV供电电源，两路电源互相备用。

（3）专业术语及定义。

粗格栅：由若干组互相平行的金属物组成，倾斜放置在入水渠道，或者是进水泵房进口处的集水井中，达到拦截污水中体积较大的悬浮物及杂质从而防止给水泵设施以及管网阀门堵塞。

进水泵房：将前端水源加压到一定压力值，逆流向上供给给后续装置。

细格栅：由若干组互相平行的金属物组成，倾斜放置在入水渠道，从而达到不间断清除流体中杂物的固液分离设备。

旋流沉砂池：借用外力控制水流形态与流速、从而达到促使砂砾能够沉淀、各类流体状有机物可以和流水共同流水，并带走砂砾的设施。

回转式氧化沟：在一个环状装置内将活性污泥、废水的混杂液在其中循环流动，扩大与空气的接触时间，故人们又称之为“循环曝气池”。供氧方式通常采用垂直轴或水平轴设备，在供氧的同时也推动水流。此处的供氧指的是把自然界的空气充入其中。

二沉池：二次沉淀池，通过微生物处理后的沉淀池称为二沉池或最终沉淀池。目的是将泥浆和污水分隔开，使得污水澄清。浓缩后的泥浆将回流到生物处理阶段。

接触消毒池：利用灭菌试剂（次氯酸钙、臭氧、紫外线照射等）和污水混合接触一定时间，达到灭菌效果，这种容器就是接触消毒池。

污泥脱水机房：此类机房单独供电，供电电压380VAC。装配有污泥脱水装置的机房。

COD分析仪：“化学需氧量”或“化学耗氧量”分析仪；工作电压AC220V±10%/ 50Hz，表头、探头一体式，测量数据通过一次铠装线缆传输至主采集器。

NH3-N分析仪：氨氮分析仪；工作电压AC220V±10%/ 最大60Hz，表（探）头一体式。

超声波液位计：在测量中，超声波脉冲由换能器传感器（传感器）发出，声波通过液体表面后，被反射到相同的传感器进行接收，由压电晶体转换为电信号，并以声波的来回之间的时间间隔与传播速度的乘积，来分析传感器到被测液体表面的距离，用于处理这个过程的仪器就是超声波液位计。

流量计：用于被检测的流体的总量的测量或是在某个特定的时间间隔内某个截面的总流体容量的仪表。

pH分析仪：由二次表和传感器构成，为了尽可能满足各类场所的使用要求，可配二（三）复合电极进行使用。

溶解氧分析仪：该仪器是通过溶解在被测液体的氧气穿过特殊物质组成的薄膜后被电极促成电化学反应后还原，从而生成与氧浓度成一定比例的带电粒子，通过测量这些带电粒子，得到被测液体里面溶解了多少氧气，即浓度。

污泥浓度计：是为在线实时检测处理过程中的行业废水或生活污水可浮动物质的浓度的设施。输出电流 4-20mA，信号通过RS485线缆进行一次传输，供电电源AC220 V，50/60 Hz。

2.3 雷击事故统计响应

青云水厂在2016年之前液位计使用的是插入式液位计，每年都有液位计表头被打坏。液位计更换为超声波液位计后，后期没有发生液位计被雷击损坏现象；其他监测仪器虽然加装了信号SPD，但是表头少有依然会被打坏，但是各SPD均未发生过损坏情况。南京西路泵站自建站至今，未发生过雷击事故。象湖污水处理厂在历史上曾发生过办公楼遭受雷击事故，导致机房内部多台交换机发生损坏。鹏鹞污水处理厂在历史上曾频繁发生高杆灯被雷电击坏的现象，但后期通过改进高杆灯的接闪装置、接地装置后，未发生雷击损坏情况。

3 调研结果与建议

通过回顾调研内容、分析调研响应，得到以下调研结果与建议：《供排水系统防雷技术规范》的编制工作中，建（构）筑物的直接雷击防护与GB50057-2010一致，可参考GB50057-2010的部分内容进行编制，各建（构）筑物的专有名词，建议采用本调研报告的调研内容；视频监控系统的防雷措施与GB50343-2012一致，可参考GB50343-2012的部分内容进行编制。

《供排水系统防雷技术规范》的编制工作中的特殊内容在于各类传感器的防雷方式。目前，业界采用的普遍措施为加装信号SPD或光电隔离方式。但是在加装SPD时，应该按照严格各类传感器的工作电压、工作电流、传输信号允许误差范围进行SPD选型，否则可能导致雷电防护失效；若采用光电隔离的雷电防护措施，则应该注意：当光缆有金属外皮或金属加强芯时，应该将外皮、加强芯双端接地，连接处做好等电位跨接工作，确保过渡电阻＜0.03Ω。

供排水系统的信号线缆屏蔽接地工作中，宜采用近端单点接地的方式，避免因地中杂散电流串入信号线路，导致信号失真[2]。目前，视频监控系统的视频信号传输一般都已采用光缆传输，但是对于摄像头端的防雷工作，依然需要通过加装SPD来完成，如果是云台摄像头，需加装二合一型（电源、信号）SPD。