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        智能噴灌系統需要什么樣的防雷技術?

        發布時間:2019-10-31 瀏覽訪問量:940

        福建智能噴灌系統需要什么樣的防雷技術?

        福州園林噴灌實現智能化管理,便捷于生產,提高了效率,但是戶外作業設備的維護要求很高,除了要針對高溫,高濕,雨水,大風等惡劣條件事實存在要做到防范性設計,還要考慮到防雷設計。

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        很多工程商在為客戶構建一個自動化灌溉系統的時候,一般很少考慮防雷問題,除非等到問題發生。因為如果提前考慮總是涉及到看起來一些不必要的投資,而客戶對這些也不以為然,有時候他們通過查看自己購買自動化噴灌廠家提供的產品里面都是帶防雷的:解碼器有防雷模塊,控制柜有防浪涌器,現場有避雷針…但是最后自己的系統卻被雷電輕松損害。為什么?

        福州智能灌溉系統,往往都是分布在戶外的現場控制,地理狀況復雜,大部分都是距離地面很近,特別是有線電纜控制產品(變壓器電源,總線解碼器控制,人機操作控制柜等),有人從理論上統計遭雷擊的概率要比低架空無線局域網控制產品多一倍。實踐中似乎比這個比例更高,這也促使了很多技術專家為傾向用無線分布控制系統替代田間部署電纜的控制方式找到了一個更恰當的理由。

        由于地域的區別,例如在干旱少雨的西北,受雷電損害的概率很低,在南方例如云南,廣西,福建等一帶頻發雷害,少做防雷保護的系統很容易報廢。

         

        前期我們國內的灌溉工程商引進以色列產品的灌溉電磁閥解碼器控制設備,大概他們對防雷技術的忽視(畢竟以色列干旱少雨,似乎碰不到雷電問題),在國內南方應用的時候,出現大面積的雷電損害而工程商束手無策,曾一度讓這些大公司(Netafim,Talgil)等的產品背負了很久的惡名,國內一些灌溉技術專家談總線解碼色變?;蛟S還因前期大部分進口產品服務商實質上都是產品銷售商,他們對工程服務缺乏系統的概念和技術支持,讓進口產品的解碼控制系統對防雷問題很脆弱這個看法幾乎成為普遍的印象。當然控制器星型布線方式招惹的雷電問題更多,大面積的放射狀的布設電纜,感應雷被更大概率的引入控制系統,這讓問題更復雜難以掌控。但是灌溉現場總線制的工程技術優勢(穩定,廉價,長壽命)促使灌溉自動化公司技術革新,福州噴灌廠家包括美國的Hunter 亨特,Toro托羅,Rainbird 雨鳥等公司在防雷產品和灌溉系統設計方面都提供了大量的工程性解決方案,指導客戶完善了防雷問題。

           同時國內很多自動化噴灌設計公司由于這個防雷問題不好解決,而對園區有線控制技術的未來發展一度也表現出悲觀。

        防雷設計的專業性很強,電力,通信,建筑行業都有成熟的設計規范可以參考,自動化電子電氣產品有完善的防浪涌設計技術理論和技術模式,這并不是一個還需要做深入探索的技術體系,但是這一切需要我們去仔細研究并加以應用,才會有效果。事實上更多的問題往往是來自我們業主或者工程商甚至技術設計方對工程性防雷的一些誤解,例如當我們看到一些田間的無線解碼器支架上都掛著避雷針的設計依然在客戶那里大量應用的時候,我們會發現設計者或許對防雷的理解需要進一步深入。(很多人誤以為防雷就是裝避雷針)

        系統性防雷設計貫穿在灌溉自動化設計公司與施工工程商以及后期客戶維護的整個產品周期里。

        任何一個自動化噴灌工程,首先需要現場考察,協同甲方和工程設計方對區域進行評定,是否為雷災區,有工程規劃方提供本地區的完整地氣象資料。如果是雷區,要做嚴謹針對性的防雷設計處理。一方面要求灌溉首部或者田間控制室和閥門井等基礎工程建設中要嚴格按照國家標準進行建設,對避雷針,接地銅棒分布,地等電位處理等要規范嚴格(GB50057-2010 建筑物防雷設計規范)。另一方面就是灌溉自動化公司要根據自己產品的特性做針對性的處理和工程建議。

        從廣義上講防雷包含兩個概念,一是防雷擊,二是防浪涌。雷擊是雷雨云中電荷瞬間釋放的現象,它能在周圍引起高能、瞬變的電場及磁場。浪涌包括浪涌電流、浪涌電壓,它是指電路中瞬間出現超過正常工作電壓、電流的現象,雷擊又可分為直擊雷、非直擊雷,直擊雷是雷電直接作用到物體上,非直擊雷則是通過電磁場感生出電動勢、電流作用到物體上,兩者都能產生浪涌電壓、浪涌電流,直擊雷通過大樹,建筑物,避雷針引到地面,也會變為感應雷而產生更大的潛在危險。

           任何一個智能灌溉工程都要對直擊雷做首要的防護,例如通過避雷針,避雷帶等集中處理。直擊雷,一般是在一個控制區域作一次性集中處理,而不需要分布不同點。其次集中引雷要規避我們的田間設備,而不是在我們的設備上端做避雷針的引雷,這樣適得其反。本質上說,我們所有的設備對直擊雷是沒有任何抵抗能力,我們唯一能做的就是躲避他,所以對電子器件損害更嚴重,影響更廣泛的是感應雷,我們的防雷技術更多的是預防感應雷,這或者說敷設地下更容易被感應雷轟擊。

        首部的控制柜或者田間的控制箱體,要分別單獨做好接地(接真實大地),接地電阻要不大于10歐母。同時考慮到一般農業供電的系統往往接地系統本身不規范,控制柜做單獨大地接入非常必要。這點往往被很多工程公司忽視。接地良好,往往可以解決大部分感應雷或者其他電磁干擾,提高通訊可靠性大有幫助。

        灌溉自動控制產品(A2C解碼控制器,電磁閥解碼器,采集網關等),在線路板上一定要做好防雷線路處理,要最大限度的進行防雷。高質量的壓敏電阻和放電管需要產品有外置的接地端子,否則沒有任何作用,(例如Hunter的新解碼器都直接給出了接地銅棒端子),或亨特的最新EZ解碼器不需要做防雷處理,只需要再HCC WIFI 控制器主機做防雷處理即可。

        田間供電電源系統更容易引雷,產生的危害具有廣泛性。但是好在我們得電力系統做了系列工程化防護,但是我們依然需要做二級三級防護,給電子外置專用防雷器,比如目前市面上在室外控制器加的二合一防雷器,三合一防雷器等,就是專門的外置防雷器,相對于內置的防雷元器件,這種防雷器更容易維護和更換,但是成本會相對高一些。當然,除了內置防雷元器件和安裝外置防雷器之外,對線路進行適當屏蔽處理等,也是可以降低雷擊事故幾率的。

            我們的電磁閥解碼總線控制器分布在廣闊園區的地下,從理論上說,引雷的概率非常高。所有的泄雷都會到大地,而轉變為感應雷。感應雷與反擊雷(泄流后地的電平瞬間升高)在局部產生的壓差會高達4000多伏特。一方面工程設計上遠離泄流區域,例如避雷針附近,孤立大樹(泄流作用很明顯)至少10米遠,防雷接地棒5米遠,另一方面要做好一些基本設計防護措施,例如:

        1.  有線解碼器的通信電纜盡量采用屏蔽線纜或者鎧裝,屏蔽線纜至少兩端接地,深埋,接地電阻小于10歐母。這可以解決感應雷的通訊干擾問題,局部衰減感應雷的幅度,但是這不能解決感應電流擊穿器件問題。

        2.    控制線纜雷電感應電動勢是一種高頻交變電壓,位置等效在線纜中間。根據這個特征,感應雷的防護基本做法是對設備輸入輸出口設置限壓保護電路,所以如果我們電磁閥解碼器總線電纜是直埋電纜,盡量在通訊總線上安裝泄流防雷模塊,包銅防雷接地鋼棒(雷電感應電流頻率復雜,有集膚效應,銅皮包鋼既能滿足泄流,也能降低成本,提高強度),防雷接地棒距離總線距離最好不低于2米。為了降低接地電阻,線頭之間最好是焊接,銅棒埋土后最好做灌鹽處理,接地電阻不要大于10歐母。一般的防雷泄流響應速度都在50-70ns以內,足夠解決防護問題,但是如果分布密度過低,讓傳輸泄流的防護效果很差。其次即便用了最好質量的陶瓷放電管,它的放電有效次數也是有限的,壽命和放電效果很難有準確的評估,這是問題的風險所在,定期更換和檢修是唯一穩妥的辦法。

        3.    如果有條件或者投資允許,盡量將總線線纜安裝到成品溝管道或者人工管道井最好,用大地做天然的隔離層,可以最大限度的降低雷擊。這就是所謂隔離法。原理就是使電纜及其所連接的器件屏蔽在雷電感應區域之外,在實踐中一般采取埋地鋪設法,即電纜沿地下管道鋪設,因大地的屏蔽保護不會感應雷電,但是埋地鋪設工程量大,資金投入多。實際上電力電纜和重要通信電纜往往采用這種辦法。

        4.    在總線預埋層上方10-20厘米增加同步防雷帶或者增加排流線是電纜避雷中的主要防護措施之一,它是通過在電纜上方的一定距離處敷設一或兩根導線,以此來減少電纜的雷擊故障。這個辦法很好,過大的投資會讓業主望而卻步。

        5.    如果現場允許,經驗表明控制電纜可以穿管架空(低空,距離地面20厘米)敷設,會讓防雷問題變得更加輕松。

        簡單總結:防雷工作需要認真閱讀相關手冊和廠家技術指導,本文主要想揭示防雷問題的幾個要點,引起大家的重視和思考。

        灌溉系統的防雷是個系統工程,很難有一勞永逸的解決辦法,這意味著,從基礎工程到設備本身,某個環節設計不合理,都會導致系統損毀甚至癱瘓,因此不要過分依賴廠家提供的防雷模塊而忽視系統方面的設計的缺陷導致的防雷失敗。灌溉自動化廠家提供的是產品,我們工程商需要交付給客戶的卻是一個系統。前面講到的系統采用了防雷產品,但是接地系統沒有做好,避雷針布置不合理等讓所有產品的防雷不起作用。

        當我們灌溉自動化廠家在提供產品的時候,要基于系統的角度給客戶更全面的防雷技術指導。就像亨特Hunter,擁有相對完備的防雷技術手冊,可以讓客戶最大程度的解決可能出現的隱患,這值得我們國內智能噴灌公司認真學習。

        嚴謹的防雷設計會增加投資,因此在工程安全和成本之間尋找一個平衡點,才是專業灌溉自動化工程技術公司進行設計施工的挑戰所在。





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