L1 雨季运维专题 2026-06-10

为什么自控系统和PLC在雨季的防雷保护不能忽视？

防雷保护 PLC SPD 接地电阻

核心答案

雨季雷电活动频繁，雷击产生的感应过电压沿电源线、信号线侵入自控系统，导致PLC模块烧毁、仪表损坏、数据丢失。统计显示，未设防雷保护的污水厂自控系统，雨季雷击损坏率是设防系统的10倍以上。SPD（电涌保护器）每年检测一次，接地电阻≤4Ω，是防雷系统有效的底线标准。

污水厂自控系统包括：中控室监控计算机、各PLC控制柜（进水泵房PLC、鼓风机房PLC、污泥处理PLC等）、现场仪表、执行机构等。系统通过电源线和信号线连接，分布范围广，是雷击感应过电压的易侵入路径。雷电多发区（如华南、华东沿海）污水厂，雨季几乎每年都有雷击损坏自控设备的案例。

感应过电压侵入路径：雷击发生时，巨大的雷电流在附近产生强电磁场，耦合到电源线、信号线上，产生感应过电压。过电压幅值可达数千伏，远超过PLC和仪表的耐受电压（一般仅为数千伏或更低）。过电压沿线路侵入设备，导致元器件击穿或烧毁。
接地电阻的影响：防雷系统的接地电阻要求≤4Ω（部分标准要求≤1Ω）。若接地电阻过大，雷电流无法快速泄放，导致接地电位升高，反击到设备上。实测表明，接地电阻从4Ω升至10Ω时，防雷效果下降50%以上。
SPD老化失效：SPD（电涌保护器）在多次泄放雷电流后，性能逐渐劣化，最终失效（表现为窗口变红或指示消失）。失效的SPD失去保护作用，必须及时更换。SPD一般寿命3-5年，但在雷电多发区可能1-2年即失效。

SPD配置与检测：电源系统三级防雷：总配电柜（第一级，通流容量≥100kA）、楼层配电箱（第二级，通流容量≥40kA）、设备前端（第三级，通流容量≥10kA）。信号系统：RS485、4-20mA、以太网等信号线入口设信号SPD。SPD每年检测一次，失效立即更换。
接地电阻检测：防雷接地电阻每年雨季前检测一次，要求≤4Ω。若超标，增设接地极或采用降阻剂处理。检测报告存档备查。
屏蔽与布线：信号线采用屏蔽电缆，屏蔽层单端接地（一般在控制柜端接地）。电源线与信号线分开敷设，间距≥30cm，防止电磁干扰。室外布线穿镀锌钢管保护，钢管两端接地。
雷雨天气操作：雷电活动剧烈时，尽量减少对自控系统的操作。若预报有大雷雨，可提前退出系统自动模式，改为手动操作，减少设备损坏风险。

误区：建筑物有避雷针，设备就不会被雷击 纠正：避雷针只能防止直击雷，不能防止感应雷。感应过电压沿电源线、信号线侵入，是设备损坏的主要原因。必须设SPD防护。
误区：SPD装了就一劳永逸 纠正：SPD是消耗型器件，多次泄放雷电流后性能劣化，必须定期检测更换。不能认为装了就永远有效。
误区：接地电阻测试麻烦，不用每年测 纠正：接地电阻受土壤湿度、腐蚀等因素影响，可能逐年升高。若不检测，防雷系统可能早已失效而不自知。每年检测是规范要求，不能省略。

对于特别重要的自控系统，可考虑采用光纤隔离传输（代替铜缆），从根本上消除感应雷击风险。此外，PLC模块可选用带防雷功能的型号，或在PLC柜内加装专用防雷模块。