摘要：本文针对水务行业现场仪表容易遭受雷电损害的情况，提出基于电磁水表的流量测量解决方案，为解决部分水务行业用户的实际运行困难，提供一个可行的简便方法。

关键词: MAG8000、电池供电、雷电

自然界的雷电当其发生在人类活动的区域时，会造成一定的伤害，雷电灾害给工农业生产和人类的生活带来非常实际的困难，在我们流量产品的一个重要行业用户——水务系统，就多少存在这样一个问题，由于水务行业企业均有着宽敞的厂区，许多厂址在城市的边缘或郊区，更有一些取水泵站和厂区是在山区，容易招引雷电侵害。对中国沿海地区供水行业用户来说，由于几乎每年都会遇到类似的问题。曾有上海一家水厂，夏天的一场雷雨，一下造成6台电磁流量计的损坏，对正常生产运行造成极大的影响。对此现象，长期以来一直没有很有效、彻底的解决方法。水务行业的市场巨大，若有能较好满足用户这种需求的产品，应该有一定的市场，西门子的MAG8000电磁水表由于其本身的特点，从原理上和已经运行的实际效果来说是能适合类似现场需求的，为此我们有必要向用户宣传，利用我们产品的优异性能 ，解决用户的实际困难，又能实现我们的销售计划，本文就此进行一些相关内容的介绍，供同仁在工作中参考。
首先我们需要了解雷电是怎样形成的。雷电是大气中的放电现象，多形成在积雨云中，积雨云随着温度和气流的变化会不停地运动，运动中摩擦生电，就形成了带电荷的云层，某些云层带有正电荷，另一些云层带有负电荷。另外，由于静电感应常使云层下面的建筑物、树木等带有异性电荷。随着电荷的积累，雷云的电压逐渐升高，当带有不同电荷的雷云与大地凸出物相互接近到一定程度时，其间的电场超过25～30kv／cm，将发生剧烈的放电，同时出现强烈的闪光。由于放电时温度高达2000℃，空气受热急剧膨胀，随之发生爆炸的轰鸣声，这就是闪电与雷鸣。瞬间的高温和强大的电、磁场，对周边的空间和物体带来损害，视云团携带的能量大小，从而产生不同程度的后果。
雷电的对现场仪表的损害，主要是由间接雷电——电磁感应和雷电侵入波所造成。电磁感应是由于发生雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对物体的二次放电，从而损坏电气设备。雷电侵入波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，击毁电器元件，导致仪表严重故障。
要实现减轻或消除雷电对电磁流量计的损害，目前可以做的方法是：
首先避免直接雷的灾害，需要在仪表现场安装避雷针，在避雷针的保护范围内，灾害是可以避免的，这个设备通常在厂区设计的时候有所考虑，不是我们的讨论内容。
我们考虑的用户许多损害是来源于间接雷电，仪表使用的电子元器件从最初的电子管，晶体管，发展到集成电路，电路的工作电压越来越低，元器件抗外界的能量冲击能力也越来越弱，若间接雷电通过仪表和外界联系的各个环节侵入到仪表电子回路，这个电压持续时间可能很短，但有远远大于正常工作的所需的电压值，足以引起电路暂时故障或彻底的损毁。据此，若能在仪表与外界的接口处安装有效的避雷装置，以确保把引入到仪表内部的电压限制在安全的范围，或者是采取隔绝措施，杜绝外电压的侵入，就能避免间接雷电队仪表的影响。


避雷器其原理上就是限制浪涌电压的大小，通过内部的压敏感器件对过电压的快速反应，把引入的雷电能量通过旁路泄漏到大地，把电压限制在安全的范围，从而起到保护的作用。在方案的具体实施中，需要在被保护仪表的电源、电流、脉冲输出信号等端子加装避雷器。若是分体型电磁流量计，还需在转换器的流量信号输入和励磁输出也加上避雷器。总之要在仪表和外界电气设备连通的全部环节加上保护措施。这些措施的实施，涉及到不同的用户有多样的需求，还受仪表体积和成本的限制，通常仪表制造厂商是很难全部予以满足的，或者说是具体能够实施的保护措施有限。尤其是在流量信号输入端加装避雷器，避雷器有高低不等的启始保护电压，等效一个高阻抗的电阻器，并联在电磁流量转换器的输入端，保证在这个电阻两端的电压千位钳置在一定的范围，但这个等效电阻的存在，实际上使得转换器的输入阻抗下降，多少总会使输入到转换器的有效电压减小。若避雷器启始保护电压选区不当，后果要么是保护效果不佳，要么是流量计在加装避雷器后测量产生比较大的额外误差，这个误差具有一致性，结果总是导致计量值偏小，据笔者以往的试验结果，可以达到-1％！这是水务行业用户不能接受的。
最彻底可靠的方法，是完全切断仪表和外界电气线路的直接连接，以仪表本体有限的长度，不足以感应能导致仪表毁坏电压，尤其在仪表金属外壳屏蔽作用下，是可以有效消除此类灾害的。多年前笔者在湖南蓝山遇到这样一个客户，一台电磁流量计安装在远离县城山区的水库中，仪表的电源通过长度近5公里的架空电缆从县城引到现场，该用户所在地区经常发生雷电，流量计安装后每年的雷雨季节均发生损坏，多次反复修理发生故障的电磁流量转换器，除了不低的修理费用，在修理的时候又无法进行计量，用户非常烦恼。在查看了现场情况后，我认为故障缘由是来自于长达5公里的供电电缆，在发生雷电时引入了雷电侵入波，当时基于这样的考虑，我提议用UPS或蓄电池给流量计供电，但该用户地处山区，采购和维护有所不便，恰好发现该水库有一台用于照明发电的小水轮发电机，当即提议把电磁流量计的电源改为由水轮发电供电，经过几个雨季的运行，该用户的这台流量计未在发生同样的故障。这是基于当时的技术条件，若在今天完全可用电池供电的MAG8000，可彻底和外界电网隔离，而西门子可以提供DN25～600规格的仪表，能满足很多有着相同烦恼用户的需求。目前我们已在江浙一带安装使用上百台野外使用的MAG800电磁水表，经历一年多的运行考验，未有报告这样的故障发现，我们也希望有更多的用户能认识到这一点，并能帮助他们解决一些困难。