[转帖]工业生产中的防雷电措施

abc

<font size="4"><strong>工业生产中的防雷电措施</strong> <hr noshade="true" size="1"/></font><table cellspacing="8" cellpadding="0" width="500" border="0"><tbody><tr><td class="da"><p><font size="4">作者：张思春<br/><br/>　　连云港碱厂是我国“七五”期间新建三大碱厂之一，设计生产能力为60万t/a纯碱。通过对化工生产设备的更新改造，生产能力已达100万t/a。近几年来，随我厂自动化水平更新换代，控制系统全部实现DCS控制，为防止雨季雷电对控制设备干扰破坏，该厂采取多种措施对控制系统防雷电。<br/><br/>　　防雷是一个古老话题，经过多年的演变，特别是近20年已发生很大变化。防雷的重点从侧重人身和电气设备安全转换到通迅和信息系统安全，过去建筑物防雷技术以防直击雷为主，侧重防机械性破坏，现在则以防感应雷击为主，侧重防雷电的电磁感应。室外防雷从以前避雷针和避雷带转变为现今避雷网和法拉第笼。内部的防雷技术从以隔离方式为主转变为现今的以等电位方式为主。以前接地系统是否合格以接地电阻阻值为准，现在侧重接地结构兼顾接地电阻。但直到今天，防雷的理论基础仍然是安全地引雷入地。闪电是一个电流波，防雷装置就是给雷是流提供一条或多条接地通道。<br/><br/>　　雷电对DCS控制系统危害形式主要是直击雷和雷电电磁脉冲干扰两种。直击雷就是雷电直接击中建筑物或地面上，雷电流通过引下线、接地体流动，在土壤中产生强大的感应电磁场，通过感应耦合到DCS等电子设备内，损坏DCS等电子设备，导致生产装置停车。<br/><br/>　　当控制室建筑物的防直击雷装置在接闪电时，强大的瞬间雷电流通过下引线流入接地装置，会使局部的电位上升。如果防雷的接地装置是独立的，和控制系统的接地极没有足够距离的话，在它们之间就会产生放电现象，会对控制室的DCS系统产生干扰和破坏。<br/><br/>　　雷电的电磁脉冲干扰指的是雷电流产生的脉冲电磁场，它对DCS的干扰表现在两种情况：<br/><br/>　　（1）当控制室建筑物的防直击雷装置在接闪电时，在引下线内通过强大的瞬间雷电流，如果在引下线的周围一定距离内设有连接DCS系统的电缆（包括电源、通讯、输出电缆），就会产生电磁辐射，干扰或破坏DCS系统。<br/><br/>　　（2）当控制室周围发生雷击放电现象时，会在各种金属管道电缆线上产生感应电压，如果这些管道和引线进入控制室，就会把电压传到DCS系统上，就会对ＤＣＳ系统产生干扰和破坏。<br/><br/>　　此外，当控制室上空出现携带大量电荷的雷云时，由于静电感应使地面的某一范围带上了异种电荷，当直击雷发生后，云层带电迅速消失，而地面某些范围内由于电阻较大，以至出现局部高电位，对周围的导线或金属产生影响，这种静电感应电压也会对DCS系统产生干扰和破坏。<br/><br/>　　经过多年的经验总结，该厂现在DCS控制系统及控制室的防雷主要采了以两方面措施。一是防直击雷，二是防雷击的电磁脉冲干扰。防直击雷主要体现在对 DCS设备所在的控制室如何防雷。控制室的屋顶设置了避雷网，经引线连至接地网，引线要与控制室的管道和电线相距2 m以上，而且进入控制室的管道和电缆在进入控制室前要进行等电位连接。见图1。<br/><br/>　　<img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060215-1601.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>　　图1 防直击雷措施示意图<br/><br/>　　在防雷电的电磁脉冲干扰方面，该厂主要采取以下3种方法。<br/><br/>　　1.电磁屏蔽<br/><br/>　　将控制室的墙和屋内的钢筋、金属门窗进行等电位连接，并与防直击雷装置相接，使控制室形成一个“笼室”的避雷网，对进出控制室的电缆采取屏蔽措施，特别是那些容易被雷电侵入的地方（包括电缆槽、进线沟），这样大大减少雷电进入控制室的强度。<br/><br/>　　2.等电位联接<br/><br/>　　对控制室内DCS系统（包括控制站、操作站、电源UPS）的接地系统及金属构件等进行等电位联接后，即使受到电磁脉冲影响，由于它们不存在电位差，所以对电子元件不构成干扰，见图2。<br/><br/>　　<img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060215-1602.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>　　图2 等电位联接防雷措施示意图<br/><br/>　　3.采用SPD（电涌保护器）<br/><br/>　　电涌保护器是一种限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件。按用途可分为：电源防雷器、O/I信号防雷器和通讯线路防雷器。电涌保护器并联在被保护设备的附近，在无电涌出现时为高阻抗（即开路状态），当出现电涌时变为低阻抗，迅速将雷电流卸放到地上，见图3。<br/><br/>　　<img src="http://www.safety.com.cn/data_zonghe/tu/20060215-1903.gif" align="center" alt=""/><br/><br/>　　图3 采用SPD防雷示意图<br/><br/>　　综上所述，防雷的原则：一是将绝大部门雷电流直接接闪引入地下，二是阻塞沿电源信号、数据线引入过电压，三是限制被保护设备上的浪涌过压幅值。<br/><br/>　　控制室及周边环境、控制系统是否等电位连接，以及电缆走线及其屏蔽情况对系统的防雷有举足轻重的影响，所以防雷是个系统工程，是任何技改项目的第一考虑要素。<br/><br/>　　信息来源：《化工安全与环境》</font></p></td></tr></tbody></table>