論石化儀表系統(tǒng)的防雷體系之三——儀表設備防雷保護的基本原則和措施

通過上面兩篇文章的閱讀，我們對于侵害儀表系統(tǒng)的雷電的類型已經(jīng)有了大概的了解，并且對于防雷的接地方式類型也梳理清楚，這一章我們就要對于采取何種合適的措施進行防雷作幾點說明。

      對于侵入儀表系統(tǒng)雷害的治理措施是多方面的，主要包括接閃、均壓、分流、接地和屏蔽等。這些措施必須綜合運用，才能真正達到儀表系統(tǒng)的防雷。石油化企業(yè)儀表系統(tǒng)所采取的防雷措施應主要從以下幾個方面來考慮：
　　3.1接閃
　　應根據(jù)儀表自控系統(tǒng)控制室及現(xiàn)場工藝裝置的結構形式等各種相關因素，綜合全面地考慮防雷措施。例如現(xiàn)場儀表自控系統(tǒng)的防雷，應和周圍的工藝裝置等防雷措施一起設計，并根據(jù)實際情況考慮采用的接閃器類別（避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)）。
　　3.2均壓
　　為防止瞬態(tài)電流流經(jīng)導體與其周圍金屬物體之間的反擊放電，導致儀器儀表設備的損壞，干擾儀表自控系統(tǒng)的正常運行，應當將穿越防雷保護區(qū)的儀表自控系統(tǒng)控制室的地面墻面、儀器儀表、設備管線、工藝裝置等進行等電位連接，并且與儀表自控系統(tǒng)控制室的防雷接地系統(tǒng)相連接，以形成比較完善的等電位連接。 　　3.3接地
　　接地是雷電防護措施中的重要程序，要全面考慮各種因素，使接地系統(tǒng)能夠保證電勢陡度小，盡可能達到均衡電位的效果。對于浮地、多點接地等防雷接地措施，如遇較強雷擊時，由于儀表或DCS設備外殼保護接地，儀表或DCS設備外殼與其內部電路之間將會形成較高的電位差，將兩者的絕緣間隙擊穿，對電路造成破壞。因此，可以將保護接地與工作接地連接起來，并接入全廠防雷接地系統(tǒng)。
　　目前國內石油化工儀表系統(tǒng)的接地主要有兩種措施：浮地、多點接地。如果通信系統(tǒng)的“工作地”、“保護地”和“防雷地”是分別安裝，互不連接，自成系統(tǒng)，稱作“分設接地系統(tǒng)”。這種接地方式的突出優(yōu)點是可以就近接地，接地線的寄生電感小。但是如果較強的雷電波通過保護地進入系統(tǒng)，電子電路同樣會因承受高壓而損壞。
　　如果三者合并設在一起，形成一個統(tǒng)一接地系統(tǒng)，則稱為“合設接地系統(tǒng)”。合設接地系統(tǒng)消除了不同接地點可能存在的電位差，在發(fā)生雷擊時，可以較好地抑制不同接地點之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。
　　3.4屏蔽
　　由于化工儀表自動化控制系統(tǒng)采用大量的半導體元器件、集成電路以及電力、信號傳輸電纜，因此對現(xiàn)場儀器儀表及控制室的屏蔽，不僅要考慮直接雷擊的危害，還應考慮雷擊所產(chǎn)生的電磁脈沖輻射的影響。雷擊產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁脈沖可以直接輻射到這些元器件上，也可以在供電或信號電纜上感應出瞬態(tài)過電壓波，沿電纜回路侵入儀器儀表設備，從而對儀器儀表設備造成破壞。通過使用屏蔽體進行衰減或阻擋電磁脈沖的能量傳播是一種有效的防護措施。儀表自動化控制系統(tǒng)的防雷屏蔽主要包括以下3個方面。
　　1）現(xiàn)場儀表屏蔽
　　現(xiàn)場儀表采用金屬材質的儀表保護箱實現(xiàn)防雷屏蔽，儀表保護箱接入全廠防雷接地系統(tǒng)。
　　2）控制室屏蔽
　　儀表自動化控制系統(tǒng)的控制室對雷電所產(chǎn)生的電磁脈沖具有較強的敏感度。因此，應對儀表控制室墻壁中的鋼筋結構交點進行電氣連接，構成屏蔽籠，并且在室內四周沿墻壁再做一圈保護接地環(huán)，同時接地環(huán)與屏蔽籠應進行有效的電氣連接，后接入全廠防雷接地系統(tǒng)。
　　3）信號回路和電源回路屏蔽
　　為防止雷電電磁脈沖在信號回路或供電回路上感應出瞬態(tài)過電壓，所有的供電回路及信號回路都應采用具有金屬屏蔽層的電纜。同時由于屏蔽層多點接地將會在電纜的纜芯與護套間產(chǎn)生低頻干擾，因此屏蔽層沿線只能采取單點接地。為此，供電回路及信號回路應采用雙屏蔽電纜，其內屏蔽層可以采用單點接地，外屏蔽層可以采用多點接地。
　　3.5分流
　　由于發(fā)生接閃時，雷電流主要通過分流和感應兩種方式釋放，因此通過設置合理數(shù)量的防雷引下線，使分流后的雷電流變小，從而將發(fā)生雷電反擊和感應的影響范圍降至低。
　　4.結束語
　　在石油化工企業(yè)今后的裝置儀表施工工作中，各施工和驗收單位應嚴格按照《儀表施工驗收規(guī)范》的標準去執(zhí)行和驗收，保障各個環(huán)節(jié)的高質量運行，增強整個儀表系統(tǒng)的導體導電功效，以減少雷擊傷害發(fā)生的可能。為企業(yè)的安穩(wěn)生產(chǎn)保駕護航！(本文由潤中儀表科技有限公司整理發(fā)布)

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