選煤廠集控系統防雷技術初探

摘要：南屯選煤廠生產集控系統在設計之初，沒有考慮整體的防雷擊措施，結果出現雷擊事故，造成設備損壞和影響生產的事故。因此，必須完善控制系統的防雷措施。

關鍵詞：雷擊 PLC 靜電耦合 電磁耦合 浪涌保護器

0 引言

南屯選煤廠位于山東濟寧市東北角，地處平原，位于曠野之中。根據雷電形成過程可知，其閃擊存在很強的隨機性。選煤廠是一個金屬結構集中區，容易與雷云形成較強電場，改變雷電先導的發展方向，因而成為雷電經常襲擊的目標。南屯選煤廠生產系統集控改造后，自動化程度高，在設計之初，由于沒有考慮系統的防雷擊措施，曾因為雷擊造成設備損壞而影響生產的事故。因此，完善控制系統的防雷措施，成為當務之急。

1 選煤廠PLC系統防雷方案設計

1.1 原則

1.1.1 嚴格按照國標頒部標準以及相關規定實施防雷工程。

1.1.2 根據電子及電氣設備的不同功能及不同受保護程度確定防護要點，實行分類保護。

1.2 防雷方案

從現場的勘察結果和PLC系統的組成來看，主要針對生產系統中PLC控制系統及其自身的網絡進行防雷保護。

1.2.1 PLC電源防雷保護。PLC供電是三相電過來，PLC只用其中一相電來供電。為了節約成本，只對給PLC供電那相保護就可以達到保護PLC的目的。根據防雷要求，通過第一級SPD（浪涌保護器）的雷電流按10/350μs雷電流幅值確定。當線路有屏蔽時，通過每個SPD的雷電流可按上述確定的雷電流的30%考慮。以上得出的雷電流作為Ipeak（沖擊電流峰值）來選用第一級SPD。

按要求安裝的SPD所得到的電壓保護水平加上其兩端引線的感應電壓以及反射波效應，不足以保護距其較遠處的被保護設備。因此，PLC電源系統防雷必須做到二級防雷保護。

根據GB50057-94（2000）規定，在PLC電源處選用菲尼克斯電源浪涌保護器FLT-CTRLT主動能量控制防雷器，即可達到一、二級防雷保護的要求。第一級其In標稱放電電流不宜小于15kA；第二級其標稱放電電流In不宜小于3kA。

1.2.2 電源防雷器的安裝注意事項。①安裝前應做好充分準備，如連接導線的長度、線耳和螺絲的大小等，應先根據安裝位置和連接位確定好，嚴禁帶電安裝電源防雷器；②在末端交流配電屏上安裝電源避雷器時，先檢查和確保備用電源滿載在可靠的放電時間前提下，安裝時應在盡量短的時間內完成。

1.2.3 通訊總線防雷保護。PLC通訊采用遠程I/O的方式，傳輸介質是通過同軸電纜總線的方式進行數據傳輸。為了保護PLC正常的數據通訊安全，同軸電纜總線的防雷保護采用菲尼克斯信號防雷器C-UFB，對監控系統視頻線進行防雷保護。C-UFB防雷器最大通流量可達10KA，電壓保護水平≤10V，接口為標準接口，安裝維護方便。

1.2.4 安裝注意事項。由于信號傳輸受外境環境影響很大，應注意以下幾點：①信號防雷器需安裝固定好，避免移動而造成的信號衰減增大；②信號防雷器不同于電源防雷器，電源防雷器無方向性，信號防雷器具有方向性，其安裝方向主要影響其泄流能力，方向混亂會降低防雷功能；③信號防雷器接地應采用就近接地方式；④信號防雷器保護管腳應與通信管腳一致，否則起不到防雷功能。

1.2.5 信號防雷器割接的注意事項。①一般情況下，電源線路都具有備用電源或應急電源，電源線路的斷電不會對用戶造成太大的影響。但是，由于信號線路的特殊性，信號的中斷可能產生不可估量的損失，因此，在信號防雷器割接前，須作充分的準備工作；②檢查通信管腳與防雷器保護管腳是否一致；③檢查信號線的工作電壓是否與防雷器的工作電壓一致；④檢查信號防雷器的傳輸速率是否大于信號線的傳輸速率。

1.3 匯流排的安裝

1.3.1 匯流排由60×6的紫銅排制成，其上加工出間距3－5cm的螺孔，便于設備接地；

1.3.2 匯流排可直接安裝在機柜、機架內，也可采用絕緣子支承安裝在墻體上。

1.4 設備的等電位連接

室內金屬機架、金屬門窗、設備外殼、中控機外殼、SPD接地線等，均采用6mm2接地線與均壓環或匯流排相連。

2 結論

無論是電源供電系統還是通訊系統，只要與外界存在聯系，其就有可能遭受雷擊。因此，設備的安全必須通過截斷所有可能的引入途徑來實現，任何單一途徑的防護都無法確保設備的安全穩定運行。

該防雷技術的成功應用，為選煤廠控制系統提供了可靠和性價比高的防雷技術方案，在防雷系統技術改造后，從未出現因雷擊造

成控制系統故障影響生產的事故，確保了礦井的生產，經濟效益顯

著。

參考文獻：

[1]GB50057-94(2000).[建筑物防雷設計規范].北京，中國計劃出版社.

[2]GB50343-2004.[建筑物電子信息系統防雷技術規范].北京，中國建筑工業出版社.