工業儀表控制系統的防雷策略

【摘要】由于國內對儀表控制系統的防雷工作有待加強，工業儀表控制系統在不同地區每年受到不同程度的雷擊，對我國工業發展帶來了極大的損失。本文首先介紹儀表控制系統的概況，其次探究雷擊對儀表控制系統帶來的破壞類型，再次指出了工業儀表控制系統的防雷策略，最后強調儀表控制系統的保護關鍵在于采取預防措施。

【關鍵詞】儀表控制系統；雷擊；防護；策略

一、儀表控制系統的介紹

（一）工業儀表控制系統的概念。工業儀表控制系統是在工業生產中廣泛運用的一系列微電器件，它們由各種通訊模件、工控機、安防器件和現場測量儀表等集成電路組合構成。隨著我國工業產業的快速發展，工業發達的各個城市陸續建立了許多工廠，在工業生產中儀表控制系統的運用使企業得到了精確的數據，從而促進了企業創造更大的經濟效益和社會效益。儀表控制系統是集成電路組合構成的微電器件，是自動化儀表控制技術在工業生產中的體現，精確檢測出工業生產中的相關數據，為企業帶來了很大的便利。

（二）儀表控制系統防雷的重要性。目前，從儀表控制系統的使用情況看，儀表控制系統自身具有耐電用能力和絕緣強度低等缺點，經常遭受到雷擊的侵害，對企業帶來了極大的損失。工業儀表控制系統出現雷擊損害的主要原因除了自身弱點以外，可能就在于沒有做好對儀表控制系統的防護工作，所以一旦遇到雷雨天氣就會遭受到雷擊侵害，造成儀表計算機輸入輸出模塊部分損壞或者整個裝置控制系統癱瘓，混亂正常的工業生產，對企業的經濟損失很大。

二、淺析雷擊對儀表控制系統的破壞

（一）分析雷擊的種類。大自然中的雷有云內雷、云地雷和云際雷等三種形式，按照它們正負電荷放電的原理不同，對工業儀表控制系統產生破壞的雷擊又分為直擊雷和感應雷。直擊雷和感應雷都屬于云地雷，其中直擊雷是指帶電的云層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象，而感應雷與直擊雷有很大不同，它是直擊雷后的第二次發生的二次雷，因為發生直擊雷以后，云層帶電很快消失，地面某些范圍散流電阻大，導致產生局部高電壓，造成強大的脈沖電流對周圍的儀表控制系統的導線和金屬物產生電磁感應，最后產生閃電和雷聲的現象，對儀表控制系統造成極大的損害。

（二）分析直擊雷和感應雷對儀表控制系統的破壞。直擊雷與感應雷是工業儀表控制系統的危害很大，還有一種雷擊叫球形雷，這些三種雷擊在雷雨天氣下對儀表控制系統帶來極大的破壞，下面我們分析不同雷擊對儀表控制系統的破壞情況。

1. 直擊雷。按照相關科學知識，直擊雷能擊打大地上的生物和建筑物，是因為發生直擊雷時產生電效應和機械效應等物理效應，由于其產生的能量很大，導致地上不同生物的傷亡，能摧毀地上的建筑物。對工業儀表控制系統來說，儀表的信號傳輸線很重要，儀表在建筑物外或空中的電線、天線及信號傳輸線遭受雷擊，與其相連的儀表電路板會被燒壞，造成儀表線路之間產生短路，從而停止儀表控制系統之間信號傳輸，對企業儀表控制系統的損失極大。

2. 感應雷。感應雷與直擊雷相比，對工業儀表控制系統的破壞性，前者比后者大，感應雷是對工業儀表控制系統的致命破壞。感應雷的雷擊原理與直擊雷有所不同，它是大氣中的云層對大地產生放電，從而使與其近一點的導電物體產生局部高電壓，導電物體產生的高電壓是一種感應電壓，這些電壓通過導體被傳送到工業儀表控制系統的相關設備，對儀表控制系統造成嚴重的損壞。

3.球形雷。球形雷是指雷雨天氣在天空中形成的球形雷，根據相關物質知識可知，球形雷是指在空中漂浮的發光球體，是空中的球形閃電，在空中漂浮時會發出咝咝的爆裂聲。球形雷是一種很奇怪的雷擊現象，一般氣象學家很難發現球形雷，因為它對工業儀表等導電物體和大地上的生物帶來的損壞輕一點，破壞性比前兩者弱。

三、工業儀表控制系統對直擊雷的防護策略

我國工業生產的防雷工作有待加強，必須從本質上降低雷擊的破壞，只有這樣才能使工業生產安全、健康進行。對此，我們應在儀表設備所在的建筑物上安裝避雷針、避雷網、避雷帶、避雷線等避雷裝置，當安裝此類避雷裝置時需要注意三點，其一是必須把避雷裝置安裝在建筑物的最高點或者最容易遭受到雷擊的位置。其二，避雷裝置的接地電阻要小于4Ω，不能與儀表控制系統防雷接地連接。其三，避雷裝置中避雷針的避雷半徑要真正符合避雷設計的要求，滿足以上注意事項才能做到真正的直擊雷的防護工作。避雷針、避雷網、避雷帶、避雷線等避雷裝置只能降低直擊雷電的強度和雷擊的概率，沒有從根本上避免雷擊對儀表設備的損害，所以，還應在各儀表設備處采取措施，進一步防止雷電感應對儀表控制系統的危害。

四、工業儀表控制系統對感應雷的防護策略

上文中提到的直擊雷的避雷措施簡單，而且容易操作，但是感應雷的防護工作要求嚴格，必須按照系統性的防護工作進行。感應雷的防護策略主要包括兩個步驟進行，即首先是儀表接地系統，其次是線路布線及屏蔽，其中線路布線就包括對信號線路的保護環節。

（一）儀表接地系統的防護。

1. 區域同地。儀表接地系統的區域同地就是指將生產裝置的防雷防靜電通過一組接地裝置完成接地，工業儀表控制系統以及儀表設備的保護接地電阻和一些有必要屏蔽接地以及電氣及其控制設備的接地電阻應當小于1Ω。儀表接地系統的防護必須做好區域同地的接地工作，注意區域同地的一切控制系統與儀表設備的接地電阻要低于1Ω，這樣才能保證儀表接地系統真正起到防護雷電危害。

2. 環行閉合。為了完全降低雷擊對儀表控制系統的損壞，儀表接地系統必須做到整體上的環形閉合。

3. 均壓聯接。當出現雷擊現象時，工業生產的廠房內的相鄰導體存在電位差，就有可能造成雷擊火花的產生。對此，我們必須通過均壓連接的方法，將儀表的接地端和電工的接地端相連接，又要把彼此相鄰的儀表控制系統的金屬導體和金屬外殼通過導線連接起來，使它們感應電勢彼此均衡，防止電火花的危險，避免操作人員的人身安全和相關設備的安全遭受雷擊火花的危險。

（二）線路布線及屏蔽。對于信號的不同類型，線路布線的方法也不同，比如說對于開關信號可以用一般的控制電纜，但位于容易遭受雷電的危害的工業現場應采用屏蔽電纜，如果其傳輸信號距離較遠也應使用屏蔽電纜。對模擬信號和弱電信號分別使用屏蔽電纜和專用屏蔽電纜進行信號傳輸。

（三）信號柜及儀表箱內的防護。控制系統信號柜進線電源側應安裝浪涌保護裝置，防止雷電感應高電壓對柜內設備的危害；露天安裝的儀表箱或儀表設備線路側應安裝防雷保護裝置，箱體及設備金屬外殼也應做好接地措施。

總之，不同地區遭受雷電的危險程度不同，對于工業生產中儀表控制系統經常受到雷擊的破壞，我們的防雷工作有待提高，采取適當的避雷措施，必須科學、合理地做好真正的防雷工作。本文通過對雷擊的不同類型的破壞進行分析，提出了相應的防雷策略，希望能夠盡量避免工業儀表控制系統遭受雷擊的破壞。

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