石油化工儀表系統的防雷隱患分析及防雷技術的應用研究

彭修健

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

1 石油化工儀表系統所存在的防雷隱患

1.1 控制系統抗干擾能力差

石油化工儀表控制系統當前最常使用的三大類型，分別為PLC控制DCS控制與FCS控制。實現這三種控制原理均需要將控制儀表使用弱電流完成信息傳輸，同時弱電流的傳輸控制卻很難達到預期的目標效果，能夠及時實現控制功能但也存在安全隱患。目前我們使用的石油化工儀表設備絕緣能力較差，很容易造成控制系統內出現弱電流，并且耐受力明顯不強，一旦受到雷電擊中，將會造成防護系統癱瘓。電流直接進入到儀表內部對儀表造成永久性傷害，嚴重者還會造成現場操作人員傷亡或者重大安全故障。DSC控制系統在大型石油化工儀表系統內應用廣泛，處于核心指揮地位，但同時該系統的內部構成比較復雜，尤其是抗干擾電流能力是很弱，一旦發生雷電災害，如果雷電擊中控制系統將會直接進入到系統內，最終引發儀表損壞故障。儀表關系到石油化工企業正常生產運營。

1.2 缺乏二次防雷設計

石油化工儀表系統缺乏二次防雷設計，一次雷電擊中后可能會造成部分儀表癱瘓，此時缺乏二次防雷系統安全保護。石油化工儀表暴露在危險環境中，一旦再次被雷電擊中將會造成更為嚴重的問題。控制系統運行中采用地電位反擊與雷電感應實現防雷功能，這兩種防雷措施雖然能夠實現分流防御，但雷電災害發生在石油化工企業中，對電氣設備的影響比較大，一旦雷電干擾所產生的強大電流進入到化工儀表中，將會造成儀表被擊穿的情況。因此在系統中不僅應該要有效避雷，更應該對雷電所產生的干擾電流及時排出，需要建立完善的接地導電系統。

1.3 整體防雷保護措施缺失

整體防雷保護措施在石油化工儀表系統中缺乏，目前所使用的防雷保護措施通常是針對局部儀表來進行的，各保護措施之間缺乏有效聯系。整體保護措施的缺乏與石油化工儀表系統安全防護設計理念有直接關系，設計階段過于強調防雷保護措施的局部強化，從而忽略了整體聯系對防雷能力的增強。這樣各個儀表系統中防雷安全措施是獨立運行的，遇到災害后有效防御控制能力也因此減弱。在開展設計中需要形成整體框架，并通過布線連接將防雷措施聯系起來，相互串聯聯系最終的防雷控制效果也將能因此增強。了解石油化工儀表系統所遭遇的雷電災害類型，開展安全防護才能夠擁有明確的設計目標，下面將針對石油化工儀表系統的防雷技術應用進行詳細論述。

2 石油化工儀表系統的有效防雷技術應用

2.1 直擊雷防護

面對直擊雷的防護，可以通過在控制室頂部安裝避雷針來形成防護系統，避雷針能夠將雷電引入并通過導線將其排入到了大地中。避雷針的安裝使用適合應用在石油化工控制室獨立建筑的情況。可以通過引下線預防的系統結合的方法來實現雷電防護，并減少控制室內電纜管道基礎設施之間的直接接觸，這樣可以在防護系統內減少電勵磁感應產生的幾率，雷電擊中后所產生的部分干擾電流也不會影響到石油化工儀表設備正常使用。

2.2 等位點鏈接

石油化工儀表系統內的現場基礎設施，外部金屬外殼直接連接，構成一個整體的等電位系統。再將系統統一與防雷接地系統構建出聯系，這樣便能夠形成有效的等位電連接。雷電擊中道石油化工儀表系統內，所構成的靜態電流路徑以及等位電連接系統可以瞬間釋放擊穿電流，避免其他系統內繼續存在，造成安全隱患。應用該種技術方法需要注意的是要將防雷系統內的基礎，金屬外殼連接在一起，包括生產設備、儀表外殼等，這樣才能夠構成防雷整體系統。

2.3 屏蔽措施

石油化工儀表系統內的現場基礎設施，外部金屬外殼直接連接，構成一個整體的等電位系統，再將系統統一與防雷接地系統構建出聯系，這樣便能夠形成有效的等位電連接。雷電擊中石油化工儀表系統內，所構成的靜態電流路徑以及等位電連接系統可以瞬間釋放擊穿電流，避免其他系統內繼續存在，造成安全隱患。應用該種技術方法需要注意的是要將防雷系統內的基礎，金屬外殼連接在一起，包括生產設備、儀表外殼等，這樣才能夠構成防雷整體系統。首選控制室屏蔽措施，指的是電氣連接控制室墻壁結構中的鋼筋交點，然后再和金屬門框焊接，從而形成屏蔽籠，通過在控制室內設置保護接地環的方式，將接地環和屏蔽籠連接起來形成屏蔽保護。其次，現場儀表屏蔽措施的實質就是等電位連接，也就是將現場各個設備的金屬外殼和其他金屬設備，管道相互連接形成等電位，然后再和防雷接地系統連接。此外，信號線和電源線屏蔽，指的是將所有的信號線和電源線都使用金屬屏蔽層的電纜，并將電纜穿入金屬管內，同時將金屬管進行多點接地，保證安全性。

2.4 科學綜合布線

石油化工儀表系統在綜合布線中要體現出科學性，不同型號的傳輸線路之間，應該進行合理化綜合分配，并且間隔一定的安全距離，避免在電流傳輸中產生相互干擾。雷電災害擊中某一線路系統后，應該最大程度降低對其他線路帶來的持續影響，可以采用規范化的布線方式，來減少直接累影響。布線過程中需要考慮石油化工儀表系統生產任務是否能夠實現，在不影響常規生產運營的條件下，最大程度提升防雷能力。

2.5 浪涌保護器安裝設計

浪涌保護器安裝設計，可以在依次避雷防護措施之后來進行，形成有效的二次防雷保護系統。即使是在完全屏蔽的控制空間內，仍然可能會產生電路線纜之間的勵磁干擾影響，此時在系統中需要設置安全有效的浪涌保護器，來對儀表系統通過電流進行科學分流。一次屏蔽系統中如果產生漏洞，或者屏蔽效果不足的情況，通過浪涌保護器安裝設置能夠提升綜合防雷效果，達到二次防護的標準。浪涌保護器安裝設計中，同樣需要采用一次防護的安全等級，這樣兩種不同絕緣屏蔽措施相互結合應用，則能夠達到有效的安全防護標準。

2.6 科學接地保護設計

接地保護系統設計可以在雷電擊中石油化工儀表系統后，將其快速的排入到大氣中，這樣便不會出現強大干擾電流擊穿儀表系統的情況。接地保護設計需要根據雷電浪涌的沖擊來設計電流導通單位量，雷電擊中在石油化工儀表系統中所產生的瞬間干擾電流十分強大。面對這種綜合電網整合技術，接地系統設計后也需要定期檢修，并通過降低接地電網電阻，來增大電流流通量。這樣便可以減少干擾電流排出時間，實現對石油化工儀表系統都重視安全控制。

3 結語

石油化工儀表系統中為進行有效防雷，綜合設計控制室、現場儀表、信號線和電源線等，在在避雷防護措施上可以進行直擊雷防護裝置設置、等電位連接以及設置屏蔽體和綜合布線、安裝保護器保護等，從而提高整個系統的安全可靠性。