關于化工裝置儀表自控系統防雷的措施

吳迪

摘? 要：智能化、網絡化是儀表自控系統發展的主要趨勢與方向，但是受到多種客觀因素的影響，化工裝置儀表自控系統會受到一定的威脅，其中主要有電壓和電流耐受能力差以及電磁干擾敏感等，這對儀表自控系統正常工作以及安全運行目標的實現造成一定阻礙。本文主要針對化工裝置儀表自控系統防雷的措施進行探究，這對化工裝置儀表實現安全平穩運行目標有積極作用。

關鍵詞：化工裝置;儀表自控;防雷措施

在不斷實踐與應用的過程當中，化工裝置儀表自控系統已經取得較為明顯的成就，但是在使用過程中還會有不可避免的缺陷與問題存在其中。相關部門以及工作人員必須提高對上述問題的重視程度，在融合實踐的基礎上對其進行不斷的完善與優化，這對化工裝置儀表自控系統的進一步發展有積極意義，同時也為后續各項工作的順利開展打下堅實基礎。

一、雷電對儀表自控系統的危害和影響

1.直接雷電襲擊

儀表系統所遭受到雷電的直接襲擊，主要體現在其自身設備、系統以及各種連接管路被擊中，從而導致傳感器的模件、變送器電子線路板等被破壞，無法使系統繼續運行。同時，雷電流還會以儀表的支架作為載體，瞬間流入進大地，而使大地周圍產生過高的感應磁場，進而影響系統信號的傳輸線路，將電流耦合進控制室中的各種電子設備，比如DCS設備，產生對于設備的破壞。

2.雷電感應襲擊

電磁的脈沖輻射以及靜電感應是儀表設備受到雷電感應襲擊后的兩個主要表現，電磁的脈沖輻射主要是指雷電流對周圍空間地形影響后所造成的強力電磁場，然后利用電磁場針對周圍環境進行電磁波輻射。在此種情況下，會有不可避免的耦合效應出現在控制室中，其中主要涉及到儀表、儀器、計算機以及基礎導體等。在此種情況下所出現的感應電流或者電動勢會對設備造成較為嚴重的破壞。靜電感應從本質上來說是雷電云的出現而導致的電荷大量積聚。在此種背景下所產生的靜電輻射，會對現場用電設備以及儀表設備造成較為嚴重的威脅。

3.過電壓及反擊電流

金屬管道以及導線是儀表系統不可缺少的組成部分，這部分內容在直擊雷電或者感應雷電的影響之下，會在較短時間內出現相當高的電壓，這些電壓會對各部分管道以及線路造成一定程度的影響。所以過高的電位也會對儀表系統造成襲擊，最終導致系統正常工作的目標不能順利實現。接閃是儀表系統防雷裝置所必須滿足的條件，再進行作業過程當中會有瞬間的過電流引入到接地裝置當中。但是受到過高電阻的存在，二者相遇后會導致電位在短時間內迅速上升，最終對缺乏安全距離的儀表系統接地體造成影響，這是導致放電問題出現的主要原因，因此會有不可避免的電流襲擊問題存在于電氣或者儀表系統當中。

二、化工儀表系統安裝防雷保護的必要性

因為儀表設備普遍存在絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點，儀表設備如果受到直接雷擊或者其附近區域發生雷擊，雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會通過供電線、儀表信號線、電纜匯線槽、穿線管等途徑到達儀表設備，對儀表設備的正常工作和安全運行造成威脅。

三、儀表自控系統的防雷措施

1.接閃

接閃設計時，應根據儀表自控系統控制室及現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。例如現場儀表自控系統的防雷，應和周圍的工藝裝置等防雷措施一起設計，并根據實際情況考慮采用的接閃器類別（避雷針、避雷帶或避雷網）

2.等電位連接

雷電產生電流時的瞬間電壓非常高，周圍的金屬也會產生高壓電，有時會產生擊穿放電現象，損壞儀表設備，電磁場也會伴隨發生波動，對儀表總控系統產生干擾。為了使裝置和各設備之間的水平電位大致相同，將裝置區內的設施進行處理，將各個設施連接在一起，接入防雷接地網，在雷電產生電流時，設備之間承受力均勻，有效的避免了雷擊對各設備的損壞。

3.接地

目前國內化工儀表系統的接地主要有兩種措施，即浮地、多點接地。浮地指的是儀表的工作地與建筑物的接地系統保持絕緣，這樣建筑物接地系統中的電磁干擾就不會傳導到儀表系統中，地電位的變化對儀表系統也不會造成影響。然而因為儀表的外殼要進行保護接地，如果雷電較強的情況下，儀表外殼與其內部電子電路之間可能會出現非常高的電壓，擊穿兩者之間絕緣間隙，導致電子線路損壞。接地指的是儀表、DCS、PLC等設備的工作接地與保護接地分開，這種接地方式的主要優點是能夠就近接地，接地線的寄生電感小。

4.信號線路的防護

在線路傳輸中，雷電會產生雷電波，在線路上可以感應出比較高的瞬間沖擊。所以對于儀表控制系統而言，要求其可以承受的住比較大、比較高能量的瞬間沖擊。然而就當前現狀來看，大多數的儀表都是由集成電路板構成的，通常而其控制系統因為電子元器件的高度集成化而使耐壓、耐過流水平下降。在儀表控制回路中，一些電子設備會遭受過多電壓而導致電路損壞，因此在儀表經常可能遭受雷擊的部分要加必要的SPD用以保護設備。

5.分流

由于發生接閃時，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量的防雷引下線，使分流后的雷電流變小，從而將發生雷電反擊和感應的影響范圍降至最低。

6.屏蔽

化工儀表系統大量采用半導體器件、集成電路和傳遞信號的電纜，由雷擊產生的瞬態電磁脈沖可以直接輻射到這些元器件上，也能夠在電源或信號線上感應出瞬態過電壓波，沿線路侵入電子設備，從而導致電子設備工作失靈或損壞。利用屏蔽體來阻擋或衰減電磁脈沖的能量傳播是一種有效的防護措施。儀表系統的防雷屏蔽主要有控制室屏蔽、現場儀表屏蔽、信號線和電源線屏蔽。為了避免因為多點接地所產生的低頻干擾，可以把電纜穿入金屬管內或采用雙屏蔽電纜，把金屬管或雙屏蔽電纜的外屏蔽層采取多點接地，金屬管內或雙屏蔽電纜的內屏蔽層能夠采用一端接地，這樣不但可以確保安全，對于抑制低頻干擾也十分有利。

結語

不同地區所遭受的雷電危險程度之間存在一定的差異性，化工企業生產中儀表控制系統受到雷電破壞的概率相當高，尤其是在防雷工作中我們還有相當多的缺陷與不足存在。必須從避雷措施著手實現對防雷工作的真正貫徹與落實。在完善各個系統的基礎之上實現對各項保護措施的認真實施，保證裝置區域內的系統不會受到雷雨天氣影響，繼續運行。

參考文獻

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