水泥廠電氣自動化系統的接地和防雷

朱智源

（徐州中聯水泥有限公司， 江蘇 221011）

0 引言

當前，我國建筑行業發展迅速，使得我國的水泥需求量越來越大。在這種形勢下，要不斷提升水泥廠生產效率，實現水泥廠的自動化生產，在水泥廠的運行過程中保證其正常運行，提升生產效率。在水泥廠的電氣自動化系統設計中，要重視防雷接地系統安全設計。結合水泥廠的實際構成我們可以知道，水泥廠的設備和生產場所相隔較近，在安裝接地裝置時很難按照規范和標準施工，使得水泥廠的電氣自動化系統容易遭受雷擊，降低水泥廠生產運行的可靠性。為了進一步提升水泥廠生產效率，要做好水泥廠的防雷接地安全設計；要實現水泥廠的安全運行，要結合水泥廠的實際情況做好防雷接地管理工作，保證水泥廠電氣自動化系統的良好運行情況，提升水泥廠運轉的可靠性和穩定性。

1 水泥廠電氣自動化系統的接地防雷系統

1.1 防雷接地裝置的構成

一般來說，為了保證電氣系統的安全性，都是從系統中引出一根接地線接入到大地網中，這樣在雷電來臨時，可以將雷電通過接地線轉移到大地中，避免雷電的瞬時電壓和電能對于系統的傷害。結合水泥廠的實際情況來看，它的防雷接地裝置主要是場區的接地導體和場區的接地網。細化到電氣自動化系統中的各個裝置，又要基于配電系統、電氣自動化系統和安全系統來構建防雷接地，這樣可以組成一個完整的接地系統，確保場區內的各個設備和場所都不會遭受雷擊的危害，提升水泥廠運行的穩定性和可靠性。

1.2 水泥廠內需要接地的系統

在水泥廠內，10kv及以上供配電安全系統、低壓供配電系統的工作及安全系統、自動化系統等的防雷及接地系統都需要設置接地系統?？梢圆捎脤⑷珡S的自然接地體和人工接地體構成一個聯合接地系統。一般在電氣室、水泥廠及中央控制建筑周圍設置人工接地體，人工接地體裝置沿建筑物構成環網，用接地線將各個人工接地環網多點連接成聯合接地系統。值得注意的是：在這個聯合接地系統中，即使人工接地體之間的某一條接地線斷開，也不會影響聯合接地系統的運行。但當不同用途接地系統共用一個總的接地裝置時，接地電阻應滿足一般干法水泥廠工頻電阻小于1歐姆的要求，同時也不能大于4歐姆。在上述的各個接地系統中，為了消除接地系統上的電位偏移對于系統的影響，要采用TN-S配電系統，接入N線來中和不平衡的電位，這樣可以進一步提升水泥廠電氣自動化系統的運行穩定性。

2 水泥廠電氣自動化系統防雷接地的重要作用

由于當前的水泥廠已經基本實現了機械化生產和自動化生產，所以電氣系統的運行可靠性直接影響著水泥廠的生產效率。在水泥廠實際的運行過程中，當遇到雷電暴雨天氣時，雷電產生的靜電會損害水泥廠的電氣系統，輕則導致系統斷路，情況嚴重的可能導致水泥廠電氣自動化設備損壞，所以雷擊對于水泥廠電氣系統的危害較大。通過合理設計防雷接地系統，可以盡快的將雷擊靜電產生的負荷轉移到大地，然后靜電負荷互相中和，使得電壓消失，這樣就可以避免雷電對于水泥廠的危害。所以為了提升水泥廠電氣自動化系統運行的穩定性，保證水泥廠的正常運行，一定要按照規范要求設計和安裝防雷接地措施，及時消除雷電電壓，防止水泥廠電氣系統故障和安全事故的發生。

3 當前水泥生產以及防雷接地系統的問題分析

在水泥廠電氣自動化系統運行中，有些雷電多發的地區可能會出現生產場所遭受雷擊，這主要是因為水泥廠在建設過程中沒有按照規范要求安裝防雷接地安全保護措施，使得雷電產生的電荷通過電線進入到系統中，造成電氣系統斷路等其他故障。下文介紹水泥廠防雷接地系統存在的幾個問題：

3.1 電源線布置不合理

在水泥廠進行防雷接地保護安裝時，沒有考慮到電源線的防雷節點保護措施。雷雨天氣時，水泥廠附近上空的雷電產生的瞬時高壓帶電荷，可以通過電源線進入到電氣自動化系統中，這樣會直接導致電源系統崩潰，可能導致系統斷路，電源停止工作；情況嚴重的可能直接將電源內部的元件損害，引發系統故障。

3.2 接地不規范

在進行水泥廠防雷接地安裝時，最主要的就是將雷電產生的電負荷傳遞到大地中，然后讓大地中的電荷將其抵消。在進行防雷接地時，如果沒有按照標準和規范安裝，接地不規范，就會導致接地點之間也存在電位差，這樣產生的電壓會再次進入到系統中，影響系統的正常運行，如果電勢差過高，電壓會損壞系統中的設備，引發設備故障，不利于水泥廠電力系統的正常運行。

3.3 地網的結構不合理

水泥廠的接地裝置，大多數都是以水平接地極為主，外緣閉合，內部敷設若干均壓導體的接地網。在以往的設計中，均壓導體一般按等間距布置。由于端部效應和鄰近效應，各均壓導體散流很不均勻，接地網邊緣部分的導體散流大約是中心部分的 3～4倍，因此，地網邊緣部分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網的電位分布不均勻，且不均勻程度隨接地網面積的增大和網孔數的增多而越來越嚴重，點位分部不均勻容易導致雷電產生的電荷順著接地線傳遞至大地產生瞬時電壓，影響水泥廠的正常運行。

4 水泥廠防雷接地系統的具體優化措施

為了提升水泥廠的生產效率，保證水泥廠電氣自動化系統的穩定運行，一定要做好水泥廠防雷接地工作。在接線時，要按照防雷接地設計原則和規范進行線路安裝，避免雷電電荷進入到水泥廠電氣系統，并且通過保護接地將雷電電荷及時抵消；另外要消除雷電電壓對于電氣系統的干擾，對于一些重要的電氣裝置可以安裝抗干擾器，防止雷電帶來的影響。下文介紹了水泥廠防雷接地系統的幾點優化措施：

4.1 正確屏蔽雷電流

為了避免雷電產生的瞬時電壓進入到水泥廠電氣自動化系統中，一定要做好電源線路和電力系統的保護，要保證這些線纜的質量，盡量使用抗干擾的線纜，這樣可以有效的屏蔽雷電流。另外為了確保水泥廠的正常運行，要在系統中加入保護裝置，如果雷電電壓進入了系統中，系統要能及時識別并且自動斷路，在斷路的過程中，可以將雷電電壓降低為 0，然后盡快恢復系統的正常運行，避免雷電電壓損壞電氣設備。

4.2 水泥廠接閃器

對于一些雷電天氣較多的地區，可以安裝防雷接閃器來引導雷電電壓，就是在電氣自動化系統的前端安裝一個攔截裝置，當發生雷電時，攔截裝置將產生的電荷引導至大地中，這樣就可以避免系統中產生電壓，保證水泥廠的穩定運行。

4.3 安裝水泥廠避雷器

在水泥廠廠區最高的位置安裝避雷器可以有效避免雷電對于水泥廠的危害，避雷器是一種特殊的金屬裝置，它可以將雷電產生的電壓降低到允許范圍內，這樣即使線路中進入了部分電壓，也不會帶來很大的影響。當前我國主要是安裝避雷器和接地線來消除雷電的危害，這種防雷接地措施成本較低，效果較好。

4.4 定期對接地設備以及系統進行維修檢查

為了提升水泥廠電氣自動化系統運行的穩定性和可靠性，一定要重視防雷接地的方案優化工作，在按照制定好的方案落實防雷接地系統后，在后期的系統運行中要加強管理。水泥廠電氣工作人員要定期對防雷接地線路和設備進行檢查，對于老化的線路和損害的設備要及時更換，盡快發現故障隱患，提升水泥廠電氣自動化系統運行的穩定性。

5 水泥廠電氣自動化系統的防雷接地系統實際應用

為了進一步提升水泥廠電氣自動化系統運行的穩定性，我們要結合水泥廠的電氣自動化系統構成來具體分析防雷接地的實際應用。水泥廠的電氣系統主要是由各類電氣設備和線路組成，在具體的防雷接地設計中，要做好設備和線路的防雷接地設計工作，下文具體介紹水泥廠電氣自動化系統防雷接地系統的實際應用：

5.1 外部防雷裝置和內部防雷裝置的設計

防雷裝置可分為外部防雷裝置和內部防雷裝置，外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成，是常規的避雷裝置，主要作用是防直擊雷。而內部防雷裝置主要是用于減小和防止雷電流在需防空間內所產生的電磁效應，減少建筑物內的雷電波侵入和雷電波所產生的電磁效應，防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害所采用的防雷措施，即防止感應雷的侵入。在進行防雷設計時，要重視電磁脈沖和雷直擊的影響，所以不僅要做好外部的防雷工作，還要做好內部的電位變化對設備的影響；這種內部的防雷做法稱為二次防雷裝置，主要是將建筑物的電位進行等電位結合，這樣可以避免不平衡電位對于設備的影響。

5.2 配電回路防雷設計

為了提升水泥廠的運行穩定性，在電氣子自動化系統設計中，要注意配電回路的防雷設計。由于水泥廠的電氣系統一般是由三級電壓構成，系統中的二級回路和三級回路很容易受到雷擊的影響。為了提升水泥廠電氣系統的穩定性，要對二級配電回路和三級配電回路進行防雷設計，避免上一級回路的雷電電壓和電流對配電回路造成影響。當然，外界信號系統的網絡線也是雷電流流入的一大途徑，也會破壞電氣自動化系統。但由于外界信號系統與水泥廠的運行直接聯系較少，并且外界信號系統多采用光纜線路，可以有效地防止雷電流侵害，因此這種情況可以不予考慮。

6 結語

綜上所述，由于水泥廠的電氣自動化系統決定著水泥廠能否正常運行，它的正常運行對于水泥長的生產效率有著重要影響。結合當前我國水泥廠電氣自動化的發展形勢來看，提升電氣系統自動化的穩定性已經成為行業重點研究的問題。為了消除雷電對于水泥廠的影響，要按照防雷接地設計原則和規范做好防雷接地安裝，消除雷電對于電氣系統的影響，結合當前水泥廠電氣自動化系統防雷接地中存在的問題，要深入分析水泥廠的防雷接地設計是否合理，接地保護措施是否到位，這樣才能發揮防雷接地裝置的重要作用，消除雷電危害，提升我國水泥廠電氣系統運行的穩定性，進一步推進自動化技術在水泥廠中的應用，提升水泥廠的生產效率。