工业自动化仪表控制系统的防雷保护措施

工业自动化仪表控制系统的防雷保护措施

刘金涛

河南安彩能源股份有限公司河南省安阳市455000

摘要：石油化工仪表系统往往都会存在着过压以及过流耐受能力比较差的缺点，这严重影响了仪表系统正常进行工作，所以不断加强仪表系统的防雷保护措施，对于保证石油化工企业的安全生产具有非常重要的意义。

关键词：石油化工；仪表系统；雷击

1引言

随着石化储运工业的迅猛发展，自动化程度不断提高，自动化仪表系统已成为石化储运行业生产必不可少的神经中枢。但仪表设备普遍存在绝缘强度低、过压和过流耐受程度差、对电磁干扰敏感等弱点。如果防护不当，轻则使仪表设备工作失灵，重则使仪表设备永久性损坏。仪表系统防雷工程是一项系统工程，需要多专业共同完成，应采用综合防护的方法，多专业配合进行。单从仪表专业考虑防护和接地很难满足仪表整体防雷的需要。本文对比防雷设计标准及规范，提出了几点建议和优化措施。

2雷电侵入自动化仪表系统的途径分析

2.1雷电感应

如果金属架构、防雷装置接闪的时候，在引下线里面就会流过非常大的瞬时电流，这样就使得在周围一定的范围里面存在着比较大的电磁感应，或者是由于闪电在云层之间发生放电的时候会产生比较大的瞬时电磁场，强大的电磁场会由于电阻耦合、电容耦合以及电感耦合的作用下在一些电子设备或者是电线上面出现非常高的瞬时过电压，这时候就可能通过电感将比较高的电位引进仪表系统里对仪表系统正常工作产生干扰。

2.2直击

雷电的直击主要指的就是当发生雷电的时候会直接对仪表系统产生雷击，从而使损坏仪表控制系统。

2.3反击

如果防雷装置的接线方式是接闪的时候，如果发生了雷击现象，使得变送器周围的仪器设备遭受比较大的雷击，由于地电位会产生一定的浮动，会让变送器以及控制系统之间的电位差远远大于规定的大小，往往会超过几千伏或者是几万伏，当这个电位差超过仪表控制系统所能承受的一个范围的时候，就非常有可能击穿仪表控制系统的一些电子设备，影响仪表控制系统的正常工作。

3自动化仪表系统防雷的主要措施

对于自动化防雷工程而言是一项非常系统的工程，因此在采取防护措施的时候应该利用综合防治的方法，并且这项工程与建筑物防雷工程以及供电系统防雷工程具有非常密切的联系。对仪表控制系统进行防雷保护的主要措施包括了以下几个方面：1）采取外部防雷的措施，主要包括了接闪器、引下线以及接地装置几种方法；2）内部雷电防护措施主要包括了对电信电缆进行屏蔽、对机柜进行屏蔽以及等电位的连接与接地。

4自动化仪表控制系统防雷的主要措施

4.1对防雷设计以及施工工作引起足够重视

对于石化储运装置仪表控制系统的防雷质量而言，受到的影响因素是非常多的，其中关于房类方面的设计以及施工工作是非常重要的两个方面。所以在采取相应措施的时候对这两项内容都应该引起足够的重视。首先在对设备进行防雷设计的时候必须要对整体以及细节同时注意。石化储运装置的不同仪表的功能以及种类都存在比较大的差异，因此在进行防雷设计的时候应该站在总体的角度进行规划，而对于不同的仪表设备，应该进行区别设计。其次，在对仪表设备防雷设计之前，应该结合其实际的情况，并且进行充分的论证，这就要求相关技术人员非常了解仪表设备的性能指标，从而可以更好地保证防雷的设计是非常具有科学性的。

4.2应用电涌保护器

在仪表设备防雷电设置过程中电涌保护器的应用范围是非常广泛的，对于电涌保护器而言，其工作原理就是将输入信号线数所产生的瞬时过电压限制在设备所能够承受的一个范围里面，或者是将比较大的雷击电流引入到大地里面，这样就可以对设备或者是系统进行保护，确保其不会受到任何危害。在正常情况下电涌保护器是不会进行工作的，因此对保护的线路而言不会产生任何的影响。在石化储运企业里面，使用的安全栅的主要功能就是防止过高的电流进入到仪表设备里面，防止由于雷击而产生电火花，从而可以起到一种限流限压的作用，这样可以确保现场的仪表设备始终处于安全运行的状态。

4.3综合防雷

综合防雷分为外部防雷和内部防雷。外部防雷主要由闪变、低引线和接地装置组成。它主要用于防止直接雷电。内部防雷主要由等电位连接、屏蔽、合理接线、浪涌保护器等组成。它主要用于防止雷电产生的电磁效应。仪器系统防雷工程的第一个条件是外部建筑物、塔、罐等设备和供电系统首先实施防雷工程。根据石化储运行业防雷接地设计规范的规定，将大型石化设备在地面或大型设备通过机架安装在室外的室外安装。或支架，火炬和烟囱在开放地区需要防雷措施。接闪器作为外部防雷装置的重要组成部分，直接保护现场仪表的安全。接闪器和现场仪表的高度差和保护角必须满足标准的要求。现场仪表应根据闪光灯馈线保护角度下的高低差和保护角度，或在其它金属设备的保护下进行保护。

4.4接闪

在石化储运装置中，汇管、泵、储罐和热交换器布置在室外，它们通过管道连接。设计中必须要考虑雷电防护。要采取框架、容器、管道等的方式来承担闪络和引出线，并形成一个完整的防雷装置与接地装置。壁厚大于4mm的金属设备和管道在闪电直接撞击时不会对它们造成损害。当仪器分布在设备的金属框架中时，它也受到保护。电缆分布在工厂的各个部分。部分地区的电缆桥已离开安装区，处于开放区。在这种情况下，避雷针可以用来解决这些电缆，并把这些电缆放在避雷针的保护区域内，但必须注意避雷针应该与受保护的桥梁保持一定距离，以防止“两次雷击”。

4.5等电位连接与接地

当雷击发生时，瞬变电势将在雷电瞬变电流路径中上升，从而导致路径与周围金属物体之间的瞬时电势差。如果瞬时电位差超过两者之间的绝缘容限，则击穿放电将导致金体的击穿。这种击穿放电可以是直接的。仪器和设备的损坏也会产生电磁脉冲，干扰仪器系统的正常运行。为了消除雷电瞬变电流路径与金属物体、金属外壳、框架、金属设备、生产设备的设施、仪器控制室的设备、部件的金属外壳和部件之间的击穿放电。仪表控制室的金属设施和防雷系统可以拆除。它被连接成一个电连续的整体，使得它们之间的电势是相同的，等于地电位。

5结束语

为了切实将石化装置自动化仪表控制系统的防雷效果提升上去，在施工现场进行防雷工程的时候，应该对所有的生产装置的连接方式进行仔细研究，合理进行设计，所应该考虑的不仅仅是现场的仪表设备，还应该对控制室、电源线进行综合考虑，采取接闪、屏蔽、接地装置以及电涌保护器等多种保护措施进行综合保护。而且还需要同电气、建筑物以及自动化等不同领域进行综合考虑。在这里需要特别说明的是，对电涌保护器进行设置在仪表控制系统防雷工程工作里面是一项非常重要的工作，因此对电涌保护器应该进行合理的规划设计，要满足实际的工作要求。

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