化工厂电气与自动控制系统的防雷技术研究

崔丰祥

(灵石中煤化工有限责任公司，山西 灵石 031303)

化工厂电气与自动控制系统的防雷技术研究

崔丰祥

(灵石中煤化工有限责任公司，山西 灵石 031303)

介绍了化工厂在防雷方式以及防雷方法上出现的问题，分析雷电的成因与危害，提出几项电气与自动化控制系统防雷技术的相关措施。

化工厂；电气与自动化控制系统；防雷技术

化工企业的日常生产和运行主要依赖于各种设备，因此，对化工设备的精密程度要求很高。精密设备的使用一般要求稳定的工作电压、较强的耐压水平，然而实际生产现状是，电压一般较低，设备的电压敏感性高，抗电压干扰能力较差，从而导致化工企业各种设备经常受到雷电电流脉冲的影响[1]。对此，人们逐渐认识到雷电灾害的严重性，开始加强防雷措施，采用电气与自动控制系统防雷预雷。本文介绍的电气自动控制系统，对于化工企业的正常生产具有非常重要的保障作用，必须重视电气自动控制系统的防雷技术。尤其是要保证电气与自动控制系统的合理设计，对于不同类型的化工企业采用有针对性的防雷方式，保证化工企业的防雷系统满足安全、经济、稳定的要求。

1 雷电的成因与危害

根据地理知识可知，地球的表面存在带正电的一个电离层，在电离层的影响下，地球表面就如同一个充了电的大型电容器，电场的强度分布为上正下负型。一旦水蒸气受热向上与冷空气相遇，就会形成一股强大的气流，气流温度下降会形成降水或者冰雹雨露。这些雨水会因为地球电场而部分被极化，一些正负电荷在雨落时产生碰撞，电场的强度足够高的时候会形成雷电激放。雷电可能是云层内部形成，也可能是由云层对地面放电。雷电在形式上有直击雷以及感应雷之分，直击雷一般会造成火灾等重大危害，可以通过安装避雷针等避雷设备来预防；感应雷不如直击雷直接，发生几率要高于直击雷，影响没有那么明显。然而，感应雷产生时容易形成强度不等的电磁场。对化工厂的各种设备来说，一旦磁场的强度较大，就会使得设备产生瞬间过压现象，便会影响电气设备的电路安全和设备的使用精度，使部分设备在数据传输上出现故障。严重时，会造成电子元件烧毁、设备永久性损坏。由此可见，对于电气与自动控制系统来说，要想保证设备运行正常，就必须关注防雷措施，尽可能减少感应雷给设备带来的危害。

2 电气与自动控制系统防雷设计要点

化工企业的电气与自动控制系统在防雷技术设计时所具有的独特性主要表现在如下几个方面：

2.1 要求电气与自动控制系统具有一定的安全性

对于化工企业来说，安全是保证正常生产的最基本的条件，供电负荷必须要做到一定的平稳性。也就是说，化工企业要求电气与自动控制系统在安全性方面必须万无一失，电气与自动控制系统在安全性方面一旦出现故障，很容易使化工企业设备受到感应雷影响，造成大范围的停产，甚至可能导致火灾及爆炸等更为严重的后果，造成人民群众生命财产的损失。因此，化工企业将电气与自动控制系统安全性的要求放在首位[2]。

2.2 保证企业异步电动机的正常运行

化工企业在日常的实际生产运行中要保证负荷基本稳定性。一般所指的电负荷大多数是由动力系统带来的，化工企业普遍采用的风机、压缩机以及机泵，都是借助电动机来提供动力，其运行建立在异步电动机的基础上。电动机需要对功率因数进行有效补偿，从而实现负荷的基本稳定。所以说，异步电动机稳定性直接决定了负载的稳定性。

2.3 电气与自动控制系统设计要考虑突发情况

化工企业的电气与自动控制系统在设计时要充分考虑化工企业电气系统以及线路的突发情况，在设计好一些防雷措施后，要考虑化工企业内部具有较多的易燃易爆物资，这些物资具有导致火灾和爆炸的威胁，在设计电气与自动控制系统时，必须采取安全预防措施，提前预留好足够的安全地带，保证化工企业运行的安全。

3 电气与自动控制系统的防雷技术研究

3.1 设置合理的接地系统

图1所示为某化工厂采用的电气与自动控制系统防雷方案。实际上，接地电阻的大小直接影响防雷能力的高低。接地电阻越小，防雷能力越强，雷电流的泄放也就越快，设备或者建筑物遭受雷击的时间也就越短，因此，小的接地电阻值可以很好地降低雷击危险。接地系统的主要目标是泄放，也就是将雷电流引入地面。化工厂中需要接地的一般包括建筑物、配电系统和一些强电设备、计算机自控系统3种接地设置[3]。一旦接地系统设置不合理，就很容易受到雷击影响。因此，化工厂必须设置合理的接地电阻值，严格按照标准设置地网，减少电磁感应设备的干扰，提高系统防雷能力。

图1 电气与自动控制防雷保护方案

3.2 电气与自动控制系统总设计

依据化工企业现场的实际状况，需要关注2方面的节能设计：一方面，对车间现配置的旧设备进行维修升级，将每个生产车间的用电量进行总体的数字化统计采集，从而慢慢地搭建起电气与自动控制系统能量监控系统平台，做到对系统能量的量化管理和控制，从而保证设备的正常运行，提高设备抗雷能力。另一方面，为了减少感应雷对设备电压电流造成的伤害，必须在化工企业的生产车间，尤其是在低压配电室中配置无功补偿抑制设备。

3.3 选择高质量设备

如今，化工企业设备大多采用变频器。随着技术的不断更新，高压变频调速技术已经取得了很大的进步。变频调速控制，不但能够做到节约能源，而且可以软启动，很大程度上减少了启动电流对电网的反复冲击。化工企业中存在一直在工频环境之下开动的大量风机、水泵等高耗能设备，采用变频调节之后，通过改变电机输出功率可达到风量、流量的调整；又由于功率和转速的平方成正比，所以可在很大程度之上稳定电流，使设备在更稳定的电压下工作，增强设备运行的稳定性，增加设备使用寿命，也为避免雷电影响做好基础。

4 结束语

近年来，化工企业对防雷技术的重视程度逐渐增加 ，相关的电气与自动控制系统设计标准也在不断更新进步。因此，对于防雷技术的研究需要不断深入，以期提高化工厂经济效益，保障工人生命财产安全。

[1] 曾宇.浅谈电气与自动控制系统的防雷问题[J].科技创新与应用,2016(6):134.

[2] 李大亮，薛松.石油化工行业低压配电及控制系统的防雷技术分析[J].化学工程与装备,2015(8):243-245.

[3] 叶晓燕，仲嘉霖，王俭.计算机信息系统安全防雷研究[J].电力系统通信,2004(3):4-6.

Research on lightning protection technology of electrical and automatic control system in chemical plant

CUI Fengxiang

(Lingshi Coal Chemical Industry Co., Ltd., Linshi Shanxi 031303, China)

This paper introduces the problems of lightning protection and lightning protection methods in chemical plants, analyzes the causes and harms of lightning, and puts forward some measures for lightning protection of electric and automatic control systems.

chemical plant; electrical and automatic control system; lightning protection technology

2017-02-28

崔丰祥，男，1961年出生，1983年毕业于太原理工大学，学士学位，工程师，电气主任工程师，长期从事煤化工企业供配用电系统技术管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.27

TU895

A

1004-7050(2017)02-0083-02

专题讨论