关于化工装置仪表自控系统防雷的措施

吴迪

摘  要：智能化、网络化是仪表自控系统发展的主要趋势与方向，但是受到多种客观因素的影响，化工装置仪表自控系统会受到一定的威胁，其中主要有电压和电流耐受能力差以及电磁干扰敏感等，这对仪表自控系统正常工作以及安全运行目标的实现造成一定阻碍。本文主要针对化工装置仪表自控系统防雷的措施进行探究，这对化工装置仪表实现安全平稳运行目标有积极作用。

关键词：化工装置;仪表自控;防雷措施

在不断实践与应用的过程当中，化工装置仪表自控系统已经取得较为明显的成就，但是在使用过程中还会有不可避免的缺陷与问题存在其中。相关部门以及工作人员必须提高对上述问题的重视程度，在融合实践的基础上对其进行不断的完善与优化，这对化工装置仪表自控系统的进一步发展有积极意义，同时也为后续各项工作的顺利开展打下坚实基础。

一、雷电对仪表自控系统的危害和影响

1.直接雷电袭击

仪表系统所遭受到雷电的直接袭击，主要体现在其自身设备、系统以及各种连接管路被击中，从而导致传感器的模件、变送器电子线路板等被破坏，无法使系统继续运行。同时，雷电流还会以仪表的支架作为载体，瞬间流入进大地，而使大地周围产生过高的感应磁场，进而影响系统信号的传输线路，将电流耦合进控制室中的各种电子设备，比如DCS设备，产生对于设备的破坏。

2.雷电感应袭击

电磁的脉冲辐射以及静电感应是仪表设备受到雷电感应袭击后的两个主要表现，电磁的脉冲辐射主要是指雷电流对周围空间地形影响后所造成的强力电磁场，然后利用电磁场针对周围环境进行电磁波辐射。在此种情况下，会有不可避免的耦合效应出现在控制室中，其中主要涉及到仪表、仪器、计算机以及基础导体等。在此种情况下所出现的感应电流或者电动势会对设备造成较为严重的破坏。静电感应从本质上来说是雷电云的出现而导致的电荷大量积聚。在此种背景下所产生的静电辐射，会对现场用电设备以及仪表设备造成较为严重的威胁。

3.过电压及反击电流

金属管道以及导线是仪表系统不可缺少的组成部分，这部分内容在直击雷电或者感应雷电的影响之下，会在较短时间内出现相当高的电压，这些电压会对各部分管道以及线路造成一定程度的影响。所以过高的电位也会对仪表系统造成袭击，最终导致系统正常工作的目标不能顺利实现。接闪是仪表系统防雷装置所必须满足的条件，再进行作业过程当中会有瞬间的过电流引入到接地装置当中。但是受到过高电阻的存在，二者相遇后会导致电位在短时间内迅速上升，最终对缺乏安全距离的仪表系统接地体造成影响，这是导致放电问题出现的主要原因，因此会有不可避免的电流袭击问题存在于电气或者仪表系统当中。

二、化工仪表系统安装防雷保护的必要性

因为仪表设备普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，仪表设备如果受到直接雷击或者其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、仪表信号线、电缆汇线槽、穿线管等途径到达仪表设备，对仪表设备的正常工作和安全运行造成威胁。

三、仪表自控系统的防雷措施

1.接闪

接闪设计时，应根据仪表自控系统控制室及现场工艺装置的结构形式等各种相关因素，综合全面地考虑防雷措施。例如现场仪表自控系统的防雷，应和周围的工艺装置等防雷措施一起设计，并根据实际情况考虑采用的接闪器类别（避雷针、避雷带或避雷网）

2.等电位连接

雷电产生电流时的瞬间电压非常高，周围的金属也会产生高压电，有时会产生击穿放电现象，损坏仪表设备，电磁场也会伴随发生波动，对仪表总控系统产生干扰。为了使装置和各设备之间的水平电位大致相同，将装置区内的设施进行处理，将各个设施连接在一起，接入防雷接地网，在雷电产生電流时，设备之间承受力均匀，有效的避免了雷击对各设备的损坏。

3.接地

目前国内化工仪表系统的接地主要有两种措施，即浮地、多点接地。浮地指的是仪表的工作地与建筑物的接地系统保持绝缘，这样建筑物接地系统中的电磁干扰就不会传导到仪表系统中，地电位的变化对仪表系统也不会造成影响。然而因为仪表的外壳要进行保护接地，如果雷电较强的情况下，仪表外壳与其内部电子电路之间可能会出现非常高的电压，击穿两者之间绝缘间隙，导致电子线路损坏。接地指的是仪表、DCS、PLC等设备的工作接地与保护接地分开，这种接地方式的主要优点是能够就近接地，接地线的寄生电感小。

4.信号线路的防护

在线路传输中，雷电会产生雷电波，在线路上可以感应出比较高的瞬间冲击。所以对于仪表控制系统而言，要求其可以承受的住比较大、比较高能量的瞬间冲击。然而就当前现状来看，大多数的仪表都是由集成电路板构成的，通常而其控制系统因为电子元器件的高度集成化而使耐压、耐过流水平下降。在仪表控制回路中，一些电子设备会遭受过多电压而导致电路损坏，因此在仪表经常可能遭受雷击的部分要加必要的SPD用以保护设备。

5.分流

由于发生接闪时，雷电流主要通过分流和感应两种方式释放，因此通过设置合理数量的防雷引下线，使分流后的雷电流变小，从而将发生雷电反击和感应的影响范围降至最低。

6.屏蔽

化工仪表系统大量采用半导体器件、集成电路和传递信号的电缆，由雷击产生的瞬态电磁脉冲可以直接辐射到这些元器件上，也能够在电源或信号线上感应出瞬态过电压波，沿线路侵入电子设备，从而导致电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施。仪表系统的防雷屏蔽主要有控制室屏蔽、现场仪表屏蔽、信号线和电源线屏蔽。为了避免因为多点接地所产生的低频干扰，可以把电缆穿入金属管内或采用双屏蔽电缆，把金属管或双屏蔽电缆的外屏蔽层采取多点接地，金属管内或双屏蔽电缆的内屏蔽层能够采用一端接地，这样不但可以确保安全，对于抑制低频干扰也十分有利。

结语

不同地区所遭受的雷电危险程度之间存在一定的差异性，化工企业生产中仪表控制系统受到雷电破坏的概率相当高，尤其是在防雷工作中我们还有相当多的缺陷与不足存在。必须从避雷措施着手实现对防雷工作的真正贯彻与落实。在完善各个系统的基础之上实现对各项保护措施的认真实施，保证装置区域内的系统不会受到雷雨天气影响，继续运行。

参考文献

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[2]汪新山，王统.浅谈石油化工装置设计中仪表系统防雷[J].科研，2015（1）：8-8.