儀表系統(tǒng)防雷的主要措施
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南京寧翔防雷
對(duì)于侵入儀表系統(tǒng)雷害的治理的措施是多方面的,主要包括接閃、分流、均壓、接地和屏蔽等。這些措施必須綜合運(yùn)用,才能真正達(dá)到儀表系統(tǒng)的防雷。目前石油化工儀表系統(tǒng)所采取的防雷措施如下:
1. 接閃
直接雷擊的防護(hù)主要由建筑物的防雷裝置實(shí)現(xiàn),現(xiàn)場儀表系統(tǒng)的防雷,應(yīng)和周圍的儲(chǔ)油罐等設(shè)備的防雷措施一起設(shè)計(jì)。
2. 均壓
當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí),在雷電瞬態(tài)電流所經(jīng)過的路徑上將會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)電位升高,使該路徑與周圍的金屬物體之間形成瞬態(tài)電位差,如果這種瞬態(tài)的電位差超過了兩者之間的絕緣耐受強(qiáng)度,就會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)的擊穿放電,這種擊穿放電能直接損壞儀表設(shè)備,也能產(chǎn)生電磁脈沖,干擾儀表系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了消除雷電瞬態(tài)電流路徑與金屬物體之間的擊穿放電,可以將所有現(xiàn)場儀表的所有金屬外殼、構(gòu)架、生產(chǎn)裝置的金屬設(shè)備、設(shè)施、儀表控制室內(nèi)的設(shè)備、組件和元件的金屬外殼、金屬設(shè)施連接在一起,并且與儀表控制室的防雷接地系統(tǒng)相連接,形成完善的等電位連接。
3. 接地
目前國內(nèi)石油化工儀表系統(tǒng)的接地主要有兩種措施:浮地、多點(diǎn)接地。
1)浮地是指儀表的工作地與建筑物的接地系統(tǒng)保持絕緣,這樣建筑物接地系統(tǒng)中的電磁干擾就不會(huì)傳導(dǎo)到儀表系統(tǒng)中,地電位的變化對(duì)儀表系統(tǒng)也無影響。但由于儀表的外殼要進(jìn)行保護(hù)接地,當(dāng)雷電較強(qiáng)時(shí),儀表外殼與其內(nèi)部電子電路之間可能出現(xiàn)很高的電壓,將兩者之間絕緣間隙擊穿,造成電子線路損壞。
2)接地是指儀表、DCS、PLC 等設(shè)備的工作接地與保護(hù)接地分開,這種接地方式的突出優(yōu)點(diǎn)是可以就近接地,接地線的寄生電感小。但是如果較強(qiáng)的雷電波通過保護(hù)地進(jìn)入系統(tǒng),電子電路同樣會(huì)因承受高壓而損壞。由于以上兩種接地方式都不能滿足防雷的需要,因此,可以考慮將保護(hù)地與工作地相連接,并且接入防雷接地系統(tǒng),問題就可以解決了。
4. 屏蔽
石油化工儀表系統(tǒng)大量采用半導(dǎo)體器件、集成電路和傳遞信號(hào)的電纜,由雷擊產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁脈沖可以直接輻射到這些元器件上,也可以在電源或信號(hào)線上感應(yīng)出瞬態(tài)過電壓波,沿線路侵入電子設(shè)備,使電子設(shè)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(hù)措施。儀表系統(tǒng)的防雷屏蔽主要包括三個(gè)方面:控制室屏蔽、現(xiàn)場儀表屏蔽、信號(hào)線和電源線屏蔽。
1)控制室屏蔽
控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)是儀表系統(tǒng)的心臟,對(duì)雷電產(chǎn)生的電磁脈沖十分敏感,需要特別注意其屏蔽問題。儀表控制室應(yīng)是無窗的封閉結(jié)構(gòu),將房屋墻壁中的結(jié)構(gòu)鋼筋交點(diǎn)處電氣連接,并與金屬門框焊接,構(gòu)成一個(gè)帶門開口的屏蔽籠,在室內(nèi)沿墻壁四周再做一圈保護(hù)接地環(huán)(接入防雷地),接地環(huán)與屏蔽籠進(jìn)行有效的電氣連接。
2)現(xiàn)場儀表屏蔽
現(xiàn)場儀表可采用金屬的儀表箱(罩)實(shí)現(xiàn)防雷屏蔽,儀表箱(罩)要與其它現(xiàn)場的金屬設(shè)施實(shí)現(xiàn)等電位連接,并接入防雷接地系統(tǒng)。
3)信號(hào)線和電源線屏蔽
為了防止雷電電磁脈沖在信號(hào)或電源線路上感應(yīng)出瞬態(tài)過電壓波,所有的信號(hào)線及低壓電源線都應(yīng)采用有金屬屏蔽層的電纜。就瞬態(tài)過壓防護(hù)而言,需要信號(hào)線或電源線的屏蔽層沿線路多點(diǎn)接地或至少應(yīng)在線路的首、末兩端接地。當(dāng)采用多點(diǎn)接地后,各接地點(diǎn)之間的屏蔽層沿線路之間形成回路,低頻干擾電流的電磁場可能會(huì)有一部分透過屏蔽層,在電纜的芯-護(hù)套回路產(chǎn)生低頻干擾,這就要求屏蔽層沿線路只能采取單點(diǎn)接地。為了防止由多點(diǎn)接地所產(chǎn)生的低頻干擾,可將電纜穿入金屬管內(nèi)或采用雙屏蔽電纜,將金屬管或雙屏蔽電纜的外屏蔽層采取多點(diǎn)接地,金屬管內(nèi)或雙屏蔽電纜的內(nèi)屏蔽層可以采用一端接地,這樣既保證安全,又有利于抑制低頻干擾。
5. 分流
分流是防雷的有效措施,由于儀表回路太多,不可能在每個(gè)儀表回路中都使用SPD,必須有選擇地在重要回路和系統(tǒng)電源回路中安裝SPD 或避雷器。
6、總 述
為了達(dá)到石油化工儀表系統(tǒng)的防雷,要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)裝置根據(jù)等電位連接的原則加以設(shè)計(jì),從控制室、現(xiàn)場儀表、儀表信號(hào)和電源線等多方面綜合考慮,采用接閃、分流、均壓、接地、屏蔽等多種措施,需要電氣、建筑、自控等專業(yè)協(xié)同合作來實(shí)現(xiàn),除了考慮系統(tǒng)安全性以外,還要考慮投資的成本、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
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