论石化仪表系统的防雷体系之三——仪表设备防雷保护的基本原则和措施

通过上面两篇文章的阅读，我们对于侵害仪表系统的雷电的类型已经有了大概的了解，并且对于防雷的接地方式类型也梳理清楚，这一章我们就要对于采取何种合适的措施进行防雷作几点说明。

      对于侵入仪表系统雷害的治理措施是多方面的，主要包括接闪、均压、分流、接地和屏蔽等。这些措施必须综合运用，才能真正达到仪表系统的防雷。石油化企业仪表系统所采取的防雷措施应主要从以下几个方面来考虑：
　　3.1接闪
　　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）。
　　3.2均压
　　为防止瞬态电流流经导体与其周围金属物体之间的反击放电，导致仪器仪表设备的损坏，干扰仪表自控系统的正常运行，应当将穿越防雷保护区的仪表自控系统控制室的地面墙面、仪器仪表、设备管线、工艺装置等进行等电位连接，并且与仪表自控系统控制室的防雷接地系统相连接，以形成比较完善的等电位连接。 　　3.3接地
　　接地是雷电防护措施中的重要程序，要全面考虑各种因素，使接地系统能够保证电势陡度小，尽可能达到均衡电位的效果。对于浮地、多点接地等防雷接地措施，如遇较强雷击时，由于仪表或DCS设备外壳保护接地，仪表或DCS设备外壳与其内部电路之间将会形成较高的电位差，将两者的绝缘间隙击穿，对电路造成破坏。因此，可以将保护接地与工作接地连接起来，并接入全厂防雷接地系统。
　　目前国内石油化工仪表系统的接地主要有两种措施：浮地、多点接地。如果通信系统的“工作地”、“保护地”和“防雷地”是分别安装，互不连接，自成系统，称作“分设接地系统”。这种接地方式的突出优点是可以就近接地，接地线的寄生电感小。但是如果较强的雷电波通过保护地进入系统，电子电路同样会因承受高压而损坏。
　　如果三者合并设在一起，形成一个统一接地系统，则称为“合设接地系统”。合设接地系统消除了不同接地点可能存在的电位差，在发生雷击时，可以较好地抑制不同接地点之间发生的放电现象。
　　3.4屏蔽
　　由于化工仪表自动化控制系统采用大量的半导体元器件、集成电路以及电力、信号传输电缆，因此对现场仪器仪表及控制室的屏蔽，不仅要考虑直接雷击的危害，还应考虑雷击所产生的电磁脉冲辐射的影响。雷击产生的瞬态电磁脉冲可以直接辐射到这些元器件上，也可以在供电或信号电缆上感应出瞬态过电压波，沿电缆回路侵入仪器仪表设备，从而对仪器仪表设备造成破坏。通过使用屏蔽体进行衰减或阻挡电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施。仪表自动化控制系统的防雷屏蔽主要包括以下3个方面。
　　1）现场仪表屏蔽
　　现场仪表采用金属材质的仪表保护箱实现防雷屏蔽，仪表保护箱接入全厂防雷接地系统。
　　2）控制室屏蔽
　　仪表自动化控制系统的控制室对雷电所产生的电磁脉冲具有较强的敏感度。因此，应对仪表控制室墙壁中的钢筋结构交点进行电气连接，构成屏蔽笼，并且在室内四周沿墙壁再做一圈保护接地环，同时接地环与屏蔽笼应进行有效的电气连接，后接入全厂防雷接地系统。
　　3）信号回路和电源回路屏蔽
　　为防止雷电电磁脉冲在信号回路或供电回路上感应出瞬态过电压，所有的供电回路及信号回路都应采用具有金属屏蔽层的电缆。同时由于屏蔽层多点接地将会在电缆的缆芯与护套间产生低频干扰，因此屏蔽层沿线只能采取单点接地。为此，供电回路及信号回路应采用双屏蔽电缆，其内屏蔽层可以采用单点接地，外屏蔽层可以采用多点接地。
　　3.5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低。
　　4.结束语
　　在石油化工企业今后的装置仪表施工工作中，各施工和验收单位应严格按照《仪表施工验收规范》的标准去执行和验收，保障各个环节的高质量运行，增强整个仪表系统的导体导电功效，以减少雷击伤害发生的可能。为企业的安稳生产保驾护航！(本文由润中仪表科技有限公司整理发布)

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