一、石油化工儀表系統(tǒng)防雷
國內目前在設計石油化工儀表系統(tǒng)時,基本上沒有考慮防雷問題,但國外在這方面已經(jīng)有了近20 年的研究和使用經(jīng)驗。國內一些石油化工廠常常因為遭受雷擊,使控制系統(tǒng)癱瘓,造成裝置停車,經(jīng)濟損失巨大。于是,采取了一些補救的防雷措施,主要是采取分流法,就是在儀表系統(tǒng)的信號或通訊回路以及系統(tǒng)的供電電源部分采用浪涌保護器 SPD(Surge Protective Device),用以限制瞬態(tài)過電壓和分走浪涌電流。但一個SPD
只能為回路的某部分提供保護;例如,一個安裝在 DCS 控制室的SPD只能對DCS
的卡件通道提供保護;一個安裝在現(xiàn)場變送器輸出的 SPD只能對變送器提供保護。如果所有的I/O通道都裝
SPD,成本將大幅度上升;再則,如果每個回路都增加兩個 SPD的話,由于SPD
本身也會出現(xiàn)故障(在生產實踐中已證明了這一點),儀表系統(tǒng)的故障率將會大大增加。
因此,國內某些石油化工廠也只能在一些相對重要的場合部分地使用SPD,保護也只局限于現(xiàn)場儀表或控制室
DCS、 PLC 等,沒有真正實現(xiàn)儀表系統(tǒng)的整體防雷。
二、雷擊對儀表系統(tǒng)的危害形式
雷擊從形式上可分為直接雷擊與感應雷擊兩種,對儀表系統(tǒng)可能產生的危害形式劃分為下列幾種:
1. 直接雷擊
雷電直接擊中現(xiàn)場儀表設備或與之連接的管路,通常會損壞儀表的傳感器模件并且可能損壞變送器的電子線路板。雷電流在沿儀表支架流入大地的過程中,產生強大的感應磁場,能通過信號傳輸線路耦合到控制室DCS
等電子設備內,損壞 DCS 等電子設備。
2. 感應雷擊
(1)靜電感應。當雷云來臨時,地面物體,尤其是導體聚積大量電荷產生放電,放電電流若進入現(xiàn)場儀表和用電設備,造成設備損壞。
(2)電磁脈沖輻射。雷電流在其通道周圍的空間產生電磁場,向外輻射電磁波,耦合到控制室的計算機、儀表和現(xiàn)場儀器儀表,以及各類金屬導體上,產生感應電動勢或感生電流,造成設備故障,損壞以致控制系統(tǒng)失靈。
3. 雷電過電壓侵入
直接擊雷或雷電感應都可能使導線或金屬管道產生過電壓,此雷電過電壓沿各種金屬管道、電纜槽、電纜線路就可能將高電位引入儀表系統(tǒng),造成干擾和破壞。
4. 反擊
防雷裝置接閃時,強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置,由于大地電阻的存在,雷電電荷不能快速向大地泄放,必然會引起局部地電位上升(可能上百千伏),如果儀表控制系統(tǒng)的接地體與該點沒有足夠安全距離,它們之間就會產生放電,造成反擊電流,可直接擊穿用電器的絕緣部分,會對儀表控制系統(tǒng)產生干擾乃至破壞。
為了達到石油化工儀表系統(tǒng)的防雷,要對整個生產裝置根據(jù)等電位連接的原則加以設計,從控制室、現(xiàn)場儀表、儀表信號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)同合作來實現(xiàn),除了考慮系統(tǒng)安全性以外,還要考慮投資的成本、運行的經(jīng)濟性。更多資訊可以杭州光束防雷
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