石化企業(yè)供電系統(tǒng)弱電的防雷和保護(hù)

【摘 要】隨著大慶石化公司不斷發(fā)展壯大弱電和強(qiáng)電相輔相成密不可分，受雷電襲擊的后果可能是整個系統(tǒng)的運(yùn)行中斷、重要數(shù)據(jù)丟失，造成無法彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)損失。弱電設(shè)備的防雷問題是一個綜合性的工程，工廠弱電系統(tǒng)的安全運(yùn)行對企業(yè)來說，尤其是大型的綜合企業(yè)非常重要，企業(yè)供電的可靠性、連續(xù)性和安全性要求性很高，減少雷電對弱電系統(tǒng)的損壞，防患于未然、勢在必行。

【關(guān)鍵詞】弱電系統(tǒng)；防雷；保護(hù)

一、雷電對弱電系統(tǒng)的沖擊

雷電波入侵智能建筑的形式有兩種，一種是直擊雷，另一種是感應(yīng)雷。一般來說，直擊雷擊中智能樓宇內(nèi)的電子設(shè)備的可能性很小，通常不必安裝防護(hù)直擊雷的設(shè)備。感應(yīng)雷即是由雷閃電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場變化與導(dǎo)體感應(yīng)出的過電壓，過電流形成雷擊。感應(yīng)雷入侵電子設(shè)備及計算機(jī)系統(tǒng)主要有以下三條途徑：雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵；由交流供電電源線路入侵；由通信信號線路入侵。不管是通過哪種途徑入侵形式，都會使電子設(shè)備及計算機(jī)系統(tǒng)受到不同程度的損壞或嚴(yán)重干擾。

以弱電系統(tǒng)的防雷而言，除雷電直擊外，最具有破壞作用的是二次效應(yīng)，也就是靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷，由于雷電具有高電位、大沖擊電流、瞬時性的特點，強(qiáng)大的閃電產(chǎn)生靜電場、交變電磁場和電磁輻射，以雷電波侵入、地電位反擊等形成雷電電磁脈沖，產(chǎn)生強(qiáng)大的變電磁場、使周圍的金屬產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流。信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體(傳輸線等)受到這些干擾信號的影響，會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。

二、弱電系統(tǒng)防雷保護(hù)設(shè)計

防雷系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足的原則：保護(hù)器不影響被保護(hù)設(shè)備的正常工作；雷擊產(chǎn)生沖擊波時，所采用的防護(hù)器件應(yīng)有低阻抗，將沖擊電流直接導(dǎo)入大地而不產(chǎn)生危險的沖擊對地電位差；防護(hù)器件應(yīng)有較高的承受沖擊能量的能力，并有規(guī)范的接地系統(tǒng)。為了防止雷電產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓和過電流，在所有監(jiān)控設(shè)備的電源線入口、信號線連接的設(shè)備兩端均安裝相應(yīng)的避雷器。

防雷系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)是GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，QX3－2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》D562《建筑物、構(gòu)筑物防雷設(shè)施安裝》，GB7450-87《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則》，GA173-1998《計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器》，VDE0675《過電壓保護(hù)器》的GB50174-93《電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范。

弱電防雷的綜合因素，要求將外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置統(tǒng)一考慮，著眼于全方位的雷電綜合防護(hù)，把機(jī)房建筑物的防雷、雷電電磁脈沖（LEMP）防護(hù)、設(shè)備防雷、電源系統(tǒng)防雷、線路防雷、接地系統(tǒng)、保護(hù)裝置等綜合因素考慮在內(nèi)。建筑群子系統(tǒng)，設(shè)備間子系統(tǒng)，管理子系統(tǒng)，垂直干線子系統(tǒng)和水平干線子系統(tǒng)的工作區(qū)子系統(tǒng)各系統(tǒng)之間的綜合關(guān)系，任何方面的遺漏帶來的危害都是不能低估的。

在雷擊發(fā)生時，產(chǎn)生巨大瞬變電磁場，在1KM范圍內(nèi)的金屬環(huán)路，如網(wǎng)絡(luò)、信號及通訊金屬連線等都會感應(yīng)到雷擊，將會影響網(wǎng)絡(luò)、信號及通訊系統(tǒng)的正常運(yùn)行甚至徹底破壞系統(tǒng)

三、弱電系統(tǒng)防雷原則和保護(hù)器選擇

多級分級保護(hù)原則，根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能及不同受保護(hù)程序和所屬保護(hù)層確定防護(hù)要點作分類保護(hù)；根據(jù)雷電危害可能侵入的電氣路徑，實現(xiàn)對各系統(tǒng)從電源線到數(shù)據(jù)通信線等進(jìn)行多級、多層次的保護(hù)。外部無源保護(hù)，在0級保護(hù)區(qū)即外部作無源保護(hù)，主要有避雷針（網(wǎng)、線、帶）和接地裝置（接地線、地極）。保護(hù)原理：當(dāng)雷云放電接近地面時，它使地面電場發(fā)生畸變。在避雷針（線）頂部，形成局間電場強(qiáng)度畸變，以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，引導(dǎo)雷電向避雷針（線）放電，再通過接地引下線，接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免受雷擊。

內(nèi)部防護(hù)，電源部分防護(hù)，雷電侵害主要是通過供電線路侵入?！半娫捶览灼鳌辈⒔釉陔娏€路上，可遏制瞬態(tài)過電壓和泄放浪涌電流。從總進(jìn)線到用電設(shè)備端通常配置三級防護(hù)，經(jīng)過逐級限壓和放電，逐步消除雷電能量，保證用電設(shè)備的安全。過電壓保護(hù)按國家規(guī)范應(yīng)分三部分：建議在高壓變壓器后端到樓宇總配電盤間的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加避雷器，作為第一級保護(hù)；在總配電盤至樓層配電箱間電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加裝避雷器，作為第二級保護(hù)；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對地加裝避雷器，作為第三級保護(hù)。信號部分保護(hù)，對于各類信號系統(tǒng)，應(yīng)分為粗保護(hù)和精細(xì)保護(hù)。粗保護(hù)量級跟據(jù)所屬保護(hù)區(qū)的級別確定，精細(xì)保護(hù)要根據(jù)電子設(shè)備的敏感度來進(jìn)行確定?！靶盘柗览灼鳌苯尤胄盘柧€路后，一方面要能切斷雷電進(jìn)入設(shè)備的通路，同時要能迅速對地放電，另一方面要能確保在正常狀態(tài)下，通過防雷器的信號不受損害，使設(shè)備能正常工作。接地處理，在計算機(jī)房及各類弱電機(jī)房的建設(shè)中，一定要求有一個良好的接地系統(tǒng)，因所有防雷設(shè)備都需要通過接地系統(tǒng)把雷電流泄入大地，從而保護(hù)設(shè)備和人身安全。如果機(jī)房接地系統(tǒng)做得不好，不但會引起設(shè)備故障，燒壞元器件，嚴(yán)重的還將危害工作人員的生命安全。

四、弱電系統(tǒng)防雷措施

多級防電源防雷措施：一級防雷，作為系統(tǒng)電源進(jìn)線端的主級三合一防雷器，在雷擊多發(fā)地帶至少應(yīng)有100-160KA的通流容量，可將數(shù)萬甚至數(shù)十萬伏的雷擊過電壓到數(shù)千伏，防雷器可并聯(lián)安裝在廠房總配電柜內(nèi)的電源進(jìn)線處或配電房低壓輸出端。二級電源防雷，UPS電源防雷器，對通過電源初級防雷器的雷電能量進(jìn)一步泄放，可將幾千伏的過電壓進(jìn)一步到1點幾千伏，雷電多發(fā)地帶需要具有40KA的通流容量，防雷器可并聯(lián)安裝在UPS處。三級防雷系統(tǒng)，即用電設(shè)備的末級防雷，現(xiàn)代的電子設(shè)備都使用很多的集成電路和精密的元件，這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，由經(jīng)過一級防雷而進(jìn)入設(shè)備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對后接設(shè)備造成很大的沖擊，并導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

針對監(jiān)控設(shè)備，由于供電、控制及信號線路電壓等級低，而很多設(shè)備又是安裝在室外等特點，一般都采用在設(shè)備前安裝三合一防雷裝置并有效接地。聯(lián)合接地時接地電阻值取弱點系統(tǒng)和防雷系統(tǒng)要求的最小值，比如防雷系統(tǒng)要求小于10歐姆，弱點系統(tǒng)要求小于4歐姆，聯(lián)合接地就取小于4歐姆。防雷系統(tǒng)要求小于1歐姆，弱點系統(tǒng)要求小于4歐姆，聯(lián)合接地就取小于1歐姆。工廠配電網(wǎng)中性點電阻接地方式的可行性，中性點電阻接地方式有效地解決了單相接地過電壓問題。但化工系統(tǒng)的配電網(wǎng)，不是過去的單電源的輻射系統(tǒng)或樹形系統(tǒng)，而是雙電源供電系統(tǒng)。因此，提高供電可靠性就不再單靠要求帶單相接地故障運(yùn)行幾個小時來保證，而是靠BZT裝置和短時停電再啟動技術(shù)來保證。BZT及“智能型快速切換裝置”裝置是保證系統(tǒng)可靠性的重要技術(shù)手段，石化系統(tǒng)的配電網(wǎng)中幾乎百分之百使用，起到了很好效果。屏蔽防雷措施的目的是阻擋空間電磁波感應(yīng)、過電壓以及磁場能量侵入被保護(hù)的通信設(shè)備，起到抑制、消除電磁場的干擾和危害。隔離措施，由弱電自動化裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)中必須解決好接口信號的隔離，抑制傳輸過程中產(chǎn)生的各種干擾，才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。