油庫(kù)854油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的雷擊分析

摘 要：自從今年4月份以來(lái)，我所在單位的某油庫(kù)854油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)CLO Plus芯片卡件屢次遭受雷擊，致使人機(jī)界面數(shù)據(jù)顯示錯(cuò)誤，無(wú)形之中加大了作業(yè)值班組的風(fēng)險(xiǎn)壓力，給該油庫(kù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)作帶來(lái)了極大的不便。如下為854油罐自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)信號(hào)簡(jiǎn)化流程圖，我們將從防靜電感應(yīng)雷擊保護(hù)措施方面來(lái)分析CLO Plus芯片卡件可能遭受的雷擊途徑以及改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：油庫(kù) 油罐 雷擊分析

中圖分類號(hào)：TE978 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0066-02

（圖1）靜電感應(yīng)，也稱電容性耦合。以圖2為例說(shuō)明自控CLO PLUS設(shè)備可能遭受的電容性耦合侵害途徑（此時(shí)只考慮電容性耦合）。

圖2中，雷電通道與CLO PLUS設(shè)備與854液位變送器間信號(hào)線發(fā)生電容性耦合，信號(hào)線上的感應(yīng)電流雙向傳播，流經(jīng)各自設(shè)備后分別通過(guò)PE1與PE2流入大地，對(duì)此，我們可以建立一個(gè)電路模型來(lái)大致分析受感應(yīng)導(dǎo)體承受的感應(yīng)電壓，為方便起見(jiàn)，只選擇CLO PLUS設(shè)備來(lái)建立如圖3電路模型：把雷電通道比作噪聲導(dǎo)體，把雷電通道與受感應(yīng)信號(hào)線間電容用CS來(lái)表示，RL為受感應(yīng)設(shè)備CLO PLUS接地總電阻值，CL為其對(duì)地電容，US代表雷電通道對(duì)地電壓，Un即為受感應(yīng)設(shè)備CLO PLUS與地電壓值。

將圖2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為圖4后，很容易得到

當(dāng)噪聲電壓的頻率較低時(shí)，阻抗RL遠(yuǎn)小于CL和Cs的阻抗時(shí)，

當(dāng)噪聲電壓的頻率較高時(shí)，阻抗RL遠(yuǎn)大于CL和Cs的阻抗時(shí)，

由（2）與（3）式可知，受侵害設(shè)備所遭受的電容性雷擊大小正比于雷電噪聲電壓Us，雷電噪聲頻率f，雷電通道與信號(hào)線間電容Cs，受侵害設(shè)備對(duì)地阻抗RL。一般雷電噪聲電壓Us，雷電噪聲頻率f往往不可控，結(jié)合實(shí)際并考慮我們機(jī)場(chǎng)油庫(kù)CLO PLUS系統(tǒng)設(shè)備，可以考慮以下三個(gè)措施來(lái)盡量降低CLO PLUS系統(tǒng)遭受的電感性雷擊。

（1）盡量減小CLO PLUS設(shè)備的接地阻抗RL，由R=ρL/S可知，CLO PLUS接地阻抗應(yīng)盡量短，在規(guī)范允許內(nèi)適當(dāng)粗一點(diǎn)。

（2）盡量減小雷電通道與信號(hào)線間電容Cs，由C=ΞS/4лkD可得，應(yīng)增大雷電通道與信號(hào)線間距離D來(lái)減小其電容，實(shí)際做法可將電源線與控制系統(tǒng)信號(hào)線分開(kāi)鋪設(shè)，尤其是高建筑物（油庫(kù)區(qū)高桿燈、安保系統(tǒng)攝像頭）電源線最好與854液位傳送信號(hào)線分開(kāi)鋪設(shè)。

（3）由于高頻信號(hào)容易產(chǎn)生耦合，因此高頻信號(hào)宜與低頻信號(hào)線分開(kāi)鋪設(shè)，油庫(kù)安保系統(tǒng)視頻信號(hào)線即為高頻信號(hào)線，宜與854液位傳送信號(hào)線分開(kāi)鋪設(shè)。

另外，由于條件的限制，以上辦法難以做到萬(wàn)無(wú)一失，實(shí)際還可采用屏蔽信號(hào)線的辦法來(lái)達(dá)到減小電容性耦合侵害的目的，如圖5所示，當(dāng)受感應(yīng)信號(hào)線的外層包了屏蔽層后，上面所述的感應(yīng)的噪聲電壓Un便作用在屏蔽層上。

（1）如果屏蔽層不接地，受感應(yīng)信號(hào)線和屏蔽層之間的分布電容Ces上沒(méi)有電流，則受感應(yīng)導(dǎo)體上接受到的噪聲電壓就是屏蔽體上所感應(yīng)的噪聲電壓。

（2）如果屏蔽體接地，因?yàn)槠帘螌由系碾妷簽榱?，所以受感?yīng)信號(hào)線上的噪聲電壓也為零。

由于受感應(yīng)導(dǎo)線不可能全部封閉在屏蔽體內(nèi)（包括導(dǎo)體兩端外露和編織屏蔽層的空隙），所以實(shí)際情況要復(fù)雜一些。為了獲得良好的電場(chǎng)屏蔽，需要做到以下幾點(diǎn)。

（1）最大限度的減小信號(hào)線延伸到屏蔽之外部分的長(zhǎng)度。

（2）為屏蔽層提供一個(gè)良好的接地，從這點(diǎn)上我們可以得到啟發(fā)，即檢查油庫(kù)庫(kù)區(qū)與自控樓所有鎧裝電纜是否已接地。