化工廠電氣系統(tǒng)與防雷技術(shù)探討

趙偉

摘要：當(dāng)今計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，化工企業(yè)同樣引入基于計算機技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)，大量先進(jìn)的科技儀器儀表應(yīng)用到化工現(xiàn)場。關(guān)注雷電對電氣自動化系統(tǒng)及其儀器儀表的破壞及干擾問題，并提出一些防雷措施。

關(guān)鍵詞：化工；電氣系統(tǒng)；雷電

高科技精密電子儀器的廣泛應(yīng)用，在測量、分析、監(jiān)控等各方面發(fā)揮著愈加關(guān)鍵的作用，促進(jìn)自動化控制系統(tǒng)的自動化進(jìn)程向智能化方向發(fā)展。但是，在電 氣設(shè)備大量應(yīng)用過程中，其自身較弱的防干擾能力，使其在一些行業(yè)的使用防護面臨一些困難，如在化工企業(yè)中，雷電影響會干擾和破壞電氣設(shè)備，同時也帶來巨大的安全隱患。

雷電根據(jù)其產(chǎn)生的機理，分為感應(yīng)雷和直擊雷。感應(yīng)雷在雷電發(fā)生時，會產(chǎn)生強烈的電磁脈沖場，對附近的電子儀器儀表造成干擾，嚴(yán)重可使其失靈。直擊雷屬于雷電直接擊中地表建筑物、設(shè)備或動植物，放電瞬間產(chǎn)生強大電流通過擊中物，造成巨大破壞，甚至奪走生命?；S電氣自動控制系統(tǒng)電子化水平和自動化程度較高，裝備大量電子儀器儀表，雷擊極易對其造成巨大破壞。

1 雷電對化工廠的危害

1.1 直接的雷電攻擊毀壞

雷電是一種自然現(xiàn)象，雷電攜帶巨大的能量，一直對人類社會造成困擾和威脅。對化工廠而言，直擊雷的危害是非常巨大的，對電氣系統(tǒng)的直接破壞和強大的電磁干擾。直擊雷可以直接對化工廠建筑產(chǎn)生破壞，強烈的脈沖干擾電氣系統(tǒng)及電子設(shè)備的正常工作，使系統(tǒng)失靈，工廠監(jiān)控失去作用，從而很有可能間接造成更大的破壞。雷電攜帶大量的電荷，一旦擊打到電氣設(shè)備，會將強電流注入電氣管線，瞬時高壓電流，會直接打爆電氣設(shè)備，直接破壞整個電氣系統(tǒng)。

1.2 強烈的電磁脈沖干擾

在打雷的瞬間，形成一股強大的瞬時電流，該電流會形成極強的脈沖電磁場，超強的電磁波，會將在其影響范圍內(nèi)的電氣設(shè)備完全籠罩，改變和破壞設(shè)備，設(shè)備出現(xiàn)不可預(yù)知的錯誤信號，發(fā)出錯誤指令等，形成更大的安全隱患。

2 化工廠防雷措施

2.1 良好接地

預(yù)防雷電破壞的重要手段之一就是良好的接地保護。實踐證明，化工廠的電氣系統(tǒng)及其儀器設(shè)備良好接地之后，能夠有效預(yù)防雷電破壞。電氣控制系統(tǒng)是比較特殊的弱電線路系統(tǒng)，當(dāng)雷電出現(xiàn)時，系統(tǒng)會處于極高的電位，如果強電線路與控制系統(tǒng)線路距離不夠，會形成高電位差，而對電氣系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。所以，在布置線路時，要將計算機控制系統(tǒng)與地網(wǎng)控制系統(tǒng)保持足夠的安全距離，同時，電氣系統(tǒng)選擇屏蔽和高質(zhì)量的絕緣加以保護。因此，在化工廠的接地設(shè)計中，要區(qū)別對待建筑物接地、強電控制系統(tǒng)接地和電氣控制系統(tǒng)接地，從而進(jìn)行合理有效的安排布置接地。電氣系統(tǒng)的避雷接地、電器安全接地、交直流接地統(tǒng)一為一個接地裝置，如有特殊的需要單獨接地的，在兩個接地網(wǎng)之間要連接起來，防止產(chǎn)生接地電位差。

2.2 有效采用電磁屏蔽措施

化工廠的電氣和控制系統(tǒng)線纜，在走線過程中，都要布置在特定的線槽內(nèi)，并在合適的地方，將槽盒用金屬片連接一下，這是為了屏蔽雷電產(chǎn)生的電磁脈沖影響。雷電攻擊線槽時，線槽內(nèi)的線纜不受影響和破壞。在化工廠建設(shè)時，有意識的將電氣系統(tǒng)線路與建筑物的門窗、墻體鋼筋結(jié)構(gòu)連接，從而形成一個巨大的避雷網(wǎng)絡(luò)，增強電氣系統(tǒng)的抗雷擊能力，有效避免電氣系統(tǒng)因為雷擊破壞造成可能的失效或嚴(yán)重破壞。對一些特殊的儀器儀表，也要進(jìn)行接地的避雷保護措施，現(xiàn)在很多儀器也帶有屏蔽線，以便保護設(shè)備。

2.3 使用浪涌保護器

所謂浪涌，是指在設(shè)備啟動瞬間，會有較大的電流涌向用電設(shè)備，這個瞬時強電流對設(shè)備的沖擊，會影響設(shè)備的正常運營，甚至損壞設(shè)備。應(yīng)當(dāng)在電氣系統(tǒng)及其設(shè)備中，廣泛使用SPD。當(dāng)感應(yīng)電流進(jìn)入信號線中，SPD可以有效抑制線路電壓，防止設(shè)備受到高壓沖擊而損壞，將設(shè)備電壓控制在安全范圍內(nèi)，發(fā)揮很好的防雷作用。在電氣系統(tǒng)中，尤其配電系統(tǒng)和電子儀表之間，都要使用SPD裝置，避免在控制系統(tǒng)啟動時，產(chǎn)生外界電流進(jìn)入而干擾系統(tǒng)。在化工廠電氣系統(tǒng)中，選擇電位連接的方式，避免電磁場干擾，形成一個巨大的避雷網(wǎng)，保護控制系統(tǒng)，有效防止雷擊影響和破壞。

2.4 多級防護保護弱電系統(tǒng)

從電磁兼容能力來看，防雷技術(shù)應(yīng)當(dāng)分為幾個層級。比如最外層，該層是直接面對雷擊的圈層，主要由大型的避雷裝置抵擋，如建筑物的避雷針。依次內(nèi)推到抗雷最弱，需要嚴(yán)加防護的層級，即電氣控制系統(tǒng)。這樣將防雷保護分為幾個層級，層層削弱雷電的威力。根據(jù)控制系統(tǒng)和電子設(shè)備的不同功能和需要的保護程度，劃分保護等級。這樣，從單一的防護到多層級防護，分為防直擊雷、防感應(yīng)雷擊、防接地電位差反擊和操作瞬間電泳影響。

綜上，對于防雷設(shè)備，必須做到有效的良好接地，是確保防雷效果的關(guān)鍵。接地的等電位連接是防雷保護措施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。兩個主要實現(xiàn)方式：其一，建立完整的標(biāo)準(zhǔn)獨立接地系統(tǒng)，并與大樓主結(jié)構(gòu)鋼筋良好連接；其二，防雷器和裝置的質(zhì)量和規(guī)范的安裝。

3 結(jié)語

化工廠自動控制系統(tǒng)的雷電危害主要就是電磁脈沖和雷電。在化工廠自動化系統(tǒng)建設(shè)中，要采取合理的避雷措施和裝置，如接地、屏蔽或者SPD等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)當(dāng)有針對性的研究更加有效的避雷技術(shù)和裝備，更加有效的保護化工廠的電氣系統(tǒng)，保護化工廠的安全生產(chǎn)運營，提高自動化設(shè)備的安全運行水平。

參考文獻(xiàn)

[1]金四華.化工企業(yè)防雷風(fēng)險評佑及對策研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2016.

[2]石凱文.石油化工系統(tǒng)中常見雷擊危害防治措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，14：186-187.

[3]陳云川.石油化工中工程質(zhì)量監(jiān)督研究[J].2015，（18）.