0 引言

在煉油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中使用了大量智能化、自動化儀器儀表，可以對生產(chǎn)工藝流程進行監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率。但這些儀表同樣更容易受到電磁干擾的

影響，尤其是在雷電天氣下很容易發(fā)生過電壓故障，造成儀器儀表失靈無法發(fā)揮正常功能，影響到煉油化工企業(yè)的生產(chǎn)。因此需要構(gòu)筑一套完善的防雷系統(tǒng)工程，應(yīng)用防雷技術(shù)消除雷電危害，減少雷擊對儀表設(shè)備造成的損壞。

1 自動化儀表系統(tǒng)防雷的必要性

自動化儀表設(shè)備由很多特殊的自動化元件組成，抗雷擊和防靜電能力很差，在雷雨天氣雷擊作用下很容易導(dǎo)致現(xiàn)場儀表設(shè)備發(fā)生不同程度損壞，嚴(yán)重影響

到化工企業(yè)正常生產(chǎn)工作，甚至引發(fā)火災(zāi)等重大安全事故，甚至對工作人員的生命安全造成威脅，因此必須對防雷措施具備足夠的重視度[1]。

1.1 雷擊的類型劃分

雷擊主要劃分為直擊雷、感應(yīng)雷兩類，從兩者對儀器損壞程度來看：

1）直擊雷是雷雨天氣下空氣中電荷以閃電形式直接擊中構(gòu)筑物，直擊雷電流達到 10~80 kA，通過巨大的熱電輻射和電磁機械效應(yīng)對構(gòu)筑物造成破壞的

過程。現(xiàn)場儀表設(shè)備及電纜線路遭受到直擊雷破壞，幾乎都會發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。

2）感應(yīng)雷是在雷電脈沖釋放的瞬間產(chǎn)生出的電壓大小相同的感應(yīng)脈沖電壓，造成靠近物體帶點的現(xiàn)象就是感應(yīng)雷的產(chǎn)生方式。感應(yīng)電壓會通過導(dǎo)體迅速

傳輸?shù)絻x表設(shè)備，造成儀表系統(tǒng)損壞，儀表設(shè)備遭受的大部分雷擊損壞都是由于感應(yīng)雷引起的。

1.2 雷擊是造成自動化儀表設(shè)備損壞的關(guān)鍵因素

1）煉油化工企業(yè)土壤環(huán)境潮濕，地下引線腐蝕、銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，地下引線接觸電阻較大，在遭受到雷雨天氣時，很容易發(fā)生雷擊現(xiàn)象。同時煉油化工企業(yè)生產(chǎn)年限較長，避雷塔、避雷針年久失修，造成引下線銹蝕情況嚴(yán)重，加上土壤中賦存大量滲漏原油，土壤電阻率不斷升高，進一步影響到雷電流放，當(dāng)接地電阻大于 10 Ω 時，將超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，也更易引發(fā)雷擊事件。

2）控制室測控線路外殼大都進行了接地并敷設(shè)金屬線槽處理，可以起到有效防護效果。但從實際應(yīng)用效果來看，金屬線槽易脫落，無法形成電氣通路，導(dǎo)致雷擊發(fā)生時直接穿過外殼測控線路外殼屏蔽層，高壓電觸使線路電位積聚升高，損壞設(shè)備。同樣操作室中大多數(shù)電纜屏蔽層未接地處理，也會在雷擊作用下?lián)p壞儀表甚至整個操作系統(tǒng)，其中廢棄或裸露在外的備用電纜線路，也是發(fā)生雷擊事件的重要渠道。

2 預(yù)防雷電具體對策及防雷技術(shù)探析

2.1 雷電防護等級劃分

自動化儀表系統(tǒng)的雷電防護等級可用雷電計算評估法進行分級，也可結(jié)合當(dāng)?shù)啬昀妆┤諗?shù)進行分級，但由于年雷擊次數(shù)和強度是概率的隨機性，需要結(jié)合表 1 所示被保護系統(tǒng)的重要程度及綜合評估法進行雷電防護等級劃分，其中儀表設(shè)備所在地的年平均雷暴日需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蟛块T資料統(tǒng)計而定。根據(jù)要求，**防護等級需要實行防雷工程，二級防護等級需要結(jié)合實際生產(chǎn)情況實行關(guān)鍵儀表的防雷工程。

2.2 化工裝置儀表系統(tǒng)常見防雷技術(shù)

1）電涌保護器及接閃器設(shè)置。對防雷格柵進行周期性檢查，同時針對浪涌保護氣設(shè)備的使用情況進行分析，通過儀表設(shè)備與接地線之間并聯(lián)電涌保護器

SPD，遭受雷擊時電涌保護器電阻瞬間較低使電路接近短路，將雷擊分流至大地進行設(shè)備保護。保障儀表設(shè)備使用穩(wěn)定，并及時對保護器進行更新檢測，尤其是雷雨季節(jié)加強設(shè)備檢測出具檢測報告，確保實際使用過程中設(shè)備發(fā)揮良好性能。同樣接閃器設(shè)備包括避雷針、避雷網(wǎng)等結(jié)構(gòu)，也是與引下線或接地體相連，在雷擊作用下接閃器自身通過引下線等將雷擊流向大地泄放，對一般設(shè)備進行保護。

2）儀表系統(tǒng)接地。做好儀表設(shè)備的接地工作，主要包括以下幾方面內(nèi)容：**，通過周期性設(shè)備檢修維護工作，及時發(fā)現(xiàn)儀表設(shè)備運行過程中的潛在線路故障，出現(xiàn)銜接接觸**問題及時處理；**，完善儀表設(shè)備的接地工作，對裸漏脫落金屬線槽重新焊接修復(fù)或及時更換；第三，當(dāng)涉及到自控系統(tǒng)中多設(shè)備點位接地處理時，尤其是儀表設(shè)備與 DCS 設(shè)備外殼之間應(yīng)絕緣處理，避免與 DCS 設(shè)備之間形成電位差，影響設(shè)備正常運行；*后，要及時記錄監(jiān)控系統(tǒng)電流、電壓強度，確?？刂圃诤侠矸秶畠?nèi)，保障儀表設(shè)備平穩(wěn)運行狀態(tài)。

3）信號電纜及儀表設(shè)備屏蔽層。由于煉油化工企業(yè)儀表設(shè)備需要借助電纜、集成電路或一些半導(dǎo)體元器件，實現(xiàn)電信號傳輸工作，因此在分析防雷技術(shù)舉措時，就需要考慮到電磁脈沖輻射造成的影響，完善儀表設(shè)備電磁屏蔽工作。主要有以下幾點做法：**，通過構(gòu)筑金屬材質(zhì)保護箱的方式，屏蔽外界電磁干擾，要求做好保護箱的接地工作；**，通過對懸掛式儀表設(shè)備進行接地處理方式，進行電磁信號屏蔽工作；第三，對電磁信號回路、電源回路進行屏蔽，通過將上述電纜、集成電路等的回路設(shè)計成金屬的屏蔽層電纜線路，實現(xiàn)屏蔽效果，同時需要做好線路接地工作。

2.3 防雷措施應(yīng)用實例某煉化企業(yè)因所處地勢較高雷暴頻次高，平均雷暴日達到 86.5 d/a 且強度大，儀表設(shè)備遭雷擊異常故障情況經(jīng)常出現(xiàn)，嚴(yán)重影響到儀表控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行。因此從主機、機柜**現(xiàn)場儀表全方面進行了系統(tǒng)防雷技術(shù)方案設(shè)計。

1）系統(tǒng)主機及機柜進行工作地和保護地引線劃分，并分別連接至總地排。

2）現(xiàn)場儀表設(shè)備設(shè)置浪涌模塊，分支電纜敷設(shè)內(nèi)屏蔽層。

3）機柜進線處安設(shè)浪涌保護器組塊，外部電纜線路經(jīng)該組塊保護后再進行轉(zhuǎn)接。

通過上述系統(tǒng)化防雷工作，儀表設(shè)備投產(chǎn)一年以來，尚未出現(xiàn)雷擊故障，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀態(tài)平穩(wěn)。

3 自動化儀表系統(tǒng)防雷指導(dǎo)建議

3.1 控制室施工方案設(shè)計要求儀表控制室按二類防雷建筑布置避雷網(wǎng)、引下線以及電氣接地裝置等，保證控制室綜合接地電阻低于4 Ω，同時確保儀表設(shè)備可以就地連接至主接地系統(tǒng)，避免電位差及地電流干擾，一種網(wǎng)型結(jié)構(gòu)接地排設(shè)計原理。

  在對煉油化工企業(yè)儀表設(shè)備進行定期檢測維護過程中，需要注意將多余引線及時拆除，避免因引線引流發(fā)生漏電事故。應(yīng)用高質(zhì)量引線并科學(xué)規(guī)范使用

引線，可有效避免發(fā)生漏電事故。及時檢查廢棄、備用電纜線路，尤其是對裸漏在外電纜線路及時拆除，避免電纜線路引入雷電對儀表設(shè)備造成損壞，對腐蝕銹蝕嚴(yán)重電纜盒蓋進行及時更換處理，避免電纜線路受感應(yīng)雷的影響。同時，對多點接地線路兩接地點之間要求間隔小于 20 m。

3.2 自動化儀表設(shè)備安裝

1）確保煉化裝置儀表設(shè)備與主接地系統(tǒng)連接良好，可有效杜絕因雷擊感應(yīng)脈沖造成的地面設(shè)備與儀表間電位差，對儀表設(shè)備造成雷擊損壞；

2）保證雷擊流的迅速接地泄放，進行儀表布置安裝時，盡量不要安裝在頂部形成接閃體，接地線不易過長，盡量采用直線敷設(shè)形式，減少雷擊流泄放路徑。