0 引言

在煉油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用了大量智能化、自動(dòng)化儀器儀表，可以對(duì)生產(chǎn)工藝流程進(jìn)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(guò)電壓故障，造成儀器儀表失靈無(wú)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(duì)儀表設(shè)備造成的損壞。

1 自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷的必要性

自動(dòng)化儀表設(shè)備由很多特殊的自動(dòng)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(chǎng)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(duì)工作人員的生命安全造成威脅，因此必須對(duì)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?jiǎng)澐譃橹睋衾住⒏袘?yīng)雷兩類，從兩者對(duì)儀器損壞程度來(lái)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(dá)到 10~80 kA，通過(guò)巨大的熱電輻射和電磁機(jī)械效應(yīng)對(duì)構(gòu)筑物造成破壞的

過(guò)程?，F(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備及電纜線路遭受到直擊雷破壞，幾乎都會(huì)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(diǎn)的現(xiàn)象就是感應(yīng)雷的產(chǎn)生方式。感應(yīng)電壓會(huì)通過(guò)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(dòng)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(shí)，很容易發(fā)生雷擊現(xiàn)象。同時(shí)煉油化工企業(yè)生產(chǎn)年限較長(zhǎng)，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(jìn)一步影響到雷電流放，當(dāng)接地電阻大于 10 Ω 時(shí)，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(cè)控線路外殼大都進(jìn)行了接地并敷設(shè)金屬線槽處理，可以起到有效防護(hù)效果。但從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，金屬線槽易脫落，無(wú)法形成電氣通路，導(dǎo)致雷擊發(fā)生時(shí)直接穿過(guò)外殼測(cè)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(huì)在雷擊作用下?lián)p壞儀表甚至整個(gè)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(duì)策及防雷技術(shù)探析

2.1 雷電防護(hù)等級(jí)劃分

自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)可用雷電計(jì)算評(píng)估法進(jìn)行分級(jí)，也可結(jié)合當(dāng)?shù)啬昀妆┤諗?shù)進(jìn)行分級(jí)，但由于年雷擊次數(shù)和強(qiáng)度是概率的隨機(jī)性，需要結(jié)合表 1 所示被保護(hù)系統(tǒng)的重要程度及綜合評(píng)估法進(jìn)行雷電防護(hù)等級(jí)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(jì)而定。根據(jù)要求，**防護(hù)等級(jí)需要實(shí)行防雷工程，二級(jí)防護(hù)等級(jí)需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況實(shí)行關(guān)鍵儀表的防雷工程。

2.2 化工裝置儀表系統(tǒng)常見(jiàn)防雷技術(shù)

1）電涌保護(hù)器及接閃器設(shè)置。對(duì)防雷格柵進(jìn)行周期性檢查，同時(shí)針對(duì)浪涌保護(hù)氣設(shè)備的使用情況進(jìn)行分析，通過(guò)儀表設(shè)備與接地線之間并聯(lián)電涌保護(hù)器

SPD，遭受雷擊時(shí)電涌保護(hù)器電阻瞬間較低使電路接近短路，將雷擊分流至大地進(jìn)行設(shè)備保護(hù)。保障儀表設(shè)備使用穩(wěn)定，并及時(shí)對(duì)保護(hù)器進(jìn)行更新檢測(cè)，尤其是雷雨季節(jié)加強(qiáng)設(shè)備檢測(cè)出具檢測(cè)報(bào)告，確保實(shí)際使用過(guò)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(guò)引下線等將雷擊流向大地泄放，對(duì)一般設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

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(guò)周期性設(shè)備檢修維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀表設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的潛在線路故障，出現(xiàn)銜接接觸**問(wèn)題及時(shí)處理；**，完善儀表設(shè)備的接地工作，對(duì)裸漏脫落金屬線槽重新焊接修復(fù)或及時(shí)更換；第三，當(dāng)涉及到自控系統(tǒng)中多設(shè)備點(diǎn)位接地處理時(shí)，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(yùn)行；*后，要及時(shí)記錄監(jiān)控系統(tǒng)電流、電壓強(qiáng)度，確?？刂圃诤侠矸秶畠?nèi)，保障儀表設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)。

3）信號(hào)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(shí)現(xiàn)電信號(hào)傳輸工作，因此在分析防雷技術(shù)舉措時(shí)，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(diǎn)做法：**，通過(guò)構(gòu)筑金屬材質(zhì)保護(hù)箱的方式，屏蔽外界電磁干擾，要求做好保護(hù)箱的接地工作；**，通過(guò)對(duì)懸掛式儀表設(shè)備進(jìn)行接地處理方式，進(jìn)行電磁信號(hào)屏蔽工作；第三，對(duì)電磁信號(hào)回路、電源回路進(jìn)行屏蔽，通過(guò)將上述電纜、集成電路等的回路設(shè)計(jì)成金屬的屏蔽層電纜線路，實(shí)現(xiàn)屏蔽效果，同時(shí)需要做好線路接地工作。

2.3 防雷措施應(yīng)用實(shí)例某煉化企業(yè)因所處地勢(shì)較高雷暴頻次高，平均雷暴日達(dá)到 86.5 d/a 且強(qiáng)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(yùn)行。因此從主機(jī)、機(jī)柜**現(xiàn)場(chǎng)儀表全方面進(jìn)行了系統(tǒng)防雷技術(shù)方案設(shè)計(jì)。

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

2）現(xiàn)場(chǎng)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(jī)柜進(jìn)線處安設(shè)浪涌保護(hù)器組塊，外部電纜線路經(jīng)該組塊保護(hù)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)接。

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

3 自動(dòng)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(jì)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(shí)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(jì)原理。

  在對(duì)煉油化工企業(yè)儀表設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)維護(hù)過(guò)程中，需要注意將多余引線及時(shí)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(shí)檢查廢棄、備用電纜線路，尤其是對(duì)裸漏在外電纜線路及時(shí)拆除，避免電纜線路引入雷電對(duì)儀表設(shè)備造成損壞，對(duì)腐蝕銹蝕嚴(yán)重電纜盒蓋進(jìn)行及時(shí)更換處理，避免電纜線路受感應(yīng)雷的影響。同時(shí)，對(duì)多點(diǎn)接地線路兩接地點(diǎn)之間要求間隔小于 20 m。

3.2 自動(dòng)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(duì)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(jìn)行儀表布置安裝時(shí)，盡量不要安裝在頂部形成接閃體，接地線不易過(guò)長(zhǎng)，盡量采用直線敷設(shè)形式，減少雷擊流泄放路徑。