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儀表系統防雷風險

來源:德恩拓 發布時間:2013-12-2 9:22:47

國內目前在設計石油化工儀表系統時,基本上沒有考慮防雷問題,但國外在這方面已經有了近20 年的研究和使用經驗。國內一些石油化工廠常常因為遭受雷擊,使控制系統癱瘓,造成裝置停車,經濟損失巨大。于是,采取了一些補救的防雷措施,主要是采取分流法,就是在儀表系統的信號或通訊回路以及系統的供電電源部分采用浪涌保護器SPDSurge ProtecTIveDevice),用以限制瞬態過電壓和分走浪涌電流。但一個SPD 只能為回路的某部分提供保護;例如,一個安裝在DCS 控制室的SPD只能對DCS的卡件通道提供保護;一個安裝在現場變送器輸出的SPD只能對變送器提供保護。如果所有的I/O通道都裝SPD,成本將大幅度上升;再則,如果每個回路都增加兩個SPD的話,由于SPD本身也會出現故障(在生產實踐中已證明了這一點),儀表系統的故障率將會大大增加。

因此,國內某些石油化工廠也只能在一些相對重要的場合部分地使用SPD,保護也只局限于現場儀表或控制室DCS、PLC 等,沒有真正實現儀表系統的整體防雷。

雷擊從形式上可分為直接雷擊與感應雷擊兩種,對儀表系統可能產生的危害形式劃分為下列幾種:

1. 直接雷擊

雷電直接擊中現場儀表設備或與之連接的管路,通常會損壞儀表的傳感器模件并且可能損壞變送器的電子線路板。雷電流在沿儀表支架流入大地的過程中,產生強大的感應磁場,能通過信號傳輸線路耦合到控制室DCS 等電子設備內,損壞DCS 等電子設備。

2. 感應雷擊避雷針

1)靜電感應。當雷云來臨時,地面物體,尤其是導體聚積大量電荷產生放電,放電電流若進入現場儀表和用電設備,造成設備損壞。

2)電磁脈沖輻射。雷電流在其通道周圍的空間產生電磁場,向外輻射電磁波,耦合到控制室的計算機、儀表和現場儀器儀表,以及各類金屬導體上,產生感應電動勢或感生電流,造成設備故障,損壞以致控制系統失靈。

3. 雷電過電壓侵入

直接擊雷或雷電感應都可能使導線或金屬管道產生過電壓,此雷電過電壓沿各種金屬管道、電纜槽、電纜線路就可能將高電位引入儀表系統,造成干擾和破壞。

4. 反擊避雷針

防雷裝置接閃時,強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置,由于大地電阻的存在,雷電電荷不能快速向大地泄放,必然會引起局部地電位上升(可能上百千伏),如果儀表控制系統的接地體與該點沒有足夠安全距離,它們之間就會產生放電,造成反擊電流,可直接擊穿用電器的絕緣部分,會對儀表控制系統產生干擾乃至破壞。

 

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