仪表系统防雷工程设计及应用.doc

仪表系统防雷工程设计及应用尚晶（天津辰力工程设计有限公司天津300400）摘要：介绍了仪表系统防雷等级划分方法，结合高雷区仪表系统的防雷工程 设计，从控制室建筑物、现场仪表系统、控制室内仪表系统几个方面阐述了仪表 系统防雷工程的设计及应用关键词：防雷工程；电涌防护器；接地；雷电防护等级近年来，由于仪表系统遭受雷击或雷电电磁脉冲而造成生产装置、大型机组 停车的情况屡有发生为保证仪表系统的正常运行，避免或减少雷电袭击导致的 直接及间接经济损失，对仪表系统实施适宜的防雷工程是很有必要的1仪表系统雷电防护等级划分及防雷工程实施仪表系统雷电防护等级的划分，采用被保护系统的重要程度结合当地年平均 雷暴H来分级确定，具体见表1被保护系统的社会、经济和安全重要程度主要 根据安全等级的评价、事故可能伤亡人数及事故可能造成的经济损失来综合评定 其分类可以参考SH/T 3164-2012《石油化工仪表系统防雷设计规范》的表3.3来 确定举例：项目所在地年平均雷暴H 53d/a，社会、经济和安全重要程度分类 为第二类，因此根据表1综合评估，该项目仪表系统雷电防护等级按一级防护划 分根据SH/T 3164-2012《石油化工仪表系统防雷设计规范》第5.1.2条，防雷 等级为一级的区域和控制室应实施仪表系统防雷工程。

2仪表系统雷电综合防护仪表系统防雷工程是一项系统工程，由多专业配合完成，才能达到仪表系统 的有效防护IEC1024-1中提出外部防雷和内部防雷的概念，按此分类主要的雷 电防护措施如下：外部雷电防护（直击雷防护）措施包括接闪器、引下线、接地装置等其作 用是：拦截击向建筑物的雷击，把雷电电流从雷击点直接引入大地泄放内部雷 电防护（感应雷、反击雷）措施包括等电位连接与接地、屏蔽、合理布线、设置 电涌防护器以及采用高抗干扰度的仪表系统等以下主要从控制室防直击雷、现场仪表和控制室内仪表系统几方面来介绍仪 表系统的防雷设计3控制室防直击雷设计控制室的防雷设计主要由建筑和电气专业参照GB50057《建筑物防雷设计规 范》及电气专业的有关规范进行设计控制室建筑物接闪器采用接闪网方式，接 闪网设置多根专用引下线，经引下线接至电气接地网接闪网不应大于5mx5m 或6mx4m,引下线的间距不应大于12m引下线的位置要与引入控制室的管道 和电缆隔开一段距离，以减小电磁感应4现场仪表系统的防雷设计4.1现场仪表系统的防护和接地室外现场仪表应采用全封闭金属外壳或安装在全封闭的金属防护箱内，并就 近接地或与接地的金属体相连接。

4.2现场仪表电涌防护器的设置直击雷、感应雷侵入仪表控制系统吋，主要表现为瞬间出现的极高浪涌电压， 而电涌防护器可以把绝大多数浪涌电流泄入大地，将线路电压限制在安全范围内， 从而保护仪表电子器件的安全装置区人多数仪表都安装在设备或管道上，这些设备和管道都是良导体另 外，装置所在的框架或厂房都采取了防雷措施，加上仪表本身体积较小，仪表直 接“接闪”的可能性较小只有极少数的位于空旷地带或位于装置高点的仪表， 容易遭受直击雷雷击安全仪表系统的仪表信号对于生产运行及事故安全联锁极为重要因此，为 保证安全仪表系统的正常运行，对所奋安全仪表系统的仪表均设置电涌防护器综上，设置电涌防护器的仪表范围：1.外部雷电防护区外的仪表2.安全仪表系统的仪表4.3电缆的敷设和屏蔽仪表防雷工程中的仪表电缆桥架应采用全封闭钢板结构设置电涌防护器的 仪表与保护管之间采用金属挠性管全程保护敷设电缆的保护管、电缆桥架应保 证分段良好的电气连接，每隔20m处及拐弯、分支处采用Ix6mm2接地线就近 接地或与接地的金属设备、结构、框架进行电气连接5控制室内仪表系统的防雷设计5.1电缆入口接地排的设置电缆桥架及保护管除在进建筑物处的室外应与电气专业的接地设施连接外, 还需要在进入室内处与单独设置的接地排相连接。

本项0控制室奋三个仪表电缆 进线U，在进线U相邻的室内墙侧采用4mmx40mm (厚x宽)的铜条设置三处 独立的电缆入口接地排进线口处仪表桥架采用Ix6mm2接地线与接地排相连5.2机柜内电涌防护器的设置电涌防护器在控制系统中主要应用于电源、信号和通讯冋路中1) 电源电涌防护器80%的雷击事故是发生在供电冋路中，因而针对电源系统设置电涌防护器至 关重要根据电源冋路的特征，在市电交流配电柜、UPS交流配电柜和直流电源 配电枳的输入侧安装供电线路电涌防护器，分级保护电源系统的安全2) 信号电涌防护器感应雷引起的电磁脉冲作用在电缆上，会产生较高的浪涌电压，因此重要冋 路的电缆两端都应安装电涌防护器即现场仪表端设置电涌防护器的冋路，在控 制室端也应设置电涌防护器(防雷栅)仪表电缆进入控制室后，应先接电涌防 护器，再接后续的仪表及控制系统3) 通讯电涌防护器在雷电来袭吋电位会大幅度波动，两台远距离的通讯设备间会产生较大的电 位差，并通过通讯电缆产生放电，对通讯端口及通讯模块造成破坏因此在通讯 接口的两侧设置电涌防护器，以避免浪涌电压的产生5.3机柜接地系统设置为保证电涌防护器机柜与所连接的分组接地排的间距不大于0.5m，采用4 mmx40mm （厚x宽）的铜条延机枳底部，设置环型接地排作为仪表总接地排。

该环形接地排在两边采用不同路径分别直接与室外的接地装置相连机柜内设置 保护接地汇流排、工作接地汇流排及电涌防护接地汇流排工作接地汇流排、电 涌防护接地汇流排应安装在绝缘支架上，保护接地汇流排可直接安装在本体上 机柜内汇流排采用Ix6mm2的接地线与仪表总接地排相连5.4操作台、事故盘等的接地操作室内的操作台、事故盘、打印机及防静电地板的保护接地采用Ix6mm2 黄绿接地线与机柜室内仪表总接地排相连6结束语仪表系统的防雷工程设计应根据防护B标的具体情况，综合考虑雷电损失和 防雷投资成本，因地制宜地采取防雷措施，经济奋效地防护和减少仪表系统雷击 事故的损失。