华润水泥（金沙）有限公司 551802
摘要：我国水泥厂的产业规模也在不断的扩大，自动化水平有了明显的提高，电气自动化系统在提高水泥厂经济效益的同时，对企业的安全生产有着积极的作用。因此，本文通过对水泥厂电气自动化系统的接地和防雷技术的分析，进一步优化和改善其技术的发展，确保其能稳定发展，从而提高企业的经济效益。
关键词：水泥厂; 电气自动化; 接地系统; 防雷技术
水泥厂对我国社会经济的发展有着重要的作用，电气自动化系统作为水泥厂的重要一部分，其是否正常运行关乎企业的生产运营， 如果遇到雷击事故，那么会很容易导致电气自动化系统的设备故障和电源故障，通过对水泥厂电气自动化接地技术和防雷技术的研究可以有效的避免自动化系统运行中存在的问题，采取积极有效的防护措施避免相关的事故发生，这样可以保证水泥厂的安全生产和运行，避免了企业遭受经济损失。
1 设置防雷技术的原因
水泥厂电气自动化系统主要由各种电器元件、设备组成。在过电流、抗电磁脉冲和过电压阶段，具有较差的抵抗能力。因此，如果遭受雷电的攻击时就会严重损坏各种仪器、设备等的使用，严重的甚至会对整个系统造成永久伤害，工厂停止工作，从而不利于企业的正常运转。因此，从工厂和企业的发展角度考虑我们需要引进先进且可靠的防雷技术，从而将雷电干扰产生的损失降到最低。
2 规范操作的实践经验和要求
1）要求整个电气自动化系统完全接地。这就意味着将建筑内部所有的接地装置实现完全接地，从而形成一个等电位体。而这些接地装置包括：防雷接地、电气保护接地、防静电接地、弱点信号工作地、频闭接地等。
2）要求整个系统等电位接地。等电位接地主要是将建筑物系统内部的各系统的零线、所有金属物、各种接地电气连接方式借助等电位接地的方式衔接在一起，从而确保建筑物形成一个等电位体。
3）系统电网设计不能违背原则。在用建筑物低级的钢筋和自然金属物进行接地操作时，要以自然接地物为主，以人工接地物为辅，统一接地网，且接地的阻值不能超过额定限度，最好采用最小的接地电阻。
4）工业系统中的电源一眼要求选择三级雷电保护。第一级需要将高通容量的防雷装置安装到建筑物总配电装置中；第二级是在低电压配置的状态下安装阀型防雷装置；第三级保护是在分配电箱装置防浪涌装置。通过这三重的保护对工业过程控制系统起到重要的保护作用。当然，除此之外，还有其他的保护措施，例如：在UPS 电源输出端加上防雷器、在较为重要的电气设备终端加上防雷装置等，这些都能够有效的保护设备及建筑不受雷电的干扰，从而提高了工厂进行操作的安全系数。
5）仪表盘、控制相等的接地工作。这些仪器与人接触的比较频繁，若是不能较好的处理防雷工作，将直接对人身产生伤害。因此，在接线的过程中禁止接入开关或是熔断器等。另外，设置铜制接线片并固定也是必不可少的工作之一。
6）系统信号电缆屏蔽层接地方式的处理。电缆信号屏蔽层接地一般需要选择单点接地。并按照实际情况对接地仪表盘和信号源选择不同的接地方式。例如：如果出现信号源浮空问题时，要求屏蔽层在计算机侧接地；而如果信号源出现接地问题时，一般要求在信号源侧接地；对于接线盒附近的屏蔽电缆发生合并或分断时，最好在选择将两端的电缆屏蔽层连接在一起。
7）网络系统通讯时的接地处理。现场与中央控制室的通讯连接一般选用现场总线和光纤两种介质。而光纤通讯介质一般需要对光电转换器的供电接地性能进行分析，如果选择现场总线通讯系统时，还要把总线电缆接至连接处，直至小信号处接地网。
8）公共接地，并且附近20m 之内未见避雷接地处，8m 内没有30 千瓦级以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场状况不能达到以上，就要求通过冲击波抑制器或避雷器与公共主干线相连，但是电焊处不允许与其接地网及公共接地极接在一起，并且间距要控制在10m以上。
9）其他的防雷技术。除了以上的几种防雷措施之外，在中央控制室活动静电板下应以0.5m2 为一个单位，均匀的铺设裸铜带格栅网，作为等点连接网络。在中央控制室还需要安装等电位连接板，从而有效连接室内的各种设备和端子板放射式。计算机设备中的金属外壳、机架、金属管、屏蔽线、格栅均匀网、防静电接地装置、浪涌保护器（SPD）等都需要与最短距离相连。
3 接地系统的介绍
3.1 接地系统的组成及结构
接地装置主要由两部分组成：接地极和接地导体。接地极是埋入地中的金属导体和导电装置。导电设施的接地端和接地之间的金属部分称为接地线。根据统计，水泥厂内地接地系统的设置大致如下：建筑防雷系统、自动化系统的防雷、抵押供配电系统的供电及安全问题、高电压配电问题等。我们将这些自然和人工接地体结合在一起，形成一个联合接地系统。一般而言，人工接地体配有电气室、变电站及中央控制室等，这些装置环绕着建筑物，形成网状物，再将各个连接点连接起来，形成接地系统，且无论任何一块地方的接地线断开都将导致联合系统不完整。一般情况下，自动化系统的接地端是没有电位转移。因此，专业人员在设计时应将PE 和
N 线分开，避免在总接地端上产生电位偏，从而对整个系统造成不良影响。
3.2 接地材料的介绍
就目前来说，基地装置主要分为以下几种：1）碳钢接地装置。其主要包括扁钢、角钢、圆钢、钢管等材料组成。优点是：材料选择方便，成本低，焊接方便，钢材的刚性较大，抗腐蚀能力强。存在的缺点是：在常温环境下容易与其他各种金属和非金属物质反应，且在特殊的环境如海边、盐碱地等抗腐蚀能力较差。2）有色金属材料接地装置。其主要是选用了铅、铝、铜、锌等金属材料。优点是：具有较强的抗腐蚀能力。存在的缺点是：刚性较碳钢差、成本高、施工困难。3）复合材料接地装置。这一装置结合了以上两种材料的优点，刚性较强、施工简单、抗腐蚀能力大大增强、且在一定程度上节约金属材料、有很好的自我保护功能，但是造价较高。
3.3 接地材料需要注意的事项
在腐蚀性较强的地方，接地线和接地网干线需要根据现场情况进行针对性选择，并给予热镀锌等防腐蚀措施。如果接地电阻无法满足施工要求，并且环境欠佳时，优先选择铜包线。另外，在控制系统和屏蔽地连线材料的选择时需要与接地材料的选择相结合。通常情况下，我们优先选择铜材接地体和接地线。
4水泥厂电气自动化系统的接地技术
4.1、接地技术常识
( 1 ) 水泥厂DCS 过程控制自动化系统接地的分类、目的、对象见表1。
( 2 ) 系统接地形式：系统接地形式主要分为等电位接地和单独接地。
( 3 ) 系统接地原则： 单点接地。即凡有直接电气连接关系的“ 系统” ，要把电气连接的“集中汇聚点” 设备做一个接大地。单点接地切断了所有地环路，可有效阻断“ 雷电地电位” 和“ 电网地电位” 人侵弱电系统的路径， 这是防雷电、防浪涌， 防干扰最有效的基础技术手段
( 4 ) 系统接地电阻的阻值要求:
①独立的安全保护接地、交流工作接地、直流工作接地其接地电阻蕊4 ?。
②共用接地体( 联合接地系统、DCS 系统、仪表系统) 其接地电阻l< n
③独立的防雷保护接地电阻≤10 ?， 防静电接地电阻≤100?。
5.水泥厂电气自动化系统的防雷技术
5.1、雷电流对电气自动化系统的影响
水泥厂电气自动化系统主要由各类电子器件构成， 其抗电磁脉冲、过电流和过电压的能力较弱，如果电气自动化系统受到雷击，会严重损坏电子器件，致使整个水泥厂停止运行。
5.2、防止感应雷和直击雷的重要技术
一般而言，在所有的水泥厂企业中，对于高于二十米以上的建筑都应该具有防雷装置，而且需要在电气室内配备相关的控制设备和仪表，通过对雷电的监控进行实时的保护， 不过这种分散设备和仪器易于遭受雷击， 需要做好相应的防雷措施，目前，我国有诸多的水泥厂企业都存在着雷电波损坏的事故，要想防止相关事故的发生，应该在设计相关设备和仪表电缆等过程中，将电源线远离避雷，引人地下线，保证接地体和总接地端的连接，尽可能的减少控制设备对点位的影响，此外，对于水泥厂来说，应该利用光纤电缆进行通讯。
5.3、配电回路的防雷电措施
在水泥厂的日常运行过程中， 雷电很容易通过电源进线侵害电气自动化系统，严重影响系统的安全运行。水泥厂供配电系统主要由110kv ( 35kv ) / 10kv ( 6kv )/ 0.4 kv ( 0.23 kv ) 三级电压构成。110kv ( 35 kv ) 供电线路主要为架空线路，很容易遭受直击雷， 在被直击雷击中后， 雷电流会沿着供配电线路从低压线路藕合到变压器，通过电气自动化设备和电源线路， 从而损坏计算机系统或者仪表。而其他两级电压都采用电缆线路，遭受直击雷的概率较低针对110 k v ( 35kv ) 架空线路的供配电系统，必须要做好防雷设计，加强雷电防护。电气自动化系统的电源系统必须采用三级雷电防护， 第一级防护，即在水泥厂供配电室的电气自动化设备高压端安装通容量尽可能大的防雷装置; 第二级防护，在低压配电装置的进线位置安装阀型防雷器; 第三级防护，在配电箱出口回路位置安装防浪涌装置。同时，根据水泥厂的实际情况，可以采取多级防护措施。通过设置多级电源防雷装置，最大程度地限制过电压、泄放过电流，防止雷电电流沿着电力线路进人电气自动化系统，提高电气自动化系统的安全性和稳定性
另外， 雷电流还可以沿着外界信号系统的网络线流人，破坏电气自动化系统而由于外界信号系统与水泥厂的运行直接联系较少， 并且外界信号系统多采用光缆线路，可以有效地防止雷电流侵害， 因此可以不考虑这种情况
5.4、水泥厂电气自动化系统的其他防雷策略
为了进一步提高水泥厂电气自动化系统的安全性， 除了对电气自动化系统的电源系统设置三级防护措施以外， 水泥厂中央控制室要尽量在静电地板下铺设0.5见方的裸铜带格栅均压网， 构成等电位的连接网络。另外，在中央控制室内加装等电位端子板，放射式端子板连接室内各种电气自动化设备，提高电气自动化系统的防雷效果。
6 结论
水泥厂电气自动化系统对于各个环节的施工具有重要意义，而其接地与防雷技术的采用将会直接决定整个自动化系统的安全，我国水泥厂生产自动化程度还不像国外那样成熟和先进，因此，在设计中需要按照原则行事。如果不然，极有可能在设计中出现严重的缺陷，给水泥生产带来严重的后果，从而对企业的经济效益产生一定的影响。因此，我国水泥厂的未来发展将朝着什么样的方向发展还是需要所有相关人员的共同努力。
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论文作者:谢广广
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/11/1
标签：水泥厂论文; 防雷论文; 自动化系统论文; 电气论文; 系统论文; 雷电论文; 装置论文; 《防护工程》2017年第14期论文;