摘要：本文主要讲述了电涌保护器的工作原理以及电涌保护器在压缩机控制系统的选型及应用，为压缩机配套的仪表及控制系统的安全提供了有力的保障，有效的保证了压缩机组的安全运行。
关键词：电涌保护器；仪表；压缩机控制系统
1电涌保护器的工作原理
1.1概述
电涌通常是指由于雷击、供电电压波动、静电放电、电磁场干扰及地电势差别过大等原因引起回路突现过电压、过电流的现象。直击雷或感应雷带来的强大电磁场干扰常常是形成强大电涌的主要原因，其电流波形的上升沿异常陡峭，形成对仪表的强大冲击；另外，地电势的不平衡也会带来各种形式的反击电流，这种现象在监视控制点相对分散的过程系统中较为常见。
由于工业现场的仪表检测、控制点相对分散，变送器、流量计等现场仪表通常通过管道、支架等直接或间接接地，该工作回路到控制室接室内的仪表地，控制室端可能还存在电气保护地和防雷地，不同的接地之间难免出现电势差，如果由于雷击、短路等原因导致电势差急剧增大时，就会出现问题。
1.2工作原理
电涌保护器，也叫信号电涌保护器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。电涌保护单元通过采用一些先进的技术，阻止过电压、过电流经过电源回路、信号回路（通讯回路）进入保护设备、采集单位，可以在“尖峰脉冲”来临的一瞬间将电涌电流泄放入地，一旦电涌电流被泄放掉后，电涌保护器又恢复到正常状态，以抵御下一次进入的电涌和尖峰脉冲，从而有效地防止了电涌所带来的危害，见图1。
电涌和信号干扰是不同的，干扰对信号回路的影响表现为一种高频杂波，产生信号的波动或测量不准确，需采用屏蔽电缆或铠装电缆来解决。电涌会对设备造成物理上的摧毁或加速老化。需要对需要保护的仪表或控制回路加装电涌保护器。电涌保护器的工作原理是采用等电位的原理，提前将电涌电流泄放入地。分为信号电涌保护器和电源电涌保护器。信号电涌保护器普遍采用气体放电管（GDT）、热敏电阻、电涌二极管和齐纳二极管等元器件。电源电涌保护器采用压敏电阻（MOV）、金属间隙等元器件。元器件质量和设计方法的不同，会导致性能的极大不同。
图1
电涌保护器的工作特性在于其只能就地工作，为就近设备提供保护。因此，一般设置电涌保护器包括现场仪表部分和控制室设备两部分。例如，为了防止电涌对机柜内的I/O模板造成损坏，便需要对所有信号回路设置电涌保护器；为了保护现场变送器、电磁阀等现场设备，便需要在仪表侧设置电涌保护器。进线的两端、数据传输单元、线路保护单元、RS232、485、以太网、PLC、UPS以及信号传输长度超过10m的线路也需设置电涌保护单元。
2电涌保护器的应用
在控制系统设计中，选择电涌保护时遵循的原则：必须具备响应快、放电电流大、残压低、恢复时间快等特性。目前国内外的电涌保护器生产厂家非常多，如MTL，菲尼克斯，南京优倍，上海辰竹等。
1）现场仪表侧电涌保护器设计原则：
现场带有集成芯片和电路的各种变送器、阀门定位器、接近开关、指示器和报警器等关键仪表设备需要安装电涌保护器。简单设备，如各种触点开关、热电阻、热电偶等可以不安装。在常规设计中，变送器通常可以选择内置式电涌保护器，也可以选择外置式电涌保护器,直接安装于现场仪表上，电涌保护器接地端与仪表的金属外壳地相连接。
2）系统侧电涌保护器设计原则：
来自现场AI\AO\DI\DO\PI等两线制信号在进入机组控制系统卡件之间，每个通道前采用SD32X电涌保护器进行防雷保护，如变送器、定位器、限位开关等；来自现场热电阻信号采用SDRTD进行防雷保护，热电偶信号采用SD07X来进行防雷保护；对于现场24VDC供电电磁阀，其控制回路需要串入24VDC电源，并经过继电器回路与电磁阀连接，现场过负载电流过大，需要采用SLP32D来进行防雷保护，SLP32D需要接入回路最靠近现场电磁阀端。特别要注意的是去高压电气的信号都是串接在高压控制回路中，电压等级相对比较高，需要选用MA15来进行防雷保护，对于机组轴系运动检测的电涡流传感器的保护要采用SD32T3来进行防雷，如果现场和控制室均需要防雷则在现场前置器后端和二次框架表前端均加电涌保护器进行防雷。
常规的电涌保护器接线并不复杂，但需要特别注意的是电涌保护器的接地问题，电涌保护器接用在非本安和本安回路的接地稍有不同，本安系统接地较为复杂，以本安系统回路为例。首先，本安回路中的各设备必须具有本安认证，本安系统中会有安全栅的出现，电涌保护器必须位于安全栅的前端，现场信号先经过电涌保护器，再进入安全栅去控制系统。一般的隔离式安全栅不需要设置单独的接地系统，一般的接地系统即能满系统需要，但是作为齐纳式安全栅就要注意了，见图2。在现场信号进入浪涌时，信号的屏蔽线必须接入工作地汇流排，同时电涌保护器的安装导轨需要和安全栅的导轨相连接，使其接地电位相等，电涌保护器的安装导轨与总接地排相连。
非本安系统电涌保护器直接通过安装导轨接地，见图3。
图2 图3
综合上述，在对机组的控制系统和仪表的电涌选择时，根据不同的仪表类型以及控制系统所控制的不同对象，根据不同的电压需要，结合实际需要选择的电涌保护器厂家的选型资料选择合适的电涌保护器，匹配不同的设备需要。
4结束
通过电涌保护器的应用，现在越来越多的化工企业在机组控制系统上采用电涌保护器，有效的保护了现场的仪表和控制系统等各种设备，保障了机组安全运行，有效的保证了企业的安全生产。
论文作者:段妮妮,孙建军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/11
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