（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日来分级确定，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日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时，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。
装置区大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，对所有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1x6mm2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。本项目控制室有三个仪表电缆进线口，在进线口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1x6mm2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、信号和通讯回路中。
（1）电源电涌防护器
80%的雷击事故是发生在供电回路中，因而针对电源系统设置电涌防护器至关重要。根据电源回路的特征，在市电交流配电柜、UPS交流配电柜和直流电源配电柜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，因此重要回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回路，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
在雷电来袭时电位会大幅度波动，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 mm x40mm（厚x宽）的铜条延机柜底部，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1x6mm2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1x6mm2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目标的具体情况，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，经济有效地防护和减少仪表系统雷击事故的损失。
论文作者:高晶
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/23
标签：仪表论文; 防护论文; 防雷论文; 系统论文; 雷电论文; 控制室论文; 电缆论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;