一、雷电入侵DCS的途径
雷电的表现形式有二种，一种是直击雷，是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。另一种是感应雷，是指当直击雷发生后，带电云层迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压以致于发生闪击的现象。按侵入途径划分为：
1、建筑物外的侵入：雷电远点袭击电力线，雷电首先击在电力线上，通过电力线直接击穿用电设备的电子元件，从而影响DCS的供电。雷电近点电力线的入侵，实际上是雷电袭击用电设备所在的建筑物避雷针，引起雷电电磁脉冲。错相位雷击，如果一个高能量雷打在一条火线上，而另一个低能量雷打在另一条火线上，线之间会产生电压差侵入用电设备，直接影响三相UPS、DCS及整个控制系统的供电。
2、建筑物内感应雷击：雷电对DCS的危害主要是通过直击雷和雷电电磁脉冲干扰2种形式。1）、雷电直接击中建筑物或地面，雷电流沿引下线，接地体流动过程中在土壤中产生强大的感应电磁场，通过感应耦合到DCS而损坏其电子元器件。另外，控制室建筑物的防直击雷装置在接闪时，强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置，会使局部地电位浮动并产生跨步电压，若防雷接地装置是独立的，它和控制系统的接地体没有足够的绝缘距离，它们之间会放电而对DCS的I/O模块产生干扰或破坏。2）、雷电电磁脉冲干扰是指强大的雷闪电流产生的脉冲电磁场，它对DCS的干扰有：控制室建筑物的防直击雷装置接闪时，引下线会流过强大的瞬间雷电流，如在引下线一定距离内有连接DCS的电源及I/O电缆等，则引下线内的雷电流会对这些电缆产生电磁辐射，将雷电流引入DCS损坏I/O模块；控制室周围发生雷击放电时，会在各种金属管道、电缆线路上产生感应电压。如果这些管道和线路引入到控制室把过电压传导到DCS上，也会对DCS产生干扰或损坏。
二、DCS及控制室防雷主要措施
1、控制室的防雷：按防雷要求分为一、二、三类防雷建筑物。一类要求最高；二类次之。DCS控制室如果和生产设备在同一建筑物内，其防直击雷设施应根据生产设备的特点综合确定和设计。如果DCS控制室是独立的建筑物，应按该标准规定的三类防雷建筑物的标准设防。将控制室的墙和钢筋、金属门窗等进行等电位联接，并与防直击雷的接地装置相联，使控制室形成一个法拉第笼，可减少雷电磁脉冲的影响。控制室有许多电缆和外部相联，因此要对从室外进入控制室的各种电缆采取屏蔽措施，对容易被雷电波侵入的地方更应重视，只有堵死一切雷电导入的通路，才能有效保护DCS设备免受雷电的侵害。
2、DCS设备的防雷：1）、保护接地：DCS的所有设备均有一个保护地，该保护接地一般在机柜和其它设备设计加工时已在内部接好，有的系统已将该保护地在内部同电源进线的保护地（三心插头的中间头）连在一起，有的不允许将保护地同该线相连。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不管哪种方式，保护接地连在一起，然后用较粗的绝缘铜导线将各站的保护接地连在一起，再从一点上与大地接地系统相连。2）屏蔽地（模拟地）：是所有接地中要求最高的一种。几乎所有的DCS都提出屏蔽地一点接地，且接地电阻小于1Ω。在DCS机柜内部都安置了屏蔽地汇流排，用户在接线时将屏蔽线分别接到屏蔽地汇流排上，在机柜底部，用绝缘的铜辫或铜条以辐射状连到接地点上。大多数的DCS不仅要求各机柜屏蔽地对地电阻小于1Ω，且各机柜间的电阻也要小于1Ω。不同的接地方式对接地电阻的要求也不同，电力部门对DCS接地电阻的要求是：采用独立接地时接地电阻小于2Ω；采用与电气网共地时，控制系统地线与电气接地网的连接须用低压绝缘动力电缆，且只允许有一个接地点，电阻应当小于0.5Ω；采用防雷地，电气地、DCS地三者共地时应小于0.5Ω.实测结果说明火电厂电气接地网的接地电阻可达到小于0.1Ω。但单端接地只能防静电感应，不能防磁场强度变化所感应的电压，不能阻碍雷电波的侵入。为减少屏蔽芯线的感应电压，仅在屏蔽层一端做等电位联接的情况下，应采取有绝缘隔开的双层屏蔽，外层屏蔽（如用金属走线槽或穿线金属管作为第2层屏蔽层）应至少在两端做等电位联接。从防雷角度看，走线槽及穿线金属管应选择金属材质而不应选用环氧树脂等绝缘材料。要将DCS的接地系统和防雷电系统的接地系统进行等电位联接，即使受到雷电反击，它们之间因不存在电位差，所以不可能通过雷电反击构成对电子元件的威胁。因此，等电位联接是DCS免遭雷击的重要措施。
3、防雷保护器作用就是在最短时间内将线路上因感应雷产生的浪涌电流释放到地网，使建筑物内各点之间电位差大致不变，从而保护设备。各种防雷器性能再好，如没有很好的接地装置也难奏效，因为以千安计算的强大雷电流要在地电阻上形成很高的电压，接地电阻越大，该电压就越高。因此，尽量减小接地电阻是有效防雷的基础条件。
三、防雷接地及布线：防雷工程的一个重要方面是接地及引下线路的布线问题，整个工程的防雷效果如何甚至防雷器件能不能发挥作用都与此有关。因为所有的防雷设施都需要通过接地系统把雷电流泄入大地，从而保护设备和人身。如果接地系统做得不好，不但会引起设备故障、烧坏元器件，严重时还会危及工作人员的生命安全。相关技术规范对不同类型的接地电阻有明确规定，通常在设计时要求：（1）接地连接方式和接地参数并重；（2）以减少或消除同系统中不同性质的接地（如防雷接地、工作地、外壳接地、静电接地、信号地等）之间的电位差为目的，选用适当的布线方式；（3）根据地网所在地的接地电阻、土层分布等地质情况，尽量进行准确设计施工。此外，要认真做好接地系统的定期维护保养，特别是在每年雷电到来之前应做好：（a）对全厂接地网的完好程度、接地电阻大小等进行检测。（b）认真检查露天安装控制设备（变压器、液位计等）壳体、屏蔽电缆、走线槽等接地状况，严防接地线缆松动、虑接、脱落、接地电阻过大等异常情况的发生。
论文作者:廉发展
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/5
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