工業現場控制裝置的防雷設計

田建雄　馬小桐　鄧嘉麒　祁志江

【摘 要】隨著工業現場控制裝置規模的不斷擴大，所用的電氣電子設備的種類也越來越多，對現場控制裝置的防雷要求也不斷提高，每年都會有大量的工業現場控制裝置內的電氣電子設備遭到雷擊破壞，造成了巨大的損失，因此工業現場控制裝置內電氣電子設備的防雷設計非常關鍵。

【關鍵詞】工業；現場；控制；裝置；防雷

隨著工業技術的不斷發展，新產品、新技術、新工藝的大量運用，工業控制也飛速發展，大量先進的工業控制裝置已經廣泛應用于石油、煤炭、電力、鋼鐵等行業，在工業控制裝置的運行過程中，雷電對其造成的干擾和影響一直是影響工業控制系統能否正常運行的關鍵，雷電產生的過電流、過電壓會給控制裝置造成不同程度的損壞，從而對工業的正常生產產生巨大的影響。

1 工業控制裝置的防雷保護

目前大部分的工業控制裝置的防雷防護措施都是簡單片面的，基本上是針對直擊雷采取了一些簡單的外部防護，只采用了接閃器、引下線、接地體的防護措施，防雷存在很大的漏洞，都沒有考慮雷電的電磁脈沖對工業控制裝置的干擾，沒有考慮相應的屏蔽措施，從而導致工業控制裝置極易遭受電磁脈沖干擾，影響其正常的工作。因此，必須采取一定的防雷保護措施，想辦法抑制雷電的電磁脈沖對工業控制裝置電源和其它設備造成干擾，要采取完善的防雷措施。因此對工業控制裝置的防雷采用三級保護方案，如圖1所示。

圖1 工業控制裝置的三級防雷保護

2 工廠防雷裝置的設計

工廠要采取完整的防雷保護措施，應設置完善的內部防雷和外部防雷裝置，并統籌考慮，進行防雷的綜合設計。防雷設計時應充分考慮利用建筑物的金屬材料做自然防雷裝置。工廠內部防雷主要是為了減小和防止雷電流在建筑物內的雷電波侵入波，抑制雷電波產生的電磁效應，防止跨步電壓、接觸電壓和反擊等二次雷害的產生。工廠外部防雷，就是采用的常規避雷裝置，由引下線、接閃器和接地裝置三部分組成，主要用以防直擊雷的防護措施。

現在的工廠現場控制，使用大量的電子計算機設備，在重視防直擊雷的同時，必須對雷電侵入波的內部防雷同樣重視起來。工廠設備眾多，建筑相對密集，其中的金屬管線和構件密密麻麻，通過采取簡單的安全隔離措施，增加彼此的距離，以防止雷電侵入波和雷電感應等二次雷害的發生，已很難達到防雷要求。工廠內部防雷，還必須采用將建筑物內所有不帶電的金屬構件等導電體連在一起，使它們強制等電位連接，這樣建筑物內就是一個等電位體，彼此之間不會產生電壓差，也就不會產生危及人身安全的跨步電壓或接觸電壓，也不會產生設備彼此之間的反擊，這樣的工廠廠房綜合防雷措施非常有效。如圖2所示。

圖2 工廠廠房綜合防雷示意圖

工廠需設置防雷的建筑物，一般為車間多層廠房或圓庫，這些建筑屋頂板大部分都采用鋼筋混凝土澆注，建筑物屋頂都設有金屬防護欄桿，頂層常有風管等高出屋面的金屬構件，因此可以利用這些高出屋面的自然金屬物作接閃器使用，工廠建筑物不需要另外的人工接閃器，只要將建筑屋頂的欄桿、鋼筋網、風管等相互間進行可靠焊接，就成為很好的防雷接閃器。

3 結束語

自然界中的雷電造成現代社會高速發展的電氣電子裝置風險不斷，面對隨時可能出現的雷電災害，人類一直致力于防雷的研究，一刻也不停止，隨著不斷增加的雷電風險，要求我們要更加完善對工業控制裝置的防雷保護，既要考慮外部防雷，更加要重視內部防雷。

首先工廠的各類建筑物應具備完善的外部防雷設施，廠房內設備安置時彼此之間要有足夠的安全距離，工業控制系統的電源和各類信號通道都要有浪涌保護措施，控制線纜的選擇和架設也要符合國標要求，另外廠房內部還要做好等電位連接、屏蔽和接地等。在這些完善的防雷裝置的保護下，工業控制系統才能有效的工作，避免遭受雷電的各類影響，提高工業現場控制裝置的可靠性和穩定性。

工業控制系統是一個不斷發展、不斷更新的系統，由于其關系到工業生產的每個環節，所以對其的防雷保護應做到更加可靠和完善。防雷作為工業生產重要的安全環節，必將引起更多的重視和關注。

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[責任編輯：楊玉潔]