工业现场控制装置的防雷设计

田建雄　马小桐　邓嘉麒　祁志江

【摘 要】随着工业现场控制装置规模的不断扩大，所用的电气电子设备的种类也越来越多，对现场控制装置的防雷要求也不断提高，每年都会有大量的工业现场控制装置内的电气电子设备遭到雷击破坏，造成了巨大的损失，因此工业现场控制装置内电气电子设备的防雷设计非常关键。

【关键词】工业；现场；控制；装置；防雷

随着工业技术的不断发展，新产品、新技术、新工艺的大量运用，工业控制也飞速发展，大量先进的工业控制装置已经广泛应用于石油、煤炭、电力、钢铁等行业，在工业控制装置的运行过程中，雷电对其造成的干扰和影响一直是影响工业控制系统能否正常运行的关键，雷电产生的过电流、过电压会给控制装置造成不同程度的损坏，从而对工业的正常生产产生巨大的影响。

1 工业控制装置的防雷保护

目前大部分的工业控制装置的防雷防护措施都是简单片面的，基本上是针对直击雷采取了一些简单的外部防护，只采用了接闪器、引下线、接地体的防护措施，防雷存在很大的漏洞，都没有考虑雷电的电磁脉冲对工业控制装置的干扰，没有考虑相应的屏蔽措施，从而导致工业控制装置极易遭受电磁脉冲干扰，影响其正常的工作。因此，必须采取一定的防雷保护措施，想办法抑制雷电的电磁脉冲对工业控制装置电源和其它设备造成干扰，要采取完善的防雷措施。因此对工业控制装置的防雷采用三级保护方案，如图1所示。

图1 工业控制装置的三级防雷保护

2 工厂防雷装置的设计

工厂要采取完整的防雷保护措施，应设置完善的内部防雷和外部防雷装置，并统筹考虑，进行防雷的综合设计。防雷设计时应充分考虑利用建筑物的金属材料做自然防雷装置。工厂内部防雷主要是为了减小和防止雷电流在建筑物内的雷电波侵入波，抑制雷电波产生的电磁效应，防止跨步电压、接触电压和反击等二次雷害的产生。工厂外部防雷，就是采用的常规避雷装置，由引下线、接闪器和接地装置三部分组成，主要用以防直击雷的防护措施。

现在的工厂现场控制，使用大量的电子计算机设备，在重视防直击雷的同时，必须对雷电侵入波的内部防雷同样重视起来。工厂设备众多，建筑相对密集，其中的金属管线和构件密密麻麻，通过采取简单的安全隔离措施，增加彼此的距离，以防止雷电侵入波和雷电感应等二次雷害的发生，已很难达到防雷要求。工厂内部防雷，还必须采用将建筑物内所有不带电的金属构件等导电体连在一起，使它们强制等电位连接，这样建筑物内就是一个等电位体，彼此之间不会产生电压差，也就不会产生危及人身安全的跨步电压或接触电压，也不会产生设备彼此之间的反击，这样的工厂厂房综合防雷措施非常有效。如图2所示。

图2 工厂厂房综合防雷示意图

工厂需设置防雷的建筑物，一般为车间多层厂房或圆库，这些建筑屋顶板大部分都采用钢筋混凝土浇注，建筑物屋顶都设有金属防护栏杆，顶层常有风管等高出屋面的金属构件，因此可以利用这些高出屋面的自然金属物作接闪器使用，工厂建筑物不需要另外的人工接闪器，只要将建筑屋顶的栏杆、钢筋网、风管等相互间进行可靠焊接，就成为很好的防雷接闪器。

3 结束语

自然界中的雷电造成现代社会高速发展的电气电子装置风险不断，面对随时可能出现的雷电灾害，人类一直致力于防雷的研究，一刻也不停止，随着不断增加的雷电风险，要求我们要更加完善对工业控制装置的防雷保护，既要考虑外部防雷，更加要重视内部防雷。

首先工厂的各类建筑物应具备完善的外部防雷设施，厂房内设备安置时彼此之间要有足够的安全距离，工业控制系统的电源和各类信号通道都要有浪涌保护措施，控制线缆的选择和架设也要符合国标要求，另外厂房内部还要做好等电位连接、屏蔽和接地等。在这些完善的防雷装置的保护下，工业控制系统才能有效的工作，避免遭受雷电的各类影响，提高工业现场控制装置的可靠性和稳定性。

工业控制系统是一个不断发展、不断更新的系统，由于其关系到工业生产的每个环节，所以对其的防雷保护应做到更加可靠和完善。防雷作为工业生产重要的安全环节，必将引起更多的重视和关注。

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[责任编辑：杨玉洁]