论石油化工的防雷体系

仪表系统接地类型与防雷之间的关系

一般来说，保护接地电阻应不大于4欧姆。不同形式的仪表，其工作接地连接方式是不一样的。例如：电三型仪表是典型的公共接地仪表。本质安全系统接地通常讨论的是齐纳式安全栅接地。（隔离式安全栅由于采用了三方隔离方式，因此无需系统接地线路。从电气接线上，齐纳式安全栅的本质安全系统接地与仪表信号回路接地是分不开的，是电气系统接地。静电放电的特点是高电压、小电流、时间短。抑制或消除静电放电应采取多种措施，除尽量避免产生静电外，及时泄放静电是有效手段之一。很多相应的规范、资料规定防静电接地应与其它接地系统共用接地装置。当设置有单独的防雷系统时，接地电阻不应大于1Ω。国家标准GB50057《建筑物防雷设计规范》规定：“从防雷观点出发，较好是设共用接地装置，它适合供所有接地之用（例如：防雷、低压电力系统、电讯系统。”在《石油化工仪表接地设计规范》一书也提到：根据接地工作原理和相关的国家标准、国际标准，规定了仪表及控制系统的工作接地、保护接地、防雷接地应共用一组接地装置。本质安全仪表系统接地不应是单独的接地系统，应与电气系统接地合一。尽管如此，在接地系统的施工规范中提到：虽然工作接地和保护接地最终是连接在一起的，但这两类接地应分别连接汇总，不许混接（见图2。

石油化工企业仪表设备防雷保护的基本原则和措施

石油化企业仪表系统所采取的防雷措施应主要从以下几个方面来考虑：应根据仪表自控系统控制室及现场工艺装置的结构形式等各种相关因素，综合全面地考虑防雷措施。例如现场仪表自控系统的防雷，应和周围的工艺装置等防雷措施一起设计，并根据实际情况考虑采用的接闪器类别（避雷针、避雷带或避雷网。为防止瞬态电流流经导体与其周围金属物体之间的反击放电，导致仪器仪表设备的损坏，干扰仪表自控系统的正常运行，应当将穿越防雷保护区的仪表自控系统控制室的地面墙面、仪器仪表、设备管线、工艺装置等进行等电位连接，并且与仪表自控系统控制室的防雷接地系统相连接，以形成比较完善的等电位连接。接地是雷电防护措施中的重要程序，要全面考虑各种因素，使接地系统能够保证电势陡度最小，尽可能达到均衡电位的效果。对于浮地、多点接地等防雷接地措施，如遇较强雷击时，由于仪表或DCS设备外壳保护接地，仪表或DCS设备外壳与其内部电路之间将会形成较高的电位差，将两者的绝缘间隙击穿，对电路造成破坏。因此，可以将保护接地与工作接地连接起来，并接入全厂防雷接地系统。目前国内石油化工仪表系统的接地主要有两种措施：浮地、多点接地。如果通信系统的“工作地”、“保护地”和“防雷地”是分别安装，互不连接，自成系统，称作“分设接地系统”。这种接地方式的突出优点是可以就近接地，接地线的寄生电感小。但是如果较强的雷电波通过保护地进入系统，电子电路同样会因承受高压而损坏。如果三者合并设在一起，形成一个统一接地系统，则称为“合设接地系统”。合设接地系统消除了不同接地点可能存在的电位差，在发生雷击时，可以较好地抑制不同接地点之间发生的放电现象。由于化工仪表自动化控制系统采用大量的半导体元器件、集成电路以及电力、信号传输电缆，因此对现场仪器仪表及控制室的屏蔽，不仅要考虑直接雷击的危害，还应考虑雷击所产生的电磁脉冲辐射的影响。雷击产生的瞬态电磁脉冲可以直接辐射到这些元器件上，也可以在供电或信号电缆上感应出瞬态过电压波，沿电缆回路侵入仪器仪表设备，从而对仪器仪表设备造成破坏。通过使用屏蔽体进行衰减或阻挡电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施。仪表自动化控制系统的防雷屏蔽主要包括以下3个方面。1现场仪表屏蔽现场仪表采用金属材质的仪表保护箱实现防雷屏蔽，仪表保护箱接入全厂防雷接地系统。2控制室屏蔽仪表自动化控制系统的控制室对雷电所产生的电磁脉冲具有较强的敏感度。因此，应对仪表控制室墙壁中的钢筋结构交点进行电气连接，构成屏蔽笼，并且在室内四周沿墙壁再做一圈保护接地环，同时接地环与屏蔽笼应进行有效的电气连接，最后接入全厂防雷接地系统。3信号回路和电源回路屏蔽为防止雷电电磁脉冲在信号回路或供电回路上感应出瞬态过电压，所有的供电回路及信号回路都应采用具有金属屏蔽层的电缆。同时由于屏蔽层多点接地将会在电缆的缆芯与护套间产生低频干扰，因此屏蔽层沿线只能采取单点接地。为此，供电回路及信号回路应采用双屏蔽电缆，其内屏蔽层可以采用单点接地，外屏蔽层可以采用多点接地。由于发生接闪时，雷电流主要通过分流和感应两种方式释放，因此通过设置合理数量的防雷引下线，使分流后的雷电流变小，从而将发生雷电反击和感应的影响范围降至最低。

在石油化工企业今后的装置仪表施工工作中，各施工和验收单位应严格按照《仪表施工验收规范》的标准去执行和验收，保障各个环节的高质量运行，增强整个仪表系统的导体导电功效，以减少雷击伤害发生的可能。为企业的安稳生产保驾护航！

本文作者：孙培刚工作单位：中石化武汉分公司