雷電對人類的生活和生產(chǎn)活動造成巨大的影響,威脅著人類的生命安全,常使建筑、電力、電子、通信和航空、航天等諸多部門遭受嚴重破壞。近年來,石油化工企業(yè)的規(guī)模、數(shù)量不斷擴大、增加,儀表系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向迅猛發(fā)展,而儀表設(shè)備普遍存在絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點,一旦儀表設(shè)備受到直接雷擊或其附近區(qū)域發(fā)生雷擊,雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會通過供電線、儀表信號線、電纜匯線槽、穿線管等途徑到達儀表設(shè)備,威脅儀表設(shè)備的正常工作和安全運行。如果防護不當(dāng),輕則使儀表設(shè)備工作失靈,重則使儀表設(shè)備永久性損壞,嚴重時還可能造成人員傷亡、生產(chǎn)事故。
雷擊從形式上可分為直接雷擊與感應(yīng)雷擊兩種,對儀表系統(tǒng)可能產(chǎn)生的危害形式劃分為下列幾種:
1、直接雷擊
雷電直接擊中現(xiàn)場儀表設(shè)備或與之連接的管路,通常會損壞儀表的傳感器模件并且可能損壞變送器的電子線路板。雷電流在沿儀表支架流入大地的過程中,產(chǎn)生強大的感應(yīng)磁場,能通過信號傳輸線路耦合到控制室DCS 等電子設(shè)備內(nèi),損壞DCS 等電子設(shè)備。
2、感應(yīng)雷擊
(1)靜電感應(yīng)。當(dāng)雷云來臨時,地面物體,尤其是導(dǎo)體聚積大量電荷產(chǎn)生放電,放電電流若進入現(xiàn)場儀表和用電設(shè)備,造成設(shè)備損壞。
(2)電磁脈沖輻射。雷電流在其通道周圍的空間產(chǎn)生電磁場,向外輻射電磁波,耦合到控制室的計算機、儀表和現(xiàn)場儀器儀表,以及各類金屬導(dǎo)體上,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或感生電流,造成設(shè)備故障,損壞以致控制系統(tǒng)失靈。
3、雷電過電壓侵入
直接擊雷或雷電感應(yīng)都可能使導(dǎo)線或金屬管道產(chǎn)生過電壓,此雷電過電壓沿各種金屬管道、電纜槽、電纜線路就可能將高電位引入儀表系統(tǒng),造成干擾和破壞。
4、反擊
防雷裝置接閃時,強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置,由于大地電阻的存在,雷電電荷不能快速向大地泄放,必然會引起局部地電位上升(可能上百千伏),如果儀表控制系統(tǒng)的接地體與該點沒有足夠安全距離,它們之間就會產(chǎn)生放電,造成反擊電流,可直接擊穿用電器的絕緣部分,會對儀表控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾乃至破壞。
儀表系統(tǒng)防雷的主要措施
對于侵入儀表系統(tǒng)雷害的治理的措施是多方面的,主要包括接閃、分流、均壓、接地和屏蔽等。這些措施必須綜合運用,才能真正達到儀表系統(tǒng)的防雷。目前石油化工儀表系統(tǒng)所采取的防雷措施如下: