油庫854油罐自動計量系統的雷擊分析

摘 要：自從今年4月份以來，我所在單位的某油庫854油罐自動計量系統CLO Plus芯片卡件屢次遭受雷擊，致使人機界面數據顯示錯誤，無形之中加大了作業值班組的風險壓力，給該油庫的正常運轉作帶來了極大的不便。如下為854油罐自動計量系統信號簡化流程圖，我們將從防靜電感應雷擊保護措施方面來分析CLO Plus芯片卡件可能遭受的雷擊途徑以及改進建議。

關鍵詞：油庫 油罐 雷擊分析

中圖分類號：TE978 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0066-02

（圖1）靜電感應，也稱電容性耦合。以圖2為例說明自控CLO PLUS設備可能遭受的電容性耦合侵害途徑（此時只考慮電容性耦合）。

圖2中，雷電通道與CLO PLUS設備與854液位變送器間信號線發生電容性耦合，信號線上的感應電流雙向傳播，流經各自設備后分別通過PE1與PE2流入大地，對此，我們可以建立一個電路模型來大致分析受感應導體承受的感應電壓，為方便起見，只選擇CLO PLUS設備來建立如圖3電路模型：把雷電通道比作噪聲導體，把雷電通道與受感應信號線間電容用CS來表示，RL為受感應設備CLO PLUS接地總電阻值，CL為其對地電容，US代表雷電通道對地電壓，Un即為受感應設備CLO PLUS與地電壓值。

將圖2進一步轉化為圖4后，很容易得到

當噪聲電壓的頻率較低時，阻抗RL遠小于CL和Cs的阻抗時，

當噪聲電壓的頻率較高時，阻抗RL遠大于CL和Cs的阻抗時，

由（2）與（3）式可知，受侵害設備所遭受的電容性雷擊大小正比于雷電噪聲電壓Us，雷電噪聲頻率f，雷電通道與信號線間電容Cs，受侵害設備對地阻抗RL。一般雷電噪聲電壓Us，雷電噪聲頻率f往往不可控，結合實際并考慮我們機場油庫CLO PLUS系統設備，可以考慮以下三個措施來盡量降低CLO PLUS系統遭受的電感性雷擊。

（1）盡量減小CLO PLUS設備的接地阻抗RL，由R=ρL/S可知，CLO PLUS接地阻抗應盡量短，在規范允許內適當粗一點。

（2）盡量減小雷電通道與信號線間電容Cs，由C=ΞS/4лkD可得，應增大雷電通道與信號線間距離D來減小其電容，實際做法可將電源線與控制系統信號線分開鋪設，尤其是高建筑物（油庫區高桿燈、安保系統攝像頭）電源線最好與854液位傳送信號線分開鋪設。

（3）由于高頻信號容易產生耦合，因此高頻信號宜與低頻信號線分開鋪設，油庫安保系統視頻信號線即為高頻信號線，宜與854液位傳送信號線分開鋪設。

另外，由于條件的限制，以上辦法難以做到萬無一失，實際還可采用屏蔽信號線的辦法來達到減小電容性耦合侵害的目的，如圖5所示，當受感應信號線的外層包了屏蔽層后，上面所述的感應的噪聲電壓Un便作用在屏蔽層上。

（1）如果屏蔽層不接地，受感應信號線和屏蔽層之間的分布電容Ces上沒有電流，則受感應導體上接受到的噪聲電壓就是屏蔽體上所感應的噪聲電壓。

（2）如果屏蔽體接地，因為屏蔽層上的電壓為零，所以受感應信號線上的噪聲電壓也為零。

由于受感應導線不可能全部封閉在屏蔽體內（包括導體兩端外露和編織屏蔽層的空隙），所以實際情況要復雜一些。為了獲得良好的電場屏蔽，需要做到以下幾點。

（1）最大限度的減小信號線延伸到屏蔽之外部分的長度。

（2）為屏蔽層提供一個良好的接地，從這點上我們可以得到啟發，即檢查油庫庫區與自控樓所有鎧裝電纜是否已接地。