石油化工儀表系統(tǒng)的防雷隱患分析及防雷技術(shù)的應(yīng)用研究

彭修健

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

1 石油化工儀表系統(tǒng)所存在的防雷隱患

1.1 控制系統(tǒng)抗干擾能力差

石油化工儀表控制系統(tǒng)當(dāng)前最常使用的三大類型，分別為PLC控制DCS控制與FCS控制。實現(xiàn)這三種控制原理均需要將控制儀表使用弱電流完成信息傳輸，同時弱電流的傳輸控制卻很難達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)效果，能夠及時實現(xiàn)控制功能但也存在安全隱患。目前我們使用的石油化工儀表設(shè)備絕緣能力較差，很容易造成控制系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)弱電流，并且耐受力明顯不強，一旦受到雷電擊中，將會造成防護系統(tǒng)癱瘓。電流直接進入到儀表內(nèi)部對儀表造成永久性傷害，嚴(yán)重者還會造成現(xiàn)場操作人員傷亡或者重大安全故障。DSC控制系統(tǒng)在大型石油化工儀表系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用廣泛，處于核心指揮地位，但同時該系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成比較復(fù)雜，尤其是抗干擾電流能力是很弱，一旦發(fā)生雷電災(zāi)害，如果雷電擊中控制系統(tǒng)將會直接進入到系統(tǒng)內(nèi)，最終引發(fā)儀表損壞故障。儀表關(guān)系到石油化工企業(yè)正常生產(chǎn)運營。

1.2 缺乏二次防雷設(shè)計

石油化工儀表系統(tǒng)缺乏二次防雷設(shè)計，一次雷電擊中后可能會造成部分儀表癱瘓，此時缺乏二次防雷系統(tǒng)安全保護。石油化工儀表暴露在危險環(huán)境中，一旦再次被雷電擊中將會造成更為嚴(yán)重的問題。控制系統(tǒng)運行中采用地電位反擊與雷電感應(yīng)實現(xiàn)防雷功能，這兩種防雷措施雖然能夠?qū)崿F(xiàn)分流防御，但雷電災(zāi)害發(fā)生在石油化工企業(yè)中，對電氣設(shè)備的影響比較大，一旦雷電干擾所產(chǎn)生的強大電流進入到化工儀表中，將會造成儀表被擊穿的情況。因此在系統(tǒng)中不僅應(yīng)該要有效避雷，更應(yīng)該對雷電所產(chǎn)生的干擾電流及時排出，需要建立完善的接地導(dǎo)電系統(tǒng)。

1.3 整體防雷保護措施缺失

整體防雷保護措施在石油化工儀表系統(tǒng)中缺乏，目前所使用的防雷保護措施通常是針對局部儀表來進行的，各保護措施之間缺乏有效聯(lián)系。整體保護措施的缺乏與石油化工儀表系統(tǒng)安全防護設(shè)計理念有直接關(guān)系，設(shè)計階段過于強調(diào)防雷保護措施的局部強化，從而忽略了整體聯(lián)系對防雷能力的增強。這樣各個儀表系統(tǒng)中防雷安全措施是獨立運行的，遇到災(zāi)害后有效防御控制能力也因此減弱。在開展設(shè)計中需要形成整體框架，并通過布線連接將防雷措施聯(lián)系起來，相互串聯(lián)聯(lián)系最終的防雷控制效果也將能因此增強。了解石油化工儀表系統(tǒng)所遭遇的雷電災(zāi)害類型，開展安全防護才能夠擁有明確的設(shè)計目標(biāo)，下面將針對石油化工儀表系統(tǒng)的防雷技術(shù)應(yīng)用進行詳細(xì)論述。

2 石油化工儀表系統(tǒng)的有效防雷技術(shù)應(yīng)用

2.1 直擊雷防護

面對直擊雷的防護，可以通過在控制室頂部安裝避雷針來形成防護系統(tǒng)，避雷針能夠?qū)⒗纂娨氩⑼ㄟ^導(dǎo)線將其排入到了大地中。避雷針的安裝使用適合應(yīng)用在石油化工控制室獨立建筑的情況。可以通過引下線預(yù)防的系統(tǒng)結(jié)合的方法來實現(xiàn)雷電防護，并減少控制室內(nèi)電纜管道基礎(chǔ)設(shè)施之間的直接接觸，這樣可以在防護系統(tǒng)內(nèi)減少電勵磁感應(yīng)產(chǎn)生的幾率，雷電擊中后所產(chǎn)生的部分干擾電流也不會影響到石油化工儀表設(shè)備正常使用。

2.2 等位點鏈接

石油化工儀表系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)施，外部金屬外殼直接連接，構(gòu)成一個整體的等電位系統(tǒng)。再將系統(tǒng)統(tǒng)一與防雷接地系統(tǒng)構(gòu)建出聯(lián)系，這樣便能夠形成有效的等位電連接。雷電擊中道石油化工儀表系統(tǒng)內(nèi)，所構(gòu)成的靜態(tài)電流路徑以及等位電連接系統(tǒng)可以瞬間釋放擊穿電流，避免其他系統(tǒng)內(nèi)繼續(xù)存在，造成安全隱患。應(yīng)用該種技術(shù)方法需要注意的是要將防雷系統(tǒng)內(nèi)的基礎(chǔ)，金屬外殼連接在一起，包括生產(chǎn)設(shè)備、儀表外殼等，這樣才能夠構(gòu)成防雷整體系統(tǒng)。

2.3 屏蔽措施

石油化工儀表系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)施，外部金屬外殼直接連接，構(gòu)成一個整體的等電位系統(tǒng)，再將系統(tǒng)統(tǒng)一與防雷接地系統(tǒng)構(gòu)建出聯(lián)系，這樣便能夠形成有效的等位電連接。雷電擊中石油化工儀表系統(tǒng)內(nèi)，所構(gòu)成的靜態(tài)電流路徑以及等位電連接系統(tǒng)可以瞬間釋放擊穿電流，避免其他系統(tǒng)內(nèi)繼續(xù)存在，造成安全隱患。應(yīng)用該種技術(shù)方法需要注意的是要將防雷系統(tǒng)內(nèi)的基礎(chǔ)，金屬外殼連接在一起，包括生產(chǎn)設(shè)備、儀表外殼等，這樣才能夠構(gòu)成防雷整體系統(tǒng)。首選控制室屏蔽措施，指的是電氣連接控制室墻壁結(jié)構(gòu)中的鋼筋交點，然后再和金屬門框焊接，從而形成屏蔽籠，通過在控制室內(nèi)設(shè)置保護接地環(huán)的方式，將接地環(huán)和屏蔽籠連接起來形成屏蔽保護。其次，現(xiàn)場儀表屏蔽措施的實質(zhì)就是等電位連接，也就是將現(xiàn)場各個設(shè)備的金屬外殼和其他金屬設(shè)備，管道相互連接形成等電位，然后再和防雷接地系統(tǒng)連接。此外，信號線和電源線屏蔽，指的是將所有的信號線和電源線都使用金屬屏蔽層的電纜，并將電纜穿入金屬管內(nèi)，同時將金屬管進行多點接地，保證安全性。

2.4 科學(xué)綜合布線

石油化工儀表系統(tǒng)在綜合布線中要體現(xiàn)出科學(xué)性，不同型號的傳輸線路之間，應(yīng)該進行合理化綜合分配，并且間隔一定的安全距離，避免在電流傳輸中產(chǎn)生相互干擾。雷電災(zāi)害擊中某一線路系統(tǒng)后，應(yīng)該最大程度降低對其他線路帶來的持續(xù)影響，可以采用規(guī)范化的布線方式，來減少直接累影響。布線過程中需要考慮石油化工儀表系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)是否能夠?qū)崿F(xiàn)，在不影響常規(guī)生產(chǎn)運營的條件下，最大程度提升防雷能力。

2.5 浪涌保護器安裝設(shè)計

浪涌保護器安裝設(shè)計，可以在依次避雷防護措施之后來進行，形成有效的二次防雷保護系統(tǒng)。即使是在完全屏蔽的控制空間內(nèi)，仍然可能會產(chǎn)生電路線纜之間的勵磁干擾影響，此時在系統(tǒng)中需要設(shè)置安全有效的浪涌保護器，來對儀表系統(tǒng)通過電流進行科學(xué)分流。一次屏蔽系統(tǒng)中如果產(chǎn)生漏洞，或者屏蔽效果不足的情況，通過浪涌保護器安裝設(shè)置能夠提升綜合防雷效果，達(dá)到二次防護的標(biāo)準(zhǔn)。浪涌保護器安裝設(shè)計中，同樣需要采用一次防護的安全等級，這樣兩種不同絕緣屏蔽措施相互結(jié)合應(yīng)用，則能夠達(dá)到有效的安全防護標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 科學(xué)接地保護設(shè)計

接地保護系統(tǒng)設(shè)計可以在雷電擊中石油化工儀表系統(tǒng)后，將其快速的排入到大氣中，這樣便不會出現(xiàn)強大干擾電流擊穿儀表系統(tǒng)的情況。接地保護設(shè)計需要根據(jù)雷電浪涌的沖擊來設(shè)計電流導(dǎo)通單位量，雷電擊中在石油化工儀表系統(tǒng)中所產(chǎn)生的瞬間干擾電流十分強大。面對這種綜合電網(wǎng)整合技術(shù)，接地系統(tǒng)設(shè)計后也需要定期檢修，并通過降低接地電網(wǎng)電阻，來增大電流流通量。這樣便可以減少干擾電流排出時間，實現(xiàn)對石油化工儀表系統(tǒng)都重視安全控制。

3 結(jié)語

石油化工儀表系統(tǒng)中為進行有效防雷，綜合設(shè)計控制室、現(xiàn)場儀表、信號線和電源線等，在在避雷防護措施上可以進行直擊雷防護裝置設(shè)置、等電位連接以及設(shè)置屏蔽體和綜合布線、安裝保護器保護等，從而提高整個系統(tǒng)的安全可靠性。