油庫(kù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的防雷

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)油庫(kù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的防雷由工業(yè)計(jì)算機(jī)IPC或可編程控器PLC組成的集數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制和信息傳送于一體的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在油庫(kù)自控系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)自控系統(tǒng)的防雷技術(shù)提出了更高的要求。由于微電子器件的浪涌抗擾度很低，無(wú)論國(guó)產(chǎn)的或國(guó)外引進(jìn)的DCS、PLC等控制系統(tǒng)，每年發(fā)生雷擊事故接連不斷，尤其在高雷區(qū)和強(qiáng)雷區(qū)。一旦自控系統(tǒng)遭雷擊，輕者損壞卡件，影響油庫(kù)的正常生產(chǎn)作業(yè)；重者將迫使油庫(kù)生產(chǎn)作業(yè)停產(chǎn)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此有必要對(duì)自控系統(tǒng)的防雷作深入的探討。分析雷電對(duì)自

2、控系統(tǒng)侵害途徑是正確采取防雷防護(hù)措施的前提。 1雷電對(duì)自控系統(tǒng)侵害途徑 雷電對(duì)自控系統(tǒng)侵害的途徑主要有：1）直擊到電源輸入線，經(jīng)電源線進(jìn)入自控設(shè)備；2）以感應(yīng)方式（電阻性、電感性、電容性）耦合到電源、信號(hào)線上，最終損害自控設(shè)備。 1.1自控配電系統(tǒng)的防雷 油庫(kù)的配電系統(tǒng)一般在高壓進(jìn)線端都已安裝了如閥型避雷器或氧化鋅避雷器等避雷裝置，但自控設(shè)備仍會(huì)遭受雷擊而損壞。這是因?yàn)檫@些措施的保護(hù)對(duì)象是電氣設(shè)備，而自控設(shè)備耐過(guò)壓能力低，用單一的器件或單級(jí)保護(hù)很難滿足自控設(shè)備對(duì)電源的要求，所以對(duì)電源防雷應(yīng)采取多級(jí)保護(hù)措施。具體級(jí)數(shù)根據(jù)各自實(shí)際情況而定，圖1為油庫(kù)配電系統(tǒng)采用的三級(jí)保護(hù)方案。（原有的高壓避雷器保

3、留） 第一級(jí)在變壓器二次側(cè)，主要泄放外線等產(chǎn)生的過(guò)電壓，其雷通量大，啟動(dòng)電壓高（920-1800V）。 第二級(jí)在自控系統(tǒng)UPS電源前，主要泄放第一級(jí)殘壓、配電線路上感應(yīng)出的過(guò)電壓和其它用電設(shè)備的操作過(guò)電壓、其電流通量居中，啟動(dòng)電壓居中（470V1800V）。末級(jí)在PLC專用電源模板前，主要泄放前面的殘壓，完全可達(dá)到箝位輸出，其殘壓低，響應(yīng)時(shí)間快。蕭山油庫(kù)自控系統(tǒng)電源線采用浪涌保護(hù)器（避雷器）后，基本上杜絕了因電源線引起的過(guò)電壓而損壞自控系統(tǒng)設(shè)備。 1.2自控系統(tǒng)通訊線路防雷 1.2.1通訊線的屏蔽接地 自控系統(tǒng)通訊線一般都采用特制屏蔽雙絞電纜（如DH+、MB+），對(duì)其中的屏蔽接地，許多行業(yè)規(guī)范

4、規(guī)定是機(jī)房端接地，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備端懸空。這樣雖然能有效的抑制雷擊時(shí)產(chǎn)生的電容性耦合，但由于雷電電磁脈沖的磁場(chǎng)強(qiáng)度非常強(qiáng)大，僅依靠雙絞線作用還不足以抑制其磁場(chǎng)的耦合。此時(shí)，應(yīng)采用電纜的雙層屏蔽，兩個(gè)屏蔽層之間絕緣，內(nèi)層單端接地，抑制電容性耦合，外層兩端或多端接地，抑制電感性耦合。 通信電纜的外屏蔽層可采用金屬鎧裝電纜的金屬鎧裝層或敷設(shè)電纜的金屬橋架、金屬管等實(shí)現(xiàn)。目前蕭山油庫(kù)采用鋁合金橋架與鋼管相結(jié)合作為電纜的外屏蔽層，現(xiàn)場(chǎng)各信號(hào)采集設(shè)備通信、網(wǎng)絡(luò)電纜通過(guò)鋼管保護(hù)連接，匯集到橋架后進(jìn)入總控站，鋼管與橋架經(jīng)多點(diǎn)等電位接地，以抑制電感性耦合；內(nèi)層通信線在總控站實(shí)行單端接地，抑制電容性耦合。多年來(lái)油庫(kù)從未因

5、雷電感應(yīng)引起設(shè)備損壞事故，證明了內(nèi)外層屏蔽對(duì)抑制發(fā)生在電纜臨近區(qū)域內(nèi)的電磁感應(yīng)是很有效的。 1.2.2通訊線使用浪涌保護(hù)器 對(duì)油庫(kù)一些重要自控系統(tǒng)（如油庫(kù)公路發(fā)油系統(tǒng)），萬(wàn)一遭受雷擊，將嚴(yán)重影響油庫(kù)的正常發(fā)油作業(yè)（尤其是進(jìn)口設(shè)備，備品備件采購(gòu)價(jià)格高、周期長(zhǎng)）。為確保油庫(kù)的正常生產(chǎn)作業(yè)，在做好網(wǎng)絡(luò)通訊線、信號(hào)線內(nèi)外層屏蔽等各種防雷措施的同時(shí)，配置了相應(yīng)的浪涌保護(hù)器。使得前面的各種防雷措施萬(wàn)一出現(xiàn)疏漏，則安裝在被保護(hù)設(shè)備端口或附近的浪涌保護(hù)器還能抑制住殘余的、感應(yīng)的雷電電流，使設(shè)備受到最后的保護(hù)，這對(duì)降低信息系統(tǒng)雷害概率、提高防雷可靠性有很好的、綜合性的作用。 1.3控制站構(gòu)筑物的防雷 油庫(kù)總控站

6、是控制和信息中心，集中了很多位重值高的計(jì)算機(jī)設(shè)備、通訊設(shè)備、儀器儀表，是油庫(kù)生產(chǎn)監(jiān)控、調(diào)度中心。因此，控制站所在構(gòu)筑物的防雷是整個(gè)防雷系統(tǒng)中不可忽視的組成部分。雖然蕭山油庫(kù)控制站構(gòu)筑物高度低（5m）、面積小，但地勢(shì)空曠，又臨近錢塘江，極易遭受各方向的各種形式的雷擊。因此控制站構(gòu)筑物還是安裝了避雷網(wǎng)，共設(shè)4條避雷網(wǎng)引下線，以減小每條線上的泄放電流量從而降低感應(yīng)能量。控制站接地網(wǎng)在不同方向與發(fā)油泵房、發(fā)油臺(tái)等接地網(wǎng)連接，以實(shí)現(xiàn)等電位連接。 1.4合理接地 油庫(kù)接地系統(tǒng)按接地目的一般分為：直流系統(tǒng)工作接地、電氣設(shè)備保護(hù)接地及防雷防靜電保護(hù)接地等。那么，對(duì)這一接地系統(tǒng)應(yīng)采用共用接地網(wǎng)接地好還是按各自的

7、接地目的獨(dú)立接地好呢？ 我們知道，油庫(kù)自控系統(tǒng)是集信號(hào)采集、處理、控制等成一體的控制系統(tǒng)，許多信號(hào)（如壓力、液位、可燃?xì)怏w濃度、流量等）采集裝置都直接安裝在油罐或輸油管線上，而油罐等金屬導(dǎo)體壁往往又直接作為引下線與接地裝置連接。一旦油罐遭雷擊，安裝在油罐上的測(cè)量元件就隨油罐電位的升高而升高，此時(shí)如控制系統(tǒng)的接地裝置與油罐接地裝置是相互獨(dú)立的話，控制系統(tǒng)和信號(hào)采集元件之間就會(huì)產(chǎn)生很高的電位差，形成閃絡(luò)（反擊），使信號(hào)采集元件、PLC等設(shè)備損壞，同時(shí)在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所出現(xiàn)電火花會(huì)引起爆炸。 為了防止閃絡(luò)產(chǎn)生，應(yīng)該將避雷裝置和控制系統(tǒng)的保護(hù)接地裝置、系統(tǒng)工作接地裝置等都連接到同一個(gè)接地網(wǎng)上即共用接地網(wǎng)接地。同時(shí)，相對(duì)于獨(dú)立接地，共用接地網(wǎng)還有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）共用接地網(wǎng)將各個(gè)接地極并聯(lián)連接，接地電阻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于獨(dú)立接地時(shí)的接地電阻；2）由于是共用接地，即使其中的某一個(gè)接地極失效，其它的接地極也能補(bǔ)充，提高了接地的可靠性。所以采用共用接地網(wǎng)實(shí)行等電位連接是油庫(kù)控制系統(tǒng)接地的首選方式。 3 結(jié)論 總之，隨著油庫(kù)自動(dòng)化控制程度的不斷提高，計(jì)算機(jī)、PLC系統(tǒng)大量采用大規(guī)模CMOS集成電路和分散控制用的CPU單元，使其對(duì)瞬間過(guò)