一般的防雷措施主要是采用分流法,通过在仪表自控系统的信号回路等安装浪涌保护器(Surge Protective device),以达到限制瞬间过电压和过电流的目的。但是单位SPD的特点是只能为回路的局部提供保护,例如安装在DCS系统控制室的单通道SPD只能对DCS系统相对应的卡件通道提供保护;安装在现场信号变送通道的SPD只能对变送器提供保护。如果每个I/O通道都安装SPD,这样不仅会大幅度增加企业成本,而且SPD的故障率也会导致整套仪表自控系统的维修率大大增加。因此,化工企业通常仅在一些相对重要的场合使用浪涌保护器,不能全面较好地解决化工仪表自控系统的防雷问题。
1.1直接雷击
所谓直接雷击就是在雷电活动区内,雷电直接通过人体、建筑物、设备等对地放电所产生的电击现象。在化工企业中,雷电直接击中现场仪器仪表设备,进而造成仪器仪表传感器或变送器的电子线路损坏。比如在石化企业会在室外布置很多流量计,诸如天然气流量计,蒸汽流量计等,这些仪表有的会安装保护箱,有的则不会。在这种情况下,遭受雷击的可能性就很大。
1.2感应雷击
所谓感应雷击就是雷电并未击中仪表自控系统中的任何部分,雷击导线或仪器仪表设备附近时,由于静电和电磁感应而在导线或仪器仪表设备上形成过电压的现象。
1)电磁感应脉冲辐射。当接闪器发生接闪时,巨大的雷电流将瞬间流过接地引下线,并在引下线周围产生巨大的瞬变电磁场,并向外辐射电磁波,处在该电磁场中的金属类导体就会感应出较大的感应电动势,如果有回路便会在回路中产生较大的浪涌电流,从而造成仪器仪表设备故障,导致仪表自控系统失灵。
2)静电感应。雷电来临时,由于雷云电场的作用,地面金属类线缆导体被感应出大量电荷,接闪后大量电荷产生放电,由于瞬间电量极大,形成很高的电位差,放电电流若进入现场仪器仪表等设备,便会造成设备损坏。
1.3反击
接闪器接闪时,巨大的瞬间过电流将通过引下线引入接地极,雷电流在释放过程中,连接导体上产生的高电压将对其周围其它物体产生电击,这种现象称为雷电反击。由于大地具有一定的电阻,雷电流向大地释放必然会有一个过程,在该释放过程中,局部地电位将瞬间提高,如果两套接地极系统没有设计足够的安全距离,接地极之间就会产生极高电位差,形成巨大的瞬间反击电流,直接对仪表自动化控制系统产生巨大的破坏。
1.4电涌引入
直接雷击或感应雷电都可以使金属类导线及金属管道产生过电压,过电压涌入可以发生在供电回路或信号回路中,造成供电回路供电质量下降,信号回路中芯线与芯线及屏蔽层之间产生横、纵向过电压,并通过耦合干扰和破坏信号回路中所连接的仪器仪表设备。