自动化及仪表控制系统的雷电防护核心思路

工程建设与设计
Construction&Design ForProjecl
自动化及仪表控制系统的雷电防护核心思路The Core Idea of Lightning Protection in Automation and Instrument Control System
巴文学，赵珠
(青海省气象灾害防御技术中心，西宁810000)
BA Wen-xue,ZHAO Zhu
(Qinghai Meteorological Disaster Prevention Technology Center,Xining810000,China)【摘要】由于雷电因素的存在，自动化及仪表控制系统运行将会受到巨大影响，这对于整个企业信息化发展极为不利a论文根据以往实践工作经验对雷电电磁脉冲的危害进行了总结，并从雷电电磁脉冲的基本保护措施、接地和等电位连接、磁屏蔽以及线缆布置方式、浪涌保护器4方面论述了自动化及仪表控制系统的雷电防护措施。

[Abstract]Because of t he existence oflightning,the operation of a utomation and instrument control system will be greatly affected,which is extremely unfavorable to the development of e nterprise information.Based on previous work experience,this paper summarizes the hazards of lightning electromagnetic pulse based on previous practical work experience,and discusses the lightning protection measures of a utomation and instrument control system from four aspects:basic protection measures of lightning electromagnetic pulse,grounding and equipotential connection,magnetic shield and cable layout,surge protector.
【关键词】自动化;仪表控制索统;雷电防护
[Keywords]automation;instrument control system;lightning protection
【中图分类号】TP207；P427.3Pl【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467(2019)08-0100-02 [DOIJ10.13616/ki.gcjsysj.2019.0&034
1引言
随着我国各个企业信息化发展步伐的不断提升，完善自动化仪表控制系统显得尤为重要。

另外,为了将系统功能进一步完善,研究人员还在其中加入了很多等微电子器件，也正是这些部件的加入，系统极容易受到雷电电磁脉冲影响,真正效果难以发挥出来。

为此，人们需要在原有基础上提高对该类问题的防护力度m。

【作者简介】巴文学(1968-),男，青海海东人，工程师，从事雷电灾害防御及雷电防护装置检测技术研究。

2雷电的基本特征和危害
雷电主要来源于云层和大气的放电，属于一种自然物理现象,现阶段,人们并无法将雷电现象消除,只能对其进行防护。

值得注意的是，在雷电发生过程中，极容易产生雷电电磁脉冲，这也是雷击出现的主要现象之一,其呈现方式主要以电流脉冲波形式为主。

当雷电电磁脉冲不断出现泄放和耗尽问题之后,整个雷击事件才会渐渐消退。

整体来看,该种事故的发生时间极为短暂,人们很难在事故发生时察觉，这也是雷电事故特殊性之所在。

当雷电电流进入到自动化及仪表控制系统之后，其供电线路和控制线路将会出现浪涌问题，此时系统内部电子设备会出现烧毁，严重时还会发生火灾。

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公用工程设计Public Uldilies Design
3雷电电磁脉冲的危害
雷电电磁脉冲作为自动化及仪表控制系统的主要危害来源,其浪涌电流能够导致整个系统无法正常工作,甚至还会引起设备器件的永久性损毁。

因此,相关工作人员需要对该类危害时间进行深入的了解。

一般来说,雷电电磁脉冲的波长与其传播距离存在直接关系,这也是该类脉冲的独特特点。

3.1传导偶尔分析
在整个传导偶尔分析工作开展过程中，主要涉及电路性传导、电容性传导和点、感性传导。

在电路性传导开展过程中，当电路性传导经过实际公共阻抗时，其中一个回路中的电流将会对阻抗产生影响,最终为另一组电路带来相关问题。

如此一来,其中一个回路之中的雷电电磁脉冲由于感应现象存在.进而产生大量浪涌,促使另一个电路设备损坏。

站在电容性传导偶尔角度来说,主要以电厂耦合为主.主要作用就是对另一条电路产生枝链影响。

当电路正常运行状态受到干扰之后，所产生的电容量也会持续下降，此时干扰电压可以被忽略不计叫
3.2辐射耦合分析
在敷设偶尔上，常见类型有2种:一种是场感应偶尔;另—种为远场辐射。

当自动彳跟仪表系统正常运行时，电感耦合的作用并不明显，该种耦合形式主要是电流磁场对电路的有效作用。

倘若人们可以将避雷设备加入其中,2000m范围内的首次雷击,其实际范围将会缩短至的50m,磁场强度降低量极为明显。

但如果在进场区域内展开分析,只要是磁场作用所有提升，其强度也会得到进一步提升，从而对电子产品产生危害。

如果人们可以在敏感设备之中设计防护装置，其设备功能也会出现紊乱等情况，但不至于产生严重的损害现象。

4自动化及仪表控制系统的雷电防护措施
4.1雷电电磁脉冲的基本保护措施
开展雷电电磁脉冲保护工作的主要冃的就是对雷电自身所携带的磁场进行有效控制，避免其对供电线路和数据产生影响,从而产生浪涌现象。

另外,还能将大部分雷电带入到大地之中，将浪涌影响力降到最低，避免各种设备对其产生影响。

常见的防护措施如下：
1）可以将接地和等电位连接到一起，确保整个雷电能够进入到大地之中。

与此同时，等电位下的设备电位差也会缩小，降低磁场的干扰能力。

2）在整个空间屏蔽过程中，可以借助于整个雷电磁场的衰减方式,避免设备内部产生过多浪涌。

3）如果工作人员将内外部线路均进行了屏蔽操作，可以避免线路之中发生浪涌现象。

4）借助于合理的布线操作，可以将回路面积适当降低，进而将感应回路电压大幅缩减,为后续工作开展仓憶有利条仲％4.2接地和等电位连接
由于接地终端以及等电位连接网络共同组成了接地系统,这也使得等电位连接网络的应用显得十分重要。

尤其是在敏感电子系统应用过程中，其接地方式应该以B类为主,如果是数字系统，则需要改用M构态。

除此之外,当设备处于等电位的连接网络时，与之相对应的导体长度和母线长度应该保持在最短状态之下。

如果是低频电子系统的应用，可以使用S 构态来提升防护效果，为后续自动化及仪表系统的合理应用创造有利条件。

站在实际工作角度来说,也正是由于接地和等电位的有效连接,才能让整个系统处于稳定运行状态。

4.3磁屏蔽以及线缆布置方式
站在空间磁屏蔽角度来说，人们可以将适当厚度下的接地联系屏蔽体当做是内屏蔽开展的主要措施，并将部分敏感设备置于其中，避免电磁场为系统带来更大影响。

如果是线缆屏蔽方式的实施，所涉及的屏蔽对象主要包括供电以及信号线内外电缆的有效连接。

除此之外，在具体连接方式选择上，可以将线缆防止在金属管之内.从而构成屏蔽线缆的另一种形式。

在此过程中,相关金属管得到选择显得尤为重要。

一般来说,工作人员经常使用镀锌铁管，直径也要保持在一定范围内，从而将屏蔽效果合理展示出来。

还要将实际回路面积全面缩短。

想要达到这一目的，最佳方式就是确保布线操作的合理性，最终实现内部浪涌的全面消除。

在屏蔽以及合理布线方式相互结合过程中，可以对光缆形式进行全面应用，避免整个系统在运行过程中出现各种各样的问题叫
4.4浪涌保护器
想要对自动化及仪表系统进行更好的保护，避免雷电侵扰，电磁环境的搭建显得尤为重要。

（下转第104页）
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图5冬季加热除湿空气恰湿图
状态点：B2
十球湿度:27.03c
湿球温度：i8.ir 相对湿度:42.0% 律湿 fit ：9.4g/kg
*ft:51.2kj/kg
猫点温度：12.8七 密度：I.2kg/m'
大气压力:IOIOOOP u
状态点:Al
干球湿度:5.0七 湿球温度：1.5弋 相对湿度:52.0%
仟湿疑：2.8讥&
tS ：12.1kJ/kg
露点温度:-3.8弋 密度：l.3kg/m'
状态点：Bl
干球湿度:20.0^： 湿球温度：17.11： 相对湿度:75.0% 含湿Jt: H.O j A r
:48.1 kj/kg
露点温度：15.3'： 密度
状态点:C
干球湿度:19.9%： 湿球温度:13.8乜 相对湿度:51.2¾ 禽湿 ®：7.4g^g
*S ：38.8kJ/kg
爲点温度：9.4七 巒度：l.2kg/m ,
状态点:A
干球湿度:-7.0Y
湿球温度：-&6t 相对湿度：54.吹 含湿
熔：-4.3叫
霜点温度:-13.8^ 密度:1.3kg/m'
3结语
此技术改造方案充分利用了升温
型除湿机的特性,降低了空气中的含湿量，从根本上削除了空气起雾的成因,
为洞内交通安全提供了保障。

虽然空气
温度升高，增加了一定的空调热负荷,但除湿的功能却大大减少了整个空调系统的湿负荷，对降低厂房内的空气湿
度有很大帮助，综合分析利大于弊。

db
【参考文献】
【1 ]宋世达.仙游抽水蓄能电站地下洞室通
升温除湿机选用时,参照国家标准CB/r 19411-2003(除湿机》进行选型,结合电厂内的温湿度情况,最终决定选用适
用温度范围5~32t 的除湿机。

该种除湿机的运行范围刚好覆 风效果及通风方式研究[D].西安:西安建
筑科技大学,2018.
[2】彭雪海.地下式厂房通风除湿系统的设计及应用[J].工程建设与设
计(下半月刊),2018(9):24-25.
盖了通风洞和交通洞冬夏两季的温度变化范围，可以支持机
131石茸,李运江.某地下发电厂房除湿改造实我[J].建筑热能通风空调,
组长年运行使用”因两洞均需通车运行，无法采用风管送风,
2018,37(9):88-91.
所以采用射流风口送风，直接将处理过的空气向洞的中心区【4】杨益.广东省地下厂房热湿环境控制初步探讨[JJ.广东水利水电,
域吹,这种送风方式有很大的风速，高温、高速的风可以直接
201 ”3) :51-53.
将洞中心区域的雾团吹散，而且每台除湿机采用的是空气循
【5】雍自成.地下水电站通风空调系统综合效能研究[D].重庆:重庆大
环处理的方式，不增加通风洞和交通洞的总风量,对整个厂房学,2016.
的气流组织几乎没有影响。

【收稿日期]2019-02-27
(±接第101页)
站在自动化以及仪表控制系统防雷设计上，实际接地和
等电位连接，以及LPS 措施等均显得十分重要。

但在实际系统 维护上，相关工作人员还要在其中加装浪涌保护器。

这主要是
由于SPD 在雷电防护操作过程中具备十分重要的作用.更是 电子元件发挥作用的主要手段.整个配套措施也显得尤为明
显。

值得注意的是，在等电位连接操作上，绝不能对导体进行 应用，否则将会对最终控制效果产生极大影响,最为常见的应 用类型有电源线和数据线等等，通过这种连接结构的作用
SPD 可以与整个接地系统紧密联系在一起，并借助于非线性 SPD 浪涌电压，以及分流浪涌电流，将实际电位全面连接在一
起，强化保护效果叫
5结语
雷电电磁脉冲(LEMP)的影响范围大，发生的概率大。

LEM P 的防护作为自动化及仪表控制系统雷电防护重点.论文
对此进行了详细探讨。

对于自动化及仪表控制系统来说.合理
的方式是进行综合防护.使得每种防护措施尽其功能，充分发 挥防护作用。

从以往工作经验中同样可以看出,由于防护工作
的有效开展,整个自动化及仪表系统运行也会更加平稳，从而 维护相关行业良好发展。

朮＞
【参考文献】
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【收稿日期12019-04-29
1()4。