浅析管道企业SCADA系统雷电防护

母 缩写 ． 意思是数据采集和监控 ． 是一种实 时采 集和分析数据 的计算 机监控系统 。Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统 主要 由两大部分组成 ： 一是下位机 系统 ． 即 可编程逻辑控制器控制系统． 该控制系统为热备可编程逻辑控制器 控 制系统 ： 二是上位机系统 ， 即计算机实时监控系统 ， 实时监视 与控制 现 场设备 。 该 系统包括 Ｃ Ｐ Ｕ模块， 电源模块 ， 各种通讯模块， 各种输入输 出 模 块和 Ｕ Ｐ Ｓ电源安放在 Ｐ Ｌ Ｃ 机 柜室： 各输入输 出模 块电缆与站场 的 液位开关 、 液位计 、 压力变送器等现场仪表通 讯， 采集数据 ， 输 出指令 ， 保证 输油生产正常运行 ； Ｃ Ｐ Ｕ通过 以太 网模块 、 交换机 、 协议 转换器 、 路 由器通过光纤到通讯系统 ． 通过局域网与公 司 Ｓ Ｃ Ａ ＤＡ服务器通讯 ． 站控工作站通过交换机与下位机系统通讯。Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统 电子信息设 备 的耐压和抗 电磁干扰性能 比较低。 雷 电所伴 随的强大 的感应 电磁场 以及在金属导体 中产生的感应过 电压， 影响着 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统 电子设备 的正 常工作， 每年雷雨季 节。 时常有输入输 出模块 击坏的现象 ， 给输油 生产带来很 大的隐患。 为了输油 生产 正常运行， 有必要对 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统 设备进行防雷保护
２ 现场仪表的防雷
现场仪表主要处 于室外， 容易遭受直击雷 的袭击， 雷 电直接击在仪 表上． 产 生高电压高 电流 ， 因此 必须电气防雷结合 ， 尽 量避免仪 表成为 接闪器： 雷 电的静电感应效应和 电磁感应效应而在仪表及线路上感应 高电压大电流。 击毁仪表设备绝缘和设 备， 必须采取有效的措施加 以防 范 可 以采取 以下屏蔽措施： 仪表 的金 属外壳 、 金属保 护箱应为全封 闭 的屏 蔽各种静 电和电磁干扰； 需要进 行雷电防护 的非金属外壳的仪表 应装在钢板材质的仪表保护箱内； 现场仪表的金属外壳 、 仪表保护箱 、 接线箱及机柜的金属外壳应就近接地或与接地 的金属体相连接。 以便 雷电流尽快泄放到大地． 以防雷电高电压高电流对仪表 内电子设备损 坏． 现场仪表金属外壳可 以通过金属安装 支架或金属设备 自然接地： 金 属容器 、塔器和操作平 台上现 场仪表应与操作平 台和设备等 电位连 接 防止雷 电流产生 的电位差 ， 造成仪表损坏或对 人体的伤 害： 连接 电 缆应采用铠装的屏蔽 电缆或屏蔽 电缆全程穿钢管或 封闭的金属 电缆 槽敷设夕 屏 蔽层至少两端接 地， 内屏蔽层一端接 地； 仪表信 号线采用 双绞线芯对： 对雷 电产生 的浪涌电流， 现场仪表应采用装配式 电涌 防护 器． 也可以采用 内置集成式 电涌防护器或通用 的电涌 防护器。 安装 电涌 防护器不能破坏仪表 的防护等级的要求
机房没有直击雷 的防护设备， 当雷 电击 中时， 机房的 电压降分布不均 匀， 进 而造成 局部 高电位 反击’ 从而损坏设备， 甚至伤害人员； 再有强 大 的直击 雷电流使机房 的地电位升高到几万伏。 甚至几十万伏， 并通过 电 源线 和信号 线的接 地系统 同时破坏接在电网和信号线上其他设备． 这 种雷击是对机房设备危害最严重一 种。 在雷雨季节， 在管道 的基层站 队 时常有机房设备遭雷击 的事件 发生损 坏 Ｐ Ｌ Ｃ模块 、 仪 表和其他计算 机设备 ． 一些管道基层站队的 Ｐ Ｌ Ｃ机房没严格按照石化企业计算机机 房设 计规范 的要求设计 ， 只是一般 企业厂房 ， 达不 到 Ｐ Ｌ Ｃ机 房的防雷 要求 机房所在大楼应设置独立 的避雷针和避雷网把整座建筑物保护 起来。 将雷 电流引入足够远的地方入地， 避免雷 电流入地时产生 的高 电 位通过 电源线 、 信号线和控制线反馈造成破坏
３ ． ２ 感 应 雷 的防 护
１ 雷 电的 本 质 及效 应
早在 １ ７ ７ ２ 年美 国科学家 富兰克林就首先揭 示了雷 电的本质。 实 际上是一种 电现象。 雷 电发生时可在千分之几秒到 十分之几秒产生几 百 千安的 电流 、 几百千伏 的电压 、 十亿 到上亿 瓦的 电能 、 上 万度 的高 温、 猛烈 的冲击波 、 剧变 的静 电场和强烈 的电磁辐射等物理效应， 给人 类造成多种危害 人类通过总结认识到 了雷 电的效应： 雷 电对人体 的 生理效应： 雷 电的电动力效应； 雷 电冲击波效应； 雷 电光 辐射效应： 雷 电 的热效应 和机械效应： 雷 电的静电感应效应： 雷 电电磁感应效 应： 高电 压引入效应 认识到 了雷电各种入侵路径， 提 出各种预防雷电的方法 。 下面主要谈谈下位机 系统 防雷措施
【 摘 要】 本 文分析 了管道企业 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 系统的特 点、 雷电侵入的途径及 产生的影 响， 着重 阐述 了管道企业 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 系统的综合 防雷措施 。 【 关键词 】 管道企业 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统 ； 雷 电影响 ； 防雷措施
０ 引 言
Ｓ Ｃ Ａ ＤＡ 是 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｏ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ａｎ ｄ Ｄ ａ ｔ ａ Ａｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ的 英 文 首 字
３ Ｐ Ｌ Ｃ 机 房 的 防 雷
Ｐ Ｌ Ｃ机房 的特点是具有 大量 的电子设 备， Ｐ Ｌ Ｃ的输 入输 出模块通 过电缆与现场仪表设备相连， 系统遭受 雷击 的路径主要有 以下三种： 直 击雷， 感应 雷， 高 电位沿 电源线 、 信号线和控 制线传人 。 ３ ． １ 直击 雷的防护 当直击雷击 中机 房时， 机房会 有很 强的雷电流， 平均有 ３ ０ Ｋ Ａ ， 如果
科技・ 探索・ 争鸣
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇＣ Ａ Ｄ Ａ系统雷电防护
陈少祥 （ 中石化 管道储 运公 司鲁 宁输 油处 盱眙维修 队 ， 江 苏 盱眙 ２ １ １ ７ ０ ０ ）