仪表系统防雷工程设计
仪表系统防雷工程设计及应用
仪表系统防雷工程设计及应用摘要：介绍了仪表系统防雷等级划分方法，结合高雷区仪表系统的防雷工程设计，从控制室建筑物、现场仪表系统、控制室内仪表系统几个方面阐述了仪表系统防雷工程的设计及应用。
关键词：防雷工程；电涌防护器；接地；雷电防护等级近年来，由于仪表系统遭受雷击或雷电电磁脉冲而造成生产装置、大型机组停车的情况屡有发生。
为保证仪表系统的正常运行，避免或减少雷电袭击导致的直接及间接经济损失，对仪表系统实施适宜的防雷工程是很有必要的。
1仪表系统雷电防护等级划分及防雷工程实施仪表系统雷电防护等级的划分，采用被保护系统的重要程度结合当地年平均雷暴日来分级确定，具体见表1。
被保护系统的社会、经济和安全重要程度主要根据安全等级的评价、事故可能伤亡人数及事故可能造成的经济损失来综合评定。
其分类可以参考SH/T 3164-2012《石油化工仪表系统防雷设计规范》的表3.3来确定。
举例：项目所在地年平均雷暴日53d/a，社会、经济和安全重要程度分类为第二类，因此根据表1综合评估，该项目仪表系统雷电防护等级按一级防护划分。
根据SH/T 3164-2012《石油化工仪表系统防雷设计规范》第5.1.2条，防雷等级为一级的区域和控制室应实施仪表系统防雷工程。
2仪表系统雷电综合防护仪表系统防雷工程是一项系统工程，由多专业配合完成，才能达到仪表系统的有效防护。
IEC1024-1 中提出外部防雷和内部防雷的概念，按此分类主要的雷电防护措施如下：外部雷电防护（直击雷防护）措施包括接闪器、引下线、接地装置等。
其作用是：拦截击向建筑物的雷击，把雷电电流从雷击点直接引入大地泄放。
内部雷电防护（感应雷、反击雷）措施包括等电位连接与接地、屏蔽、合理布线、设置电涌防护器以及采用高抗干扰度的仪表系统等。
以下主要从控制室防直击雷、现场仪表和控制室内仪表系统几方面来介绍仪表系统的防雷设计。
3控制室防直击雷设计控制室的防雷设计主要由建筑和电气专业参照GB50057《建筑物防雷设计规范》及电气专业的有关规范进行设计。
仪表自控系统的接地工程设计
仪表自控系统的接地工程设计文章阐述了仪表自控系统接地的分类及主要原则。
参照相应标准规范，介绍了不同类型接地在工程中的实施方法。
结合工程实际经验，就设计人员在接地工程设计中易出现的错误和注意事项给出了建议。
關键词：仪表接地；等电位连接；屏蔽；抗干扰接地是仪表自控系统工程设计的重要环节，合理的接地系统是仪表自控系统安全可靠运行和操作人员人身安全的保障。
本文从设计人员的角度，通过对国标及行业规范的解读，结合工程经验，对仪表自控系统接地的工程设计方法及注意事项进行了阐述。
1 接地分类仪表自控系统接地按其作用分为安全接地和工作接地两大类。
安全接地用于保护人身安全和设备安全，其包括：保护接地、防静电接地、防雷接地。
工作接地是为了保障仪表及控制系统的正常工作，其包括：回路接地、屏蔽接地和本安接地。
1.1 安全接地保护接地是将用电仪表及设备正常时不带电的金属部分用接地线与大地相连。
当发生某些故障时，会造成这些正常时不带电的金属部分带危险电压，而保护接地线可以将这些危险电压迅速导入大地，避免人员触电和对用电设备造成损害。
此外，保护接地还可以防止静电的积聚。
防静电接地是将带静电物体或有可能产生静电的物体通过接地线与大地相连，防止静电电流窜入仪表及控制系统对人员和设备造成直接伤害和电磁干扰。
防雷接地是将雷电产生的雷电浪涌通过接地线导入大地、防雷接地包含外部防雷接地和内部防雷接地。
外部防雷由电气专业负责，不在本文讨论范围之内。
内部防雷接地包括电缆屏蔽的接地、机柜的屏蔽接地、浪涌保护器的接地等，由自控仪表专业负责。
1.2 工作接地回路接地是指在自动化系统和计算机等电子设备中，非隔离的信号需要建立一个统一的信号参考点并做接地，通常为直流电源的公共端。
屏蔽接地是将电缆的屏蔽层、排扰线、仪表的屏蔽接地端子做接地以消除电磁干扰。
还有一种屏蔽接地指的是控制室建筑物内的钢筋、金属门窗等连接起来，形成一个屏蔽网并接地，这种屏蔽接地由建筑专业负责。
石油化工仪表系统的防雷隐患及防雷技术分析
石油化工仪表系统的防雷隐患及防雷技术分析发布时间：2023-03-06T06:50:39.508Z 来源：《工程管理前沿》2022年第20期作者：贾洪双[导读] 化工是促进我国国民经济快速增长的主要产业之一贾洪双中国石油哈尔滨石化公司黑龙江哈尔滨150056摘要：化工是促进我国国民经济快速增长的主要产业之一，仪表系统是石油化工生产的中心，对整个企业的生产运行起着极为重要的作用。
为了保证石油化工正常生产运转，需要做好仪表系统的保护工作，尤其是加强雷电防御措施。
在开展雷电防御过程中，应先认真分析雷电灾害对石油化工生产的影响和仪表控制系统存在的防雷隐患，再根据不同的问题制定科学合理的解决策略，在此基础上合理安装浪涌保护器和规范布线，使仪表系统更具安全可靠性，从而保证整个系统的正常运转，为石油化工生产奠定良好的基础。
关键词：石油化工仪表系统；防雷隐患；防雷技术引言雷电属于自然现象，因此石油化工产业在仪表防雷方面要有足够的重视，能够清楚认识到其对石油化工生产活动带来的危害，从而根据当前的防护措施制定更加完善的防雷策略，将雷电对石油化工生产带来的损害降到最低。
1石油化工仪表系统的防雷隐患分析1.1雷击的基本类型雷击大致可以分为两类：直击雷和感应雷。
下面对直击雷和感应雷引起的仪器损坏进行分析。
（1）直击雷是指雷电在空中产生的电荷，能以闪电的形式直接击中各种人、动物、树木和大型建筑物。
直击雷的技术特点之一是能量巨大，中等强度的直击累电流为10~80kA。
其通过强烈的热电辐射和电磁机械效应，对人类和动植物造成致命伤亡，破坏建筑物。
如果现场仪表、电线/缆和一些其他信号传输线设备遭到雷击，在各种极端条件下，几乎所有的仪表系统都会因触电而严重损坏。
（2）感应雷。
感应雷是指雷电脉冲瞬时放电而产生的与其对应电压大小相同的感应脉冲电压，使其靠近物体带电。
感应电压可以通过其感应导体，并迅速传输到各种相关的电子控制仪表以及相关的设备，从而对各种自动化仪表及控制系统造成严重的危害。
仪表接地国家规范
竭诚为您提供优质文档/双击可除仪表接地国家规范篇一：仪表接地规范1总则1．0．1本规范适用于石油化工企业自动控制工程的仪表、plc、dcs、计算机系统等的接地设计，装置的改造可参照执行。
本规范不适用于操作控制室、dcs机房、计算机机房等的防静电接地设计。
1．0．2接地系统按功能可分为保护接地、工作接地与仪表系(仪表接地国家规范)统防雷接地。
1．0．3执行本规范时，尚应符合现行有关标准规范的要求。
2保护接地2．0．1用电仪表、自控设备的金属外壳和正常不带电的金属部分，由于绝缘破坏而有可能带危险电压时，均应作保护接地。
它们包括：仪表盘、仪表柜、仪表箱、plc及dcs机柜、操作站及辅助设备、供电盘、供电箱、接线盒、电缆槽、电缆托盘、穿线管、铠装电缆的铠装护层等。
2．0．224V或低于24V供电的现场仪表、变送器、就地开关等，若无特殊要求时，可不作保护接地。
2．0．3安装在非爆炸危险场所的金属表盘上的按钮、信号灯、继电器等小型低压电器的金属外壳，当与已接地的金属表盘框架电气接触良好时，可不作保护接地。
3工作接地3．0．1仪表、plc、dcs、计算机系统等，应作工作接地。
工作接地包括：信号回路接地、屏蔽接地、本质安全仪表系统接地。
3．0．2当仪表、plc、dcs、计算机系统等电子设备，需要建立统一的基准电位时，应进行信号回路接地。
3．0．3当plc、dcs、计算机系统与模拟仪表联用时，应对模拟系统与数字系统两者提供一个公共的信号回路接地点。
3．0．4仪表系统中用以降低电磁干扰的部件(如电缆的屏蔽层、排扰线、仪表上的屏蔽接地端子等)，应作屏蔽接地。
除信号源本身接地者外，屏蔽接地应在控制室侧实施。
3．0．5本质安全仪表系统中必须接地的本安关联设备，应根据仪表制造厂的要求可靠接地。
3．0．6本质安全仪表系统的信号回路地和屏蔽地，可通过接地汇流与本质安全地连接在一起。
4仪表系统防雷接地4．0．1位于多雷击区或强雷击区内的石油化工装置，当控制室内plc、dcs、计算机系统仪表电缆引入处及现场仪表已设置了电涌保护器时，电涌保护器应进行仪表系统防雷接地。
管道scada及仪表系统防雷措施
黧塑鲺．管道SC A D A及仪表系统防雷措施李艳t赵飞z(1．中石化管道储运公司管道技术作业分公司，江苏徐州221008；2．中石化管道储运公司沧州输油处德州站，山东德州253034)睛要】本文针对雷电浪涌入侵s cA D A及议表系统的主要途径。
提出scA D A强仪表系统防雷应采取的基拳措施。
口；键词sc A D A及仪表系统；雷电感应电流；等电位接地；直接连接；分组连接S CA D A控制系统是石化管道输油生产过程控制的指挥中心，它的正常运行对输油生产的影响很大，同时它也是一个复杂的弱电控制系统，如图1所示。
因此容易受到外部的干扰，特别是雷电浪涌的入侵对S CA D A控制系统的影响很大：一方面可造成仪表设备的损坏，另一方面也可造成S CA D A系统故障，严重的可能造成整个输油管线的停输、设备的误动作甚至重大的事故，因此SC A D A及仪表系统的二次防雷就显得很重要。
1雷电侵入仪控系统的途径—般来讲，雷电会通过如下三个途径对仪电系统产生影响：1)控制系统建筑物的防直击雷装置在接闪时，强大的瞬间雷电流通过引下线流^．接地装置，会使局部的地电位泽动并产生跨步电压，如果防雷的接地装置是独立的，它和控制系统的接地体没有足够的绝缘距离的话，则它们之间会产生放电，这种现象称为雷电反击，它会对控制室内的SC A D A系统产生干扰乃至破坏；2)当控制系统建筑物的防直击雷装置接闪时，在引下线内会通过强大的瞬间雷电流，如果在引下线周围的一定距离内设有连接S CA D A系统的电缆(包括电源、通信以及I／o电缆)，则引下线内的雷电流会对SC A D A的电缆产生电磁辐射，将雷电波(高电位)引入SC A D A系统，干扰或损坏SC A D A系统：3)当控制系统周围发生雷击放电时，空间辐射的电磁场会在各种金属管道、电缆线路上产生感应电压(包括电磁感应和静电感应)，从而使控制系统失效或损坏。
2SC A D A及仪表控制系统防雷的基本措施．综合防雷有建筑物、供配电防雷和仪表系统防雷等措施，其中，仪表系统防雷的基本措施主要有等电位连接、信号电缆的屏蔽与接地、仪表设备的屏蔽与接地、合理布线、设置浪涌防护器等。
石油化工仪表接地设计规范标准
石油化工仪表接地设计规1 总则1．0．1 本规适用于石油化工企业自动控制工程的仪表、PLC、DCS、计算机系统等的接地设计，装置的改造可参照执行。
本规不适用于操作控制室、DCS机房、计算机机房等的防静电接地设计。
1．0．2 接地系统按功能可分为保护接地、工作接地与仪表系统防雷接地。
1．0．3 执行本规时，尚应符合现行有关标准规的要求。
2 保护接地2．0．1 用电仪表、自控设备的金属外壳和正常不带电的金属部分，由于绝缘破坏而有可能带危险电压时，均应作保护接地。
它们包括：仪表盘、仪表柜、仪表箱、PLC及DCS机柜、操作站及辅助设备、供电盘、供电箱、接线盒、电缆槽、电缆托盘、穿线管、铠装电缆的铠装护层等。
2．0．2 24V或低于24V供电的现场仪表、变送器、就地开关等，若无特殊要求时，可不作保护接地。
2．0．3 安装在非爆炸危险场所的金属表盘上的按钮、信号灯、继电器等小型低压电器的金属外壳，当与已接地的金属表盘框架电气接触良好时，可不作保护接地。
3 工作接地3．0．1 仪表、PLC、DCS、计算机系统等，应作工作接地。
工作接地包括：信号回路接地、屏蔽接地、本质安全仪表系统接地。
3．0．2 当仪表、PLC、DCS、计算机系统等电子设备，需要建立统一的基准电位时，应进行信号回路接地。
3．0．3 当PLC、DCS、计算机系统与模拟仪表联用时，应对模拟系统与数字系统两者提供一个公共的信号回路接地点。
3．0．4 仪表系统中用以降低电磁干扰的部件(如电缆的屏蔽层、排扰线、仪表上的屏蔽接地端子等)，应作屏蔽接地。
除信号源本身接地者外，屏蔽接地应在控制室侧实施。
3．0．5 本质安全仪表系统中必须接地的本安关联设备，应根据仪表制造厂的要求可靠接地。
3．0．6 本质安全仪表系统的信号回路地和屏蔽地，可通过接地汇流与本质安全地连接在一起。
4 仪表系统防雷接地4．0．1 位于多雷击区或强雷击区的石油化工装置，当控制室PLC、DCS、计算机系统仪表电缆引入处及现场仪表已设置了电涌保护器时，电涌保护器应进行仪表系统防雷接地。
HGT20513-2000仪表系统接地设计规定
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５ 接地连接方法
５ ． １ 现场仪表 接地连接方法 ５ ． １ ． １ 对于现场仪表电 缆槽、 仪表电 缆保护管以 及３ ６ Ｖ以 上的 仪表外壳的保护接地， 每隔 ３ ０ 米用接地连接线与就近已 接地的 金属构件相联， 并应保证其接 地的可靠性及电 气的连续性。 严禁利用储存、 输送可燃性介质的 金属设备、 管道以 及与之相关的 金属构件进行接
３ 计算机系 统机柜和 操作台； ４ 供电 盘、 供电 箱、 用电仪表外壳、 电缆桥架 （ 托盘） 、 穿线管、 接 线盒和 恺装电缆 的 恺装护层 ； ５ 其它各种自 控辅助设备。 ２ ． ０ ． ２ 安 装在非爆炸危险场所的 金属表盘上的按钮、 信号灯、 继电 器等小型 低压电 器 的 金属外壳， 当与已 作保护接地的金 属表盘框架电气接触 良 好时， 可不作保护接地。 ２ ． ０ ． ３ 低于 ３ ６ Ｖ 供电的 现场仪表、 变送器、 就地开 关等， 若无特殊需要时可 不作保护
接地ｂ
２ ． ０ ． ４ 凡已 作了保护接地的 地方即 可认为已作了静电接地。 在控制室内 使用防 静电 活动地板时， 应作静电接地。
静 电接地 可与保护接地合用接地 系统 。
２ ５６
３ 工作接地
３ ． １ 一般规定
３ ． １ ． １ 为保证 自 动 化系统正常可 靠地工作， 应予工作接地。 工作接地的内容为信号回
接地干线 接 地总干 线
１ ０ 一 ２ ５ ｍ ｍ ２ １ ６ － ５ ０ ｍ ｍ ２
７ ． ２ 接地汇流排 、 联 结板 规格
７ ． ２ ． １ 接地汇流 排宜采 用２ ５ ｍ ｍ ２ ｘ ６ ｍ ｍ ２ 的铜 条制作。 也可用连 接端子 组合而成。 ７ ． ２ ． ２ 接地汇总 板和总接地板应采用铜板制作。 铜板厚度不应小于 ６ ｍ ｍ ， 长宽尺寸按
仪表接线规范
竭诚为您提供优质文档/双击可除仪表接线规范篇一：仪表接地规范1总则1．0．1本规范适用于石油化工企业自动控制工程的仪表、plc、dcs、计算机系统等的接地设计，装置的改造可参照执行。
本规范不适用于操作控制室、dcs机房、计算机机房等的防静电接地设计。
1．0．2接地系统按功能可分为保护接地、工作接地与仪表系统防雷接地。
1．0．3执行本规范时，尚应符合现行有关标准规范的要求。
2保护接地2．0．1用电仪表、自控设备的金属外壳和正常不带电的金属部分，由于绝缘破坏而有可能带危险电压时，均应作保护接地。
它们包括：仪表盘、仪表柜、仪表箱、plc及dcs机柜、操作站及辅助设备、供电盘、供电箱、接线盒、电缆槽、电缆托盘、穿线管、铠装电缆的铠装护层等。
2．0．224V或低于24V供电的现场仪表、变送器、就地开关等，若无特殊要求时，可不作保护接地。
2．0．3安装在非爆炸危险场所的金属表盘上的按钮、信号灯、继电器等小型低压电器的金属外壳，当与已接地的金属表盘框架电气接触良好时，可不作保护接地。
3工作接地3．0．1仪表、plc、dcs、计算机系统等，应作工作接地。
工作接地包括：信号回路接地、屏蔽接地、本质安全仪表系统接地。
3．0．2当仪表、plc、dcs、计算机系统等电子设备，需要建立统一的基准电位时，应进行信号回路接地。
3．0．3当plc、dcs、计算机系统与模拟仪表联用时，应对模拟系统与数字系统两者提供一个公共的信号回路接地点。
3．0．4仪表系统中用以降低电磁干扰的部件(如电缆的屏蔽层、排扰线、仪表上的屏蔽接地端子等)，应作屏蔽接地。
除信号源本身接地者外，屏蔽接地应在控制室侧实施。
3．0．5本质安全仪表系统中必须接地的本安关联设备，应根据仪表制造厂的要求可靠接地。
3．0．6本质安全仪表系统的信号回路地和屏蔽地，可通过接地汇流与本质安全地连接在一起。
4仪表系统防雷接地4．0．1位于多雷击区或强雷击区内的石油化工装置，当控制室内plc、dcs、计算机系统仪表电缆引入处及现场仪表已设置了电涌保护器时，电涌保护器应进行仪表系统防雷接地。
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浅谈仪表系统防雷工程设计
1、浪涌保护器不是本系统的安全栅，二者的结构、器件类型和工作方式都不一样，作用和效能不一样，不能相互替代。
2、浪涌保护器的设置原则
2.1应根据工厂及装置所处地区的年平均雷暴日、装置的年预计雷击次数、雷击风险评估、防雷等级等综合考虑。
2.2、浪涌保护器的设置应考虑综合经济损失，不应滥设。
例如，现场测量仪表损坏造成的综合经济损失大于10万元的，现场测量仪表端设置浪涌保护器；控制室仪表或信号处理仪表损坏所造成的综合经济损失大于10万元的，现场测量仪表和控制室仪表两端可设置浪涌保护器；
2.3现场测量仪表设置浪涌保护器的信号回路，在控制室内的仪表也应设置浪涌保护器；
3、浪涌保护器的设置方案
3.1、当信号电缆在地面以上敷设的水平距离大于100m或垂直距离大于10m时，现场测量仪表和控制室仪表两端应设置浪涌保护器。
3.2、设置浪涌保护器的仪表
●安全仪表系统两端应设置浪涌保护器
●变送器现场及控制室仪表两端应设置浪涌保护器
●电气转换器、电气阀门定位器、电磁阀等现场信号执行器类仪表和控制室仪表两端应设置浪涌保护器。
●热电阻及热电偶现场及控制室仪表两端应设置浪涌保护器
●电子开关现场及控制室仪表两端应设置浪涌保护器
●配备UPS的应在UPS的输入侧配备和安装交流电源线路浪涌保护器。
在以上需要设置浪涌保护器仪表中：热电偶及热电阻现场端可以不设浪涌保护器；触点开关现场端可以不设浪涌保护器；配电间及电气控制室来的机泵信号可以不设浪涌保护器。
4、浪涌保护器的类型
浪涌保护器安装用途分类有：信号仪表、网络通信仪表、直流源、交流源等。
●浪涌保护器的配备应根据防护线路的电气特征确定，标称供电电压为24VDC的两线制、三线制、四线制的4～20mA信号仪表，回路直流电源属于信号供电，应按照信号仪表配备浪涌保护器。
●直流电源装置属于直流电源类，应按照直流电源配备浪涌保护器。
●交流供电四线制仪表的交流供电应为交流源类，应按照交流源配备浪涌保护器。
●浪涌保护器的参数必须适应被保护仪表的信号等级和抗扰度，还应适合该场合雷电浪涌电流的特点，不可随意选型。
●最大持续运行电压Uc：对于24V直流供电仪表最大信号电压数值为：30～36VDC，故，最大持续运行电压为：大于等于36VDC。
●最大信号电流Ic：对于两线制、三线制、四线制的4～20mA信号仪表（包括HART协议、PROFIBUS协议）最大信号电流的数值为：大于等于150mA；对于24V直流供电线路，如电磁阀、超声波仪表、可燃气体报警仪等仪表，最大信号电流的数值为：大于等于600mA
●标称放电电流In：对于信号仪表来说，大于1kV即可满足一般的防护要求，标准选用5kV和10kV。
（重要参数）
●电压保护水平Up：对于24VDC工作电压保护仪表，浪涌保护器的电压保护水平为60V
●响应时间：信号类浪涌保护器的响应时间为小于等于5ns
工作频率：对于仪表信号，包括“智能”仪表，工作频率为1～20kHz，通常可以不写。