控制系统遭雷击的案例分析和雷害的风险评估课件
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《雷电灾害风险评估》课件
综合化评估
将气象、地质、环境等多因素综 合考虑，开展综合化评估，提高
评估的全面性和可靠性。
提高雷电灾害风险评估的准确性与可靠性
加强数据采集
提高数据采集的精度和覆盖范围，为评估提供更 准确的基础数据。
引入先进模型
引入更先进的评估模型，提高评估的准确性和可 靠性。
强化监督与审核
建立完善的监督与审核机制，确保评估结果的客 观性和公正性。
模型验证
通过实际案例验证模型的 准确性和可靠性。
模型应用
将模型应用于不同地区和 不同建筑物，进行雷电灾 害风险的预测和评估。
风险评估的案例分析
案例选择
选取具有代表性的建筑物 或地区进行案例分析。
案例实施
按照风险评估流程，对该 建筑物或地区进行雷电灾 害风险评估。
案例总结
根据评估结果，提出针对 性的防雷减灾措施和建议 。
运用数学模型和计算机模拟等 方法，对雷电灾害风险进行定 量和定性分析。
资料收集
收集相关气象资料、地理信息 、建筑物及设施等数据。
风险识别
分析可能引发雷电灾害的因素 和潜在的损失。
风险评价
根据风险分析结果，确定雷电 灾害风险的等级和程度。
雷电灾害风险评估模型
01
02
03
模型建立
基于大量历史数据和现场 勘查结果，建立雷电灾害 风险评估模型。
技术
采用现代信息技术，如卫星通信、大 数据分析等，提高救援效率和准确性 。
CHAPTER 05
雷电灾害风险评估的未来发 展
雷电灾害风险评估技术工智能等技术， 实现雷电灾害风险的快速、准确
评估。
精细化评估
针对不同地区、不同建筑物类型 ，开展精细化评估，提高评估的
《雷电灾害风险评估》课件
许多地区和行业都有雷电灾害防护的法规和标准，评估风险可以确保我们符合要求。
3 提供决策支持
评估雷电灾害风险可以为决策者提供重要的数据和见解，帮助他们做出明智的决策。
什么是雷电灾害？
1 自然现象
雷电是大气中电荷的释放，形成闪电。它伴随着强烈的声音和光亮。
2 危险性
雷电可导致火灾、电击、电力设备损坏等。它是一个严重的自然灾害。
如何进行雷电灾害风险评估？
1
收集数据
收集有关雷电活动、气象条件、地理特征等的数据。可以利用现有的气象观测、 雷电探测等设备。
2
分析风险
根据收集到的数据进行风险分析，评估不同区域和设备的雷电灾害风险。
3
制定防范计划
根据风险评估的结果，制定相应的防范计划，包括雷电保护设备、人员培训等。
常见的雷电灾害防范措施
避雷针
避雷针是一种用于排除或减小雷电危害的装置， 它能将大气电荷导向地面。
浪涌保护器
浪涌保护器可以降低电力设备受到雷击时的损 失，保护设备免受过电压的影响。
接地线
接地线可以将电荷导向地面，防止雷电对设备 和人员造成伤害。
避雷棚
避雷棚是一种安全的避雷场所，提供保护，以 防止人员被雷电击中。
3 地域限制
雷电灾害主要发生在高山、平原和沿海地区。不同地区的雷电灾害风险也有所不同。
雷电灾害风险评估的目的
确定风险等级
评估帮助我们了解雷电灾害的风险程度，确定适当的防护措施。
识别薄弱环节
评估揭示了我们系统中存在的薄弱环节，帮助我们针对性地加强防护。
优化资源分配
评估帮助我们合理分配资源，确保在关键区域和设备上进行有效的防护。
《雷电灾害风险评估》PPT课件
3 提供决策支持
评估雷电灾害风险可以为决策者提供重要的数据和见解，帮助他们做出明智的决策。
什么是雷电灾害？
1 自然现象
雷电是大气中电荷的释放，形成闪电。它伴随着强烈的声音和光亮。
2 危险性
雷电可导致火灾、电击、电力设备损坏等。它是一个严重的自然灾害。
如何进行雷电灾害风险评估？
1
收集数据
收集有关雷电活动、气象条件、地理特征等的数据。可以利用现有的气象观测、 雷电探测等设备。
2
分析风险
根据收集到的数据进行风险分析，评估不同区域和设备的雷电灾害风险。
3
制定防范计划
根据风险评估的结果，制定相应的防范计划，包括雷电保护设备、人员培训等。
常见的雷电灾害防范措施
避雷针
避雷针是一种用于排除或减小雷电危害的装置， 它能将大气电荷导向地面。
浪涌保护器
浪涌保护器可以降低电力设备受到雷击时的损 失，保护设备免受过电压的影响。
接地线
接地线可以将电荷导向地面，防止雷电对设备 和人员造成伤害。
避雷棚
避雷棚是一种安全的避雷场所，提供保护，以 防止人员被雷电击中。
3 地域限制
雷电灾害主要发生在高山、平原和沿海地区。不同地区的雷电灾害风险也有所不同。
雷电灾害风险评估的目的
确定风险等级
评估帮助我们了解雷电灾害的风险程度，确定适当的防护措施。
识别薄弱环节
评估揭示了我们系统中存在的薄弱环节，帮助我们针对性地加强防护。
优化资源分配
评估帮助我们合理分配资源，确保在关键区域和设备上进行有效的防护。
《雷电灾害风险评估》PPT课件
雷电灾害风险评估的标准介绍PPT114页课件
5.2 雷电灾害风险评估
1、评估关系式 评估一般关系式如下： R=(1-e-NPt )L （1） 取一年时间（t=1），且F=NP＜＜1时（雷击为小概率事 件，此条件通常能满足），则 R≈ NPL （2） 式中，N 为年均雷击次数，与该处落地雷击密度、建筑物性质、建 筑物四周环境和土壤特性有关； P 为每次对建筑物有影响的雷击损坏概率，与建筑物的特性 和提供的防护措施有关； L 为间接损失（可能翻译为“损失后果”好），与建筑物用 途、所涉人员情况、大众服务设施类型、建筑物中存储物 价值和限制损失所采取的措施有关。 如果采用了LPS,R将依E而减小。
与损害源相对应的风险
RD = R`V + R`W
RI = R`Z + R`B + R`C
5.3 雷电损害风险分量的评估
如表2、表3所示，涉及建筑物的风险分量和 涉及入户服务设施的风险分量的计算公式不同， 因此，应分别进行评估。 建筑物的风险分量关系式中（表2），按损害 源区分，涉及的参量有：年平均雷击次数ND、NM、 NL、NI；(雷击建筑物附近地面年均雷击次数NM雷 击入户线路的年均雷击次数NL，雷击线路附近地面 的年平均雷击次数Ni,,)雷击产生的风险分量主要 有8种，相应的概率和损失类型也有8种。
(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数
ND=NgAdCd×10-6 (次/年•千米2) （9） 式中，Ad为孤立建筑物的截收面积，它是由一条 斜率为1/3的直线上端与建筑物上沿接触，绕建筑 物一周在地面划出的面积。 对于孤立六面体的建筑物：长、宽、高分别 为L、W、H，则 Ad=LW+6H(L+W)+9πH2 (m2) （10）
具体说，N为建筑物所在地雷击密度 Ng、截 收面积A和环境因子Cd之积。 N = NgACd （3） P为几种损害类型引起损害分概率Px与防护措 施对应的缩减因子的积之和。 （4） L等于损失的价值与建筑物总价值之比。 L=C/Ct （5） 其中，C为预期损失价值，Ct为建筑物总价值， Kj为j防护措施的缩减因子。
1、评估关系式 评估一般关系式如下： R=(1-e-NPt )L （1） 取一年时间（t=1），且F=NP＜＜1时（雷击为小概率事 件，此条件通常能满足），则 R≈ NPL （2） 式中，N 为年均雷击次数，与该处落地雷击密度、建筑物性质、建 筑物四周环境和土壤特性有关； P 为每次对建筑物有影响的雷击损坏概率，与建筑物的特性 和提供的防护措施有关； L 为间接损失（可能翻译为“损失后果”好），与建筑物用 途、所涉人员情况、大众服务设施类型、建筑物中存储物 价值和限制损失所采取的措施有关。 如果采用了LPS,R将依E而减小。
与损害源相对应的风险
RD = R`V + R`W
RI = R`Z + R`B + R`C
5.3 雷电损害风险分量的评估
如表2、表3所示，涉及建筑物的风险分量和 涉及入户服务设施的风险分量的计算公式不同， 因此，应分别进行评估。 建筑物的风险分量关系式中（表2），按损害 源区分，涉及的参量有：年平均雷击次数ND、NM、 NL、NI；(雷击建筑物附近地面年均雷击次数NM雷 击入户线路的年均雷击次数NL，雷击线路附近地面 的年平均雷击次数Ni,,)雷击产生的风险分量主要 有8种，相应的概率和损失类型也有8种。
(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数
ND=NgAdCd×10-6 (次/年•千米2) （9） 式中，Ad为孤立建筑物的截收面积，它是由一条 斜率为1/3的直线上端与建筑物上沿接触，绕建筑 物一周在地面划出的面积。 对于孤立六面体的建筑物：长、宽、高分别 为L、W、H，则 Ad=LW+6H(L+W)+9πH2 (m2) （10）
具体说，N为建筑物所在地雷击密度 Ng、截 收面积A和环境因子Cd之积。 N = NgACd （3） P为几种损害类型引起损害分概率Px与防护措 施对应的缩减因子的积之和。 （4） L等于损失的价值与建筑物总价值之比。 L=C/Ct （5） 其中，C为预期损失价值，Ct为建筑物总价值， Kj为j防护措施的缩减因子。
电力系统防雷保护ppt
防雷保护措施的必要性
02
为了减少雷电对电力系统的影响，采取必要的防雷保护措施是
至关重要的。
防雷保护措施的分类
03
避雷针、避雷带、避雷网等被动防雷措施和浪涌保护器等主动
防雷措施可以有效地保护电力系统免受雷电侵害。
展望
加强防雷装置的维护
定期检查和维护防雷装置，确保其良好的工作状态，可以有效地提高电力系统的防雷保护 能力。
应用先进技术
随着科学技术的不断发展，可以应用更加先进的技术和设备，提高电力系统的防雷保护水 平。
增加防雷教育
加强公众对雷电知识的了解和认识，增加防雷教育力度，提高公众的防雷意识，有助于减 少雷电对电力系统的影响。
THANKS
谢谢您的观看
02
降低接地电阻可以减少雷击对设备的冲击，提高设备的耐雷水
平。
接地电阻应按照国家规范进行设计、施工和维护，确保其电阻
03
值符合要求。
设备与线路的防雷保护
对设备进行防雷保护，可以在设备外壳、内部线路、信号线 等处安装相应的防雷器或浪涌保护器。
对线路进行防雷保护，可以在线路入口处装设避雷器或浪涌 保护器，以及在线路中间和末端装设相应的防雷装置。
防腐与防水
对防雷保护装置进行防腐和防水处理，以延长 其使用寿命。
防雷保护装置的更换
定期更换
01
根据防雷保护装置的使用寿命和实际状况，定期进行装置的更
换。
故障更换
02
当防雷保护装置出现故障无法修复时，需进行更换。在更换时
，应选用与原装置性能和规格相匹配的新的装置。
升级更换
03
随着电力系统的升级和改造，有时需要对原有防雷保护装置进
输电线路情况
雷电灾害风险评估培训课件
雷电灾害风险评估培训课件
3.3 评估内容
（1）被评估项目场区雷电特性评价分析，包括年预计 雷击次数，雷电流强度、极性以及雷电年变化和日变 化规律。
（2） 评估雷电防护措施的必要性，即通过风险估算来 确定建筑物及其服务设施应采取哪些必要的防雷措施 以及防护程度。
（3） 评估雷电防护措施的经济合理性，即通过风险估 算来检验采取的防护措施是否经济合理进而提出最优 方案。
•雷击建筑物 •雷击建筑物附近 •雷击服务设施 •雷击服务设施附近
•人身伤害
•物理损害
•电气和电子系统故 障
•人员伤亡 •经济损失 •文化遗产损失 •公共服务中断
•危险事件（损害源、危险源） •建筑物的损害概率
•（年雷击次数N）
•（P）
•每种损害产生的损失 率 • （相对值L）
雷电灾害风险评估培训课件
•受副热带高压边缘的偏南暖湿气流和西来的高空槽的共同影响
雷电灾害风险评估培训课件
第六部分 对评估工作的局限与发展的探讨
雷电灾害风险评估培训课件
1、审图与评估的区别？
审图：依据的是国家规范； 评估：依据的是风险取值，是设计的精细化。
如何处理审图意见与评估意见不一致的情况?
雷电灾害风险评估培训课件
2、闪电定位资料等重要数据的缺乏，使巧妇 难为无米之炊。 雷暴资料可以从本部门获取，但缺乏闪电定 位资料，评估分量的计算上技术数据依据不 足，难以提出准确、强针对性的评估意见。
• 雷击风险评估旨在查找、分析和预测本工程项目可能导致雷 击的危险、危害后果和损害程度，有针对性地提出消除、预 防或降低雷击风险的最有效合理的防护措施和对策，使风险 控制在可接受的程度，并提出最优方案来指导项目设计和具 体施工，最大限度的减少雷电灾害和损失，达到最低事故率、 最少损失和最优安全投资效益。
3.3 评估内容
（1）被评估项目场区雷电特性评价分析，包括年预计 雷击次数，雷电流强度、极性以及雷电年变化和日变 化规律。
（2） 评估雷电防护措施的必要性，即通过风险估算来 确定建筑物及其服务设施应采取哪些必要的防雷措施 以及防护程度。
（3） 评估雷电防护措施的经济合理性，即通过风险估 算来检验采取的防护措施是否经济合理进而提出最优 方案。
•雷击建筑物 •雷击建筑物附近 •雷击服务设施 •雷击服务设施附近
•人身伤害
•物理损害
•电气和电子系统故 障
•人员伤亡 •经济损失 •文化遗产损失 •公共服务中断
•危险事件（损害源、危险源） •建筑物的损害概率
•（年雷击次数N）
•（P）
•每种损害产生的损失 率 • （相对值L）
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•受副热带高压边缘的偏南暖湿气流和西来的高空槽的共同影响
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第六部分 对评估工作的局限与发展的探讨
雷电灾害风险评估培训课件
1、审图与评估的区别？
审图：依据的是国家规范； 评估：依据的是风险取值，是设计的精细化。
如何处理审图意见与评估意见不一致的情况?
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2、闪电定位资料等重要数据的缺乏，使巧妇 难为无米之炊。 雷暴资料可以从本部门获取，但缺乏闪电定 位资料，评估分量的计算上技术数据依据不 足，难以提出准确、强针对性的评估意见。
• 雷击风险评估旨在查找、分析和预测本工程项目可能导致雷 击的危险、危害后果和损害程度，有针对性地提出消除、预 防或降低雷击风险的最有效合理的防护措施和对策，使风险 控制在可接受的程度，并提出最优方案来指导项目设计和具 体施工，最大限度的减少雷电灾害和损失，达到最低事故率、 最少损失和最优安全投资效益。
控制系统遭雷击的案例分析和雷害的风险评估讲义55页PPT
Ae=[LW+6H(L+W)+9πH2] (m2) N1=k Ng Ae·10-6（次/年）
式中k为和建筑物所处地理环境有关的校正系数，它可以按下表选取。
30
建筑物等效受雷面积
1：3
H
3H
W
L
31
如建筑物具有复杂的形状，例如在屋面上的某个部位具有一定 高度的凸出物，可以根据上述定义用作图法来计算建筑物的等效受 雷面积。此时，一个可以接受的近似算法以最高点的 高度的 三 倍画一个圆，其圆面积为：
受着和室外一样的电磁场强度。遭雷
击时，使128K的EPROM内的程序丢失。重新 下装后正常。
19
1.8 某燃气公司混配站案例分析
雷击时间：2003年8月10日。
事故情况：遭受雷击的在线控制系统中包括一台控制混合气含氧量
的控制单元。该氧气分析装置是美国TELEDYNE分析仪表公司的327RA
型产品，其中包括一台基于袖珍型燃料电池的分析单元（美国专利
几万、几十万伏地电位差
地电位分布曲线
9
1.4 1975年在荷兰发生的惊人案例（反击）
20 m
柳树
250 m 高的爆炸 浓烟
热电耦 煤油
28 m
200 m 测量电缆 至控制室
8m
0.48 的 8个接地极
10
雷击法拉第笼造成对‘法拉第孔’内导线的闪络
100kA
法拉第笼
法拉第孔
电缆
100kV RL=1Ω
解决方法： 首先是工控机的外壳屏蔽
接地。其次，将控制室建筑物内的钢 筋、金属门窗等连接起来，进行格栅 屏蔽。
12
一点思考：该石油化工企业和石蜡加氢装置相距不到30米的 催化裂化装置的DCS控制室，也为单层的独立建筑物，由于设置了防 直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见防直击雷装置对雷击电 磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用。所以，如控制系统所在的控制 室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接
式中k为和建筑物所处地理环境有关的校正系数，它可以按下表选取。
30
建筑物等效受雷面积
1：3
H
3H
W
L
31
如建筑物具有复杂的形状，例如在屋面上的某个部位具有一定 高度的凸出物，可以根据上述定义用作图法来计算建筑物的等效受 雷面积。此时，一个可以接受的近似算法以最高点的 高度的 三 倍画一个圆，其圆面积为：
受着和室外一样的电磁场强度。遭雷
击时，使128K的EPROM内的程序丢失。重新 下装后正常。
19
1.8 某燃气公司混配站案例分析
雷击时间：2003年8月10日。
事故情况：遭受雷击的在线控制系统中包括一台控制混合气含氧量
的控制单元。该氧气分析装置是美国TELEDYNE分析仪表公司的327RA
型产品，其中包括一台基于袖珍型燃料电池的分析单元（美国专利
几万、几十万伏地电位差
地电位分布曲线
9
1.4 1975年在荷兰发生的惊人案例（反击）
20 m
柳树
250 m 高的爆炸 浓烟
热电耦 煤油
28 m
200 m 测量电缆 至控制室
8m
0.48 的 8个接地极
10
雷击法拉第笼造成对‘法拉第孔’内导线的闪络
100kA
法拉第笼
法拉第孔
电缆
100kV RL=1Ω
解决方法： 首先是工控机的外壳屏蔽
接地。其次，将控制室建筑物内的钢 筋、金属门窗等连接起来，进行格栅 屏蔽。
12
一点思考：该石油化工企业和石蜡加氢装置相距不到30米的 催化裂化装置的DCS控制室，也为单层的独立建筑物，由于设置了防 直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见防直击雷装置对雷击电 磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用。所以，如控制系统所在的控制 室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接
雷电灾害风险评估培训课件
雷电云的类型
雷电云通常分为层状云、积状云 和积状雨云，每种云型的雷电特 征不同。
闪电的结构
闪电通常由云地或云云之间产生， 可呈直击、分叉、螺旋等形状。
雷电灾害对人和财产的威胁
人身伤害
雷电可导致电击、烧伤、心 脏骤停等伤害，对身体健康 构成严重威胁。
火灾风险
雷电可引发火灾，造成建筑 物、林地和电力设施等财产 的严重损失。
感谢您的参与，希望本课程对您对雷电灾害风险评估有所帮助。如需更多信 息，请随时联系我们。
雷电灾害风险评估培训课 件
本培训课件将介绍雷电灾害的定义和背景，阐述雷电灾害对人和财产的威胁， 强调雷电灾害风险评估的重要性，并探讨相关评估的方法和工具。
通过案例分析和实战演练，您将深入了解如何进行雷电灾害风险评估。最后， 我们将解答常见问题，总结课程内容。
雷电灾害的定义和背景
雷电的形成
雷电是大气中互相分离的正负电 荷之间发生的放电现象，造成强 烈的光和声。
如何评估和提高雷电灾害预警系统的可靠性和 准确性？
雷电地域分布
不同地区雷电灾害风险有何差异，如何评估地 域性风险？
风险评估频度
雷电灾害风险评估的频度是多久进行一次较为 合适？
结论和课程总结
雷电灾害风险评估对保护人员安全和减少财产损失至关重要。通过掌握评估 方法和使用相关工具，可以提高防雷工作的效果。
2
Байду номын сангаас
进行实地演练，让学员能够掌握评估工
具和设备的使用以及紧急应对的技巧。
3
案例分析
通过分析真实案例，深入了解雷电灾害 风险评估的实际情况和挑战。
团队合作
通过团队合作，培养学员之间的沟通和 协作能力，提升雷电灾害风险评估的效 果。
防雷业务学习培训课件8-雷电灾害风险评估讲座
电磁辐射等物理效应，在瞬间会产生巨大的破坏力和很强
的电磁干扰作用。雷电常常造成人员伤亡、击毁建筑物、 引发火灾事故、烧毁供配电系统、通信设备、造成计算机 信息系统瘫痪等灾害后果。
二、雷电的危害性 • 2006年：全国发生雷击灾害19982起 • ——雷击伤亡事故759起 • ——死亡717人，受伤640人
（7）深度300米以上的冻结井筒或钻井等特殊凿井井筒工程；
（8）剥离量80万立方米以上的露天矿山工程； （9）100万吨以上的尾矿库工程；
各专业大型工程标准——石油化工工程
（1）30万吨/年（1.5亿立方米/年）以上生产能力或海上投资 8亿元以上的油（气）田主体配套工程； （2）25万吨/年以上原油处理工程；25万立方米/日以上的气体 处理工程； （3）长度120千米以上或输油量600万吨/年、输气量 2.5亿立
雷击灾害案例5：2010年8月6日下午两点多，
在中华门内公交站台等车的一名14岁女孩和一名
六旬男子遭雷击，受伤当场昏倒在地，女孩伤势
较重，据了解受伤女孩被击中时正戴着耳机听 MP3。
遭雷击的公交站台地上有黑痕
防雷中心赴现场调查
3、内涵、概念
1995年发布的IEC 61662（雷电灾害风险评估）中，
（7）10万平方米以上的港区堆场工程；
（8）单项工程合同额沿海4000万元以上或内河2000万
元以上的港口与航道工程。
各专业大型工程标准——水利水电工程
（1）总库容1亿立方米以上的水库工程； （2）灌溉面积50万亩以上的灌溉工程； （3）装机容量30万千瓦以上的水利发电工程；
（4）过闸流量1000立方米/秒以上的拦河闸工程；
各专业大型工程标准——港口与航道工程
（1）沿海1万吨或内河1000吨级以上的码头工程；
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再则，如果雷电波在金属导线内的的传输速度为每秒15万公 里，假定安全栅位于DCS前面3米，则从安全栅到DCS的传输时间为 20ns。如果一旦有雷电波从现场经过安全栅，还未等齐纳二极管产 生雪崩，雷电波已进入DCS系统，将DCS损坏，把进入的雷电能量释 放掉的同时从而也保护了安全栅。所以为什么雷击时，I/O卡损坏 了，连接在I/O信号卡前面的齐纳安全栅却安然无恙。
11
雷击法拉第笼造成对‘法拉第孔’内导线的闪络
100kA
法拉第笼
法拉第孔
电缆
100kV RL=1Ω
12
1.5 某石蜡加氢装置案例分析（屏蔽不到位）
雷害时间：2004年7月8日下午4点。 事故情况：遭受雷击。使操作站 的工控机的主板被雷击坏。
事故原因：
1）因为工控机所在机柜 位于离大窗户和门口不到0.8 米，承受着和室外一样的电磁 场强度。
穿金属管埋地敷设，所以任凭雷击，所有的I/O卡都安然无恙。
这就引起我们的思考-----关于信号传输线的双层屏蔽为什 么能起到防雷的作用。
4
1.2 某公司离子膜装置和硫酸装置的雷击案例（电磁感应）
离子膜装置
全部电缆用玻 璃钢桥架敷设
控制室
硫酸装置
全部电缆穿 金属管埋地
5
雷击时间：2006年夏 雷击结果：硫酸装置的控制系统和现场仪表无损坏；离子膜装置损 坏了许多输入/输出卡。 整改措施：将离子膜装置的玻璃钢走线槽用不锈钢薄钢板包裹并隔 一定距离接地。
因此遭成显示器黑屏的原因只能是强大的雷电电磁脉冲对阴极 射线管（CRT）内的电子束产生的干扰所至。因为距控制室南墙大 窗户只有3米左右的操作站，承受着和室外一样的电磁场强度。
这种干扰产生的后果是使显示器失效，而不是破坏。即显示器 在雷电电磁脉冲的作用下，失去正常功能，过2秒钟干扰消失后又恢 复正常。
通信电缆
网卡击穿。
3
解决方法： 方案一：拉开距离。将通信电缆重新敷设，保持和避雷带、引
下线起码要相隔2米以上的距离。同时还应在金属走线槽的两端接 地，槽与槽之间保持良好的电气连接。
方案二：改用光纤通信。这当然是解决问题的一种方案，但在 敷设光缆时同样也要注意光缆金属部分的防雷接地。
一点思考： 该装置的所有I/O信号电缆全部在0.8米以下并用金属走线槽或
雷害时间：2002年6月28日.
现场情况： 空旷、潮湿、有高Байду номын сангаас输电
线，是明显的引雷点。 该装置的DCS在厂长办公室
内设立了一个监控站，从控制室 到厂长办公室的通信电缆，在室 外大概有6米一段长度是和建筑 物的避雷带（相距仅100mm）平 行敷设的 。
避雷带
事故情况：
由于避雷带中的雷电流通过
电磁感应，将过电压、过电流沿 着通信电缆引入系统，将两端的
控制系统遭雷击的
案例分析和雷害的风险评估
Research analysis and risk assessment of lightning stroke events for control systems
2012年3月
1
1 控制系统遭雷击的典型案例
2
1.1 某污水处理装置雷击案例（电磁感应）
17
问题2：为什么连接在I/O信号卡前面的LB900 型齐纳安全栅却安然 无恙，而I/O卡却坏了？
由齐纳安全栅原理图可知，无论是由非本安端或现场端，当电 压超过一定值时，要过毫秒级的时间（制造商提供的数据）后方使 齐纳二极管VD1、VD2反向击穿并产生雪崩，从而将能量释放到地 里去。而雷电脉冲的时间是μs级的，远小于雪崩时间和快速熔断器 FA1的熔断时间。
解决方法：
将变送器外壳和控制系统通过共用接地网实现等电位接地。
9
引下线
雷电反击原理图
变送器
150米
DCS
几万、几十万伏地电位差
地电位分布曲线
10
1.4 1975年在荷兰发生的惊人案例（反击）
20 m
柳树
250 m 高的爆炸 浓烟
热电耦 煤油
28 m
200 m 测量电缆 至控制室
8m
0.48 的 8个接地极
14
1.6 某石化公司沥青装置的案例分析
雷害时间：2003年7月21日。
15
某石化总厂沥青装置的控制室平面
m
沥青装置 总汇线桥架
减压塔
接地极
机柜室
区
区
操作室
区 区
大面积窗户
16
问题1：在雷电的当即，为什么CRT显示器会发生黑屏？2秒钟后为什 么又自动恢复？
据现场调查，在遭雷击时，控制室内的UPS没有发生停电事 故，控制器和操作站的电源开关也没有断开过。显示器黑屏2秒钟后 又恢复到黑屏前的显示画面，这说明操作站的主机在黑屏后也没有 重新启动过（即一直处于通电状态）。
6
整改措施
不锈钢板包 裹走线槽
接地干线
7
1.3 某化工公司邻硝装置案例（反击）
雷害时间:2004年3月17日.
事故情况:遭受雷击，现场的多 台变送器（包括德国的E+H液位 变送器）和对应的AI卡同时被雷 击坏。
安装支架 自然接地
变送器 8
事故原因：
由于控制系统采用单独接地，即便变送器的电子线路在现场侧没 有工作接地，而且它和变送器的外壳隔有一定间隙（或串接一个反向 二极管），但变送器的外壳和金属安装支架（或与金属设备相连）形 成了自然接地。当变送器附近的设备或建筑物遭雷击时，由于地电位 的浮动，可以使变送器和控制系统两处的地电位差达几万、几十万 伏，故通过信号电缆足以将变送器和控制系统的AI卡同时击穿，或击 穿其中之一。
2）而工控机的外壳没有 屏蔽接地；
3）遭雷击时，机柜门又 半虚掩。
解决方法：
首先是工控机的外壳屏
蔽接地。其次，将控制室建筑
物内的钢筋、金属门窗等连接
起来，进行格栅屏蔽。
13
一点思考：该石油化工企业和石蜡加氢装置相距不到30米的 催化裂化装置的DCS控制室，也为单层的独立建筑物，由于设置了防 直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见防直击雷装置对雷击电 磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用。所以，如控制系统所在的控制 室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接 闪器的保护范围，控制室所在的独立建筑物在该保护范围内时，虽 然控制室所在的独立建筑物可以不设防直击雷装置，但考虑到防直 击雷装置对雷击电磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用，所以该建筑 物还是宜按《GB 50057 建筑物防雷设计规范》中规定的第三类防雷 建筑物采取防直击雷措施。
11
雷击法拉第笼造成对‘法拉第孔’内导线的闪络
100kA
法拉第笼
法拉第孔
电缆
100kV RL=1Ω
12
1.5 某石蜡加氢装置案例分析（屏蔽不到位）
雷害时间：2004年7月8日下午4点。 事故情况：遭受雷击。使操作站 的工控机的主板被雷击坏。
事故原因：
1）因为工控机所在机柜 位于离大窗户和门口不到0.8 米，承受着和室外一样的电磁 场强度。
穿金属管埋地敷设，所以任凭雷击，所有的I/O卡都安然无恙。
这就引起我们的思考-----关于信号传输线的双层屏蔽为什 么能起到防雷的作用。
4
1.2 某公司离子膜装置和硫酸装置的雷击案例（电磁感应）
离子膜装置
全部电缆用玻 璃钢桥架敷设
控制室
硫酸装置
全部电缆穿 金属管埋地
5
雷击时间：2006年夏 雷击结果：硫酸装置的控制系统和现场仪表无损坏；离子膜装置损 坏了许多输入/输出卡。 整改措施：将离子膜装置的玻璃钢走线槽用不锈钢薄钢板包裹并隔 一定距离接地。
因此遭成显示器黑屏的原因只能是强大的雷电电磁脉冲对阴极 射线管（CRT）内的电子束产生的干扰所至。因为距控制室南墙大 窗户只有3米左右的操作站，承受着和室外一样的电磁场强度。
这种干扰产生的后果是使显示器失效，而不是破坏。即显示器 在雷电电磁脉冲的作用下，失去正常功能，过2秒钟干扰消失后又恢 复正常。
通信电缆
网卡击穿。
3
解决方法： 方案一：拉开距离。将通信电缆重新敷设，保持和避雷带、引
下线起码要相隔2米以上的距离。同时还应在金属走线槽的两端接 地，槽与槽之间保持良好的电气连接。
方案二：改用光纤通信。这当然是解决问题的一种方案，但在 敷设光缆时同样也要注意光缆金属部分的防雷接地。
一点思考： 该装置的所有I/O信号电缆全部在0.8米以下并用金属走线槽或
雷害时间：2002年6月28日.
现场情况： 空旷、潮湿、有高Байду номын сангаас输电
线，是明显的引雷点。 该装置的DCS在厂长办公室
内设立了一个监控站，从控制室 到厂长办公室的通信电缆，在室 外大概有6米一段长度是和建筑 物的避雷带（相距仅100mm）平 行敷设的 。
避雷带
事故情况：
由于避雷带中的雷电流通过
电磁感应，将过电压、过电流沿 着通信电缆引入系统，将两端的
控制系统遭雷击的
案例分析和雷害的风险评估
Research analysis and risk assessment of lightning stroke events for control systems
2012年3月
1
1 控制系统遭雷击的典型案例
2
1.1 某污水处理装置雷击案例（电磁感应）
17
问题2：为什么连接在I/O信号卡前面的LB900 型齐纳安全栅却安然 无恙，而I/O卡却坏了？
由齐纳安全栅原理图可知，无论是由非本安端或现场端，当电 压超过一定值时，要过毫秒级的时间（制造商提供的数据）后方使 齐纳二极管VD1、VD2反向击穿并产生雪崩，从而将能量释放到地 里去。而雷电脉冲的时间是μs级的，远小于雪崩时间和快速熔断器 FA1的熔断时间。
解决方法：
将变送器外壳和控制系统通过共用接地网实现等电位接地。
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引下线
雷电反击原理图
变送器
150米
DCS
几万、几十万伏地电位差
地电位分布曲线
10
1.4 1975年在荷兰发生的惊人案例（反击）
20 m
柳树
250 m 高的爆炸 浓烟
热电耦 煤油
28 m
200 m 测量电缆 至控制室
8m
0.48 的 8个接地极
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1.6 某石化公司沥青装置的案例分析
雷害时间：2003年7月21日。
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某石化总厂沥青装置的控制室平面
m
沥青装置 总汇线桥架
减压塔
接地极
机柜室
区
区
操作室
区 区
大面积窗户
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问题1：在雷电的当即，为什么CRT显示器会发生黑屏？2秒钟后为什 么又自动恢复？
据现场调查，在遭雷击时，控制室内的UPS没有发生停电事 故，控制器和操作站的电源开关也没有断开过。显示器黑屏2秒钟后 又恢复到黑屏前的显示画面，这说明操作站的主机在黑屏后也没有 重新启动过（即一直处于通电状态）。
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整改措施
不锈钢板包 裹走线槽
接地干线
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1.3 某化工公司邻硝装置案例（反击）
雷害时间:2004年3月17日.
事故情况:遭受雷击，现场的多 台变送器（包括德国的E+H液位 变送器）和对应的AI卡同时被雷 击坏。
安装支架 自然接地
变送器 8
事故原因：
由于控制系统采用单独接地，即便变送器的电子线路在现场侧没 有工作接地，而且它和变送器的外壳隔有一定间隙（或串接一个反向 二极管），但变送器的外壳和金属安装支架（或与金属设备相连）形 成了自然接地。当变送器附近的设备或建筑物遭雷击时，由于地电位 的浮动，可以使变送器和控制系统两处的地电位差达几万、几十万 伏，故通过信号电缆足以将变送器和控制系统的AI卡同时击穿，或击 穿其中之一。
2）而工控机的外壳没有 屏蔽接地；
3）遭雷击时，机柜门又 半虚掩。
解决方法：
首先是工控机的外壳屏
蔽接地。其次，将控制室建筑
物内的钢筋、金属门窗等连接
起来，进行格栅屏蔽。
13
一点思考：该石油化工企业和石蜡加氢装置相距不到30米的 催化裂化装置的DCS控制室，也为单层的独立建筑物，由于设置了防 直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见防直击雷装置对雷击电 磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用。所以，如控制系统所在的控制 室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接 闪器的保护范围，控制室所在的独立建筑物在该保护范围内时，虽 然控制室所在的独立建筑物可以不设防直击雷装置，但考虑到防直 击雷装置对雷击电磁脉冲（LEMP）有一定的衰减作用，所以该建筑 物还是宜按《GB 50057 建筑物防雷设计规范》中规定的第三类防雷 建筑物采取防直击雷措施。