工业仪表控制系统的防雷策略
探讨仪表和控制系统的防雷设计
探讨仪表和控制系统的防雷设计摘要：在新时代的背景下，科学技术加速发展，化工企业自动化水平日趋提高，装置安稳、长效运行越来越依赖仪表和控制系统的正常运行。
采取有效的防雷措施可保证仪表系统免受干扰和破坏，本文针对仪表和控制系统的防雷设计进行深入性的分析与探究。
关键词：仪表控制系统；防雷由于雷电的破坏能力极强，会干扰仪表和控制系统，使其误动作，进而导致化工装置的停工和停车，造成重大的经济损失，甚至会危害到人们的生命安全。
所以对现场仪表和控制系统的防雷显得尤为重要。
采取经济有效符合地区特点的防雷措施是每个化工企业工作的重点。
1.仪表系统防雷的介绍1.1基本原理仪表防雷的基本原理是限制电流、电压和能量。
设法拦截和疏导直接雷或感应雷电磁脉冲产生的大电流或大电压在到达仪表和控制系统信号和通讯回路、电源设施等重要输入口之前泄放入大地，并将残余雷电流产生的二次电压控制在仪表所能承受的范围内，使仪表免受雷电损害。
鉴于雷电持续时间较短的特点以及大部分仪表和控制系统具有防干扰的功能，残余的雷电流对信号造成的干扰可以忽略不计。
1.2仪表系统防雷的重要性当前，根据仪表和控制系统的实际使用情况，仪表和控制系统所具有的特点主要表现在绝缘强度低、耐电涌能力差、抗外界干扰性弱，时常受到雷击的影响与侵害，使企业受到了较大的损失[1]。
而工业仪表控制系统存在雷击侵害的主要因素不仅是自身所具有的系统电压低、工作电流小，系统越来越复杂等特点，更可能是因为没有良好的系统接地措施和雷电防护对策。
因此，当雷雨天气出现时极易受到雷击冲击影响，会使现场仪表和控制系统输入输出模块以及电源输入端等受到频繁的电磁冲击损伤，严重时出现系统异常联锁或系统瘫痪等问题，导致装置生产、运营无法正常的进行，使企业承受重大损失。
2.浅析雷击对仪表控制系统的破坏2.1分析雷击的种类大自然中的雷击主要分为三种，云内雷、云际雷与云地雷，工业仪表系统最易受到云地雷的影响，云地雷按破坏方式分为感应雷、直击雷[2]。
工业现场控制装置的防雷设计
工业现场控制装置的防雷设计工业现场控制装置的防雷设计是现代工业技术的关键环节之一。
随着工业化进程的不断推进，各种控制装置越来越广泛地应用于工业现场中。
然而，众所周知，雷电是很容易造成电力系统及电子设备损毁的一种自然现象。
因此，控制装置的防雷设计至关重要。
下面本文将从控制装置的防雷机制、抑制雷电过电压、减少电磁干扰和提高接地系统等方面进行阐述。
一、控制装置的防雷机制控制装置的防雷机制有两种，一是以防雷杆为主的防接口雷击，二是以接地为主的内部防雷。
防接口雷击：在工业现场中，控制装置常常会面临接口雷电波动，这时，就需要通过设置适当的防雷杆等零部件，来进行接口防雷。
具体来说，执行人员应该在安装控制装置的地区周围的建筑物中进行防雷杆的设置。
这样能够在一定程度上减少接口雷电的影响，保证控制装置的正常工作。
内部防雷：在一定程度上，内部防雷是控制装置的一个防雷机制。
具体通过设置适当的保护措施，来提高装置内部的耐雷能力。
为了使控制装置持续稳定，还应在设备的各个点上连结好接地线。
这样能够有效地减少雷电对装置产生的潜在威胁。
具体来说，内部防雷还需要考虑以下三个方面：1、控制装置的信号线路保护：在电磁环境较差的工业现场，由于雷击造成的浪涌信号很容易引发接口电路的毁坏。
因此，安装信号线路保护装置是解决这个问题的关键。
2、控制装置本身的保护：这方面主要通过安装各种防雷装置来实现。
例如：磁遏制器、保护器、避雷单元、过电压保护器等。
它们的作用是吸收雷击电流而不影响装置的正常工作。
3、接地保护：接地是防止雷击电流传入电源设施的第一道防线，因此，接地保护是内部防雷的一个重要方面。
具体包括接地电阻的降低、接地网的加强等。
二、抑制雷电过电压为了使控制装置在雷电天气中可以正常工作，抑制雷电过电压也十分关键。
这里需要注意的是，抑制过电压并非完全削弱过电压的提高，而是使过电压变得缓和。
在具体实践中，可以采取以下的方法来抑制控制装置过电压：设置金属氧化物避雷器。
工业仪表控制系统的防雷策略
工业仪表控制系统的防雷策略作者：刘璘来源：《房地产导刊》2014年第04期【摘要】由于国内对仪表控制系统的防雷工作有待加强，工业仪表控制系统在不同地区每年受到不同程度的雷击，对我国工业发展带来了极大的损失。
本文首先介绍仪表控制系统的概况，其次探究雷击对仪表控制系统带来的破坏类型，再次指出了工业仪表控制系统的防雷策略，最后强调仪表控制系统的保护关键在于采取预防措施。
【关键词】仪表控制系统；雷击；防护；策略一、仪表控制系统的介绍（一）工业仪表控制系统的概念。
工业仪表控制系统是在工业生产中广泛运用的一系列微电器件，它们由各种通讯模件、工控机、安防器件和现场测量仪表等集成电路组合构成。
随着我国工业产业的快速发展，工业发达的各个城市陆续建立了许多工厂，在工业生产中仪表控制系统的运用使企业得到了精确的数据，从而促进了企业创造更大的经济效益和社会效益。
仪表控制系统是集成电路组合构成的微电器件，是自动化仪表控制技术在工业生产中的体现，精确检测出工业生产中的相关数据，为企业带来了很大的便利。
（二）仪表控制系统防雷的重要性。
目前，从仪表控制系统的使用情况看，仪表控制系统自身具有耐电用能力和绝缘强度低等缺点，经常遭受到雷击的侵害，对企业带来了极大的损失。
工业仪表控制系统出现雷击损害的主要原因除了自身弱点以外，可能就在于没有做好对仪表控制系统的防护工作，所以一旦遇到雷雨天气就会遭受到雷击侵害，造成仪表计算机输入输出模块部分损坏或者整个装置控制系统瘫痪，混乱正常的工业生产，对企业的经济损失很大。
二、浅析雷击对仪表控制系统的破坏（一）分析雷击的种类。
大自然中的雷有云内雷、云地雷和云际雷等三种形式，按照它们正负电荷放电的原理不同，对工业仪表控制系统产生破坏的雷击又分为直击雷和感应雷。
直击雷和感应雷都属于云地雷，其中直击雷是指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，而感应雷与直击雷有很大不同，它是直击雷后的第二次发生的二次雷，因为发生直击雷以后，云层带电很快消失，地面某些范围散流电阻大，导致产生局部高电压，造成强大的脉冲电流对周围的仪表控制系统的导线和金属物产生电磁感应，最后产生闪电和雷声的现象，对仪表控制系统造成极大的损害。
仪器仪表的防雷设计技术
仪器仪表的防雷设计技术摘要：仪器仪表防雷设计技术是在雷电天气背景下，通过对仪器仪表系统进行防雷设计，保障系统正常运行和避免因雷击造成系统损坏。
本文主要介绍仪器仪表系统的防雷设计基本原则，包括电源供应系统、信号线路、接地系统、屏蔽系统等方面。
此外，还对仪器仪表的防雷保护措施进行了具体分析，包括避雷针、电源保护、屏蔽装置等方面。
本文旨在为仪器仪表的防雷设计提供参考。
关键词：仪器仪表；防雷设计；基本原则；防雷保护措施正文：一、仪器仪表防雷设计基本原则仪器仪表防雷设计是针对雷电天气背景下，仪器仪表系统所表现出来的跳闸、故障、损坏等现象进行防护，保证系统的正常运作。
其防雷设计的基本原则主要包括以下几个方面：1.电源供应系统电源供应系统是仪器仪表系统的一个重要组成部分。
在防雷设计中，需要对电源线路进行保护。
在电源输入端安装保险丝或热敏电阻，保证电路的安全；在输入端接入磁饱和器，提高系统的耐受能力；在输出端加装EMI(电磁干扰)筛滤器，减少电源噪声的干扰等。
2.信号线路在信号线路的防雷设计中，关键在于对信号线路进行抗干扰设计。
通常采用的措施是在信号线前、后、中环节加装避雷器和磁簧开关等，提高系统的抗干扰能力。
3.接地系统接地系统在仪器仪表的防雷设计中占据非常重要的地位。
抗雷电能力强的接地系统可以消除雷击对系统的影响，保证系统的正常运作。
通常采用的接地方式包括水平接地、钢筋混凝土柱接地和板壳接地等。
4.屏蔽系统在仪器仪表的防雷设计中，屏蔽系统也是非常重要的一部分。
通过对仪器仪表的屏蔽可以有效地对电磁干扰进行防护，提高系统的稳定性和可靠性。
在屏蔽系统的设计中，需要结合实际情况决定屏蔽的用材和采用的屏蔽技术。
二、仪器仪表防雷保护措施1.避雷针在仪器仪表的防雷设计中，安装避雷针是一种比较有效的保护措施。
在安装避雷针时需要注意安装的高度和位置，确保有效的防护范围。
同时，需要定期检查和维护避雷针的状态，保证其有效性。
2.电源保护在电源输入端安装保险丝或热敏电阻，可以有效地保护电源输入端，减轻雷击对系统造成的影响。
工业自动化仪表控制系统的防雷保护措施99
工业自动化仪表控制系统的防雷保护措施摘要：石油化工仪表系统往往都会存在着过压以及过流耐受能力比较差的缺点，这严重影响了仪表系统正常进行工作，所以不断加强仪表系统的防雷保护措施，对于保证石油化工企业的安全生产具有非常重要的意义。
关键词：石油化工；仪表系统；雷击1 引言随着石化储运工业的迅猛发展，自动化程度不断提高，自动化仪表系统已成为石化储运行业生产必不可少的神经中枢。
但仪表设备普遍存在绝缘强度低、过压和过流耐受程度差、对电磁干扰敏感等弱点。
如果防护不当，轻则使仪表设备工作失灵，重则使仪表设备永久性损坏。
仪表系统防雷工程是一项系统工程，需要多专业共同完成，应采用综合防护的方法，多专业配合进行。
单从仪表专业考虑防护和接地很难满足仪表整体防雷的需要。
本文对比防雷设计标准及规范，提出了几点建议和优化措施。
2 雷电侵入自动化仪表系统的途径分析2.1 雷电感应如果金属架构、防雷装置接闪的时候，在引下线里面就会流过非常大的瞬时电流，这样就使得在周围一定的范围里面存在着比较大的电磁感应，或者是由于闪电在云层之间发生放电的时候会产生比较大的瞬时电磁场，强大的电磁场会由于电阻耦合、电容耦合以及电感耦合的作用下在一些电子设备或者是电线上面出现非常高的瞬时过电压，这时候就可能通过电感将比较高的电位引进仪表系统里对仪表系统正常工作产生干扰。
2.2 直击雷电的直击主要指的就是当发生雷电的时候会直接对仪表系统产生雷击，从而使损坏仪表控制系统。
2.3 反击如果防雷装置的接线方式是接闪的时候，如果发生了雷击现象，使得变送器周围的仪器设备遭受比较大的雷击，由于地电位会产生一定的浮动，会让变送器以及控制系统之间的电位差远远大于规定的大小，往往会超过几千伏或者是几万伏，当这个电位差超过仪表控制系统所能承受的一个范围的时候，就非常有可能击穿仪表控制系统的一些电子设备，影响仪表控制系统的正常工作。
3 自动化仪表系统防雷的主要措施对于自动化防雷工程而言是一项非常系统的工程，因此在采取防护措施的时候应该利用综合防治的方法，并且这项工程与建筑物防雷工程以及供电系统防雷工程具有非常密切的联系。
仪表系统的防雷措施
地 系统 、 浪涌防护器 的选择和安装 、 电缆的屏蔽和敷设等设计内容 。
关键 词 ： 仪表系统； 防雷； ； 接地 屏蔽； 浪涌保护器
Ｌｉｈ ｎｎ ｕ ｇ ｒ ｔｃｉｎ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓｏ ｎ ｔｕ ｎ ｙ ｔｍ ｇ ｔ ｉｇ Ｓ ｒ ｅＰ ｏｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｆＩ ｓｒ ｍｅ ｔＳ ｓｅ ｏ
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浅谈石油化工仪表系统的防雷措施
（ ）直 接 宙 击 一
（ ）雷 电过 电压 侵 入 三
直接 击雷 或雷 电感应都 可能 使导 线或金属管道 产生 雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路 ，通 常 会 损 坏 仪 表 的 传 感 器 模 件 并 且 可 能 损 坏 变 送 器 的 电 过 电压 ，此 雷电过 电压 沿各种金 属管道 、电缆槽 、电 子 线 路 板 。 雷 电流 在 沿 仪 表 支 架 流 人 大 地 的 过 程 中 ， 缆 线 路 就 可 能 将 高 电位 引 入 仪 表 系 统 ，造 成 干 扰 和 破 产 生 强大 的 感 应 磁 场 ，能 通 过 信 号 传 输 线 路 耦 合 到 控 坏 。
设 施 、仪 表控 制 室内 的设 备 、组 件和 元件 的 金属外 既保证安全，又有利于抑制低频干扰。 ・
壳 、金 属 设 施 连 接 在 一 起 ，并 且 与 仪 表 控 制 室 的防 雷 接 地 系 统 相 连接 ，形 成 完 善 的 等 电 位 连接 。 （ ）接地 三 （ ）分 流 五 分 流 是 防雷 的 有 效 措 施 ，由于 仪 表 回路 太 多 ，不 可 能在每个仪表 回路 中都使用Ｓ ＰＤ，必须有选择 地在 重 接地是指仪表的工作地 与建筑物的接地系统保持绝 要 回路 和 系统 电源 回 路 中安 装 Ｓ Ｄ 避 雷 器 。 Ｐ 或 缘 ，这样建筑 物接地 系统 中的电磁干扰就 不会传导到 三．石油化工仪表 防雷技术的发展
大型化工装置现场仪表防雷电措施探讨
大型化工装置现场仪表防雷电措施探讨摘要本文从仪表干扰源机理出发，通过对某公司乙烯装置仪表接地现状的讨论，分析了该装置仪表在抗干扰方面存在的薄弱环节，根据最新的国家及企业接地规范，提出了仪表防雷解决方案。
关键词：防雷接地仪表干扰闪电是自然界强大的脉冲放电现象，地球上平均每秒钟有100次，已成为十大自然灾害之一，直击雷的高电压、强电流侵入各处，袭击人，破坏建筑物、输电网，引起森林火灾，伴随着雷电产生的雷电电磁脉冲，以电磁感应和静电感应的作用，通过金属管道和电缆将雷电波引入控制系统，随着控制系统集成化程度的提高及大规模集成芯片的使用，单位面积的元器件数越来越多，以至于PN结之间和导体间的绝缘层愈趋单薄，导致所传递的信号电流愈来愈小，系统的供电电压愈来愈低，芯片对外界噪声的抗干扰能力也愈来愈低。
工业上各类DCS、SIS、PLC等控制系统，每年受到的雷击事故不断。
一旦控制系统遭受雷击，轻者损坏卡件，影响生产过程的支持运行，重者迫使生产装置停车，造成相当大的经济损失。
1某乙烯装置仪表接地现状某乙烯装置的仪表变送器是通过单层屏蔽铠装电缆配合分支槽盒接入中间接线箱，中间接线箱通过总屏分屏多芯电缆配合槽盒桥架接入现场仪表机柜间，如图1所示。
电缆内屏蔽层在机柜侧进行单点接地（SC），电缆外屏蔽层在变送器密封接头处接地，同时在接线箱，主槽盒位置多点接地，机柜外壳在机柜内接入保护地汇流排。
图1 现场到机柜间回路示意图1.1现场仪表抗电容性屏蔽[1]该大型乙烯装置仪表变送器到中间接线箱之间用单层屏蔽铠装电缆连接，装置内环境复杂，近场的感应干扰信号很容易对仪表的信号回路产生影响，干扰源和电缆之间会产生分布电容，由于静电感应效应，电缆上和屏蔽层同时受到影响，电缆上会产生电位差。
减少两导体间的分布电容的方法是远离干扰源和减少线径，但是装置现场条件受限，无法用加大和干扰源之间距离或更改线径来减少两导体间的分布电容。
这时候需要对电缆的内屏蔽层进行单点接地，本装置统一在系统机柜侧进行单点接地，如图2所示。
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工业仪表控制系统的防雷策略
摘要：目前，各工业企业都需要用仪表控制系统来检测相关数据，为了保证检测工作的稳定性，就需要保证控制系统的安全性。
而在平时的保护过程中，对雷击的保护显得尤为重要。
每年因雷击造成的仪表损坏都有很多，但是真正能够避免的却不多。
本文从雷击的破坏原理进行分析，阐述了仪表系统的保护方法。
关键词：仪表控制雷击保护策略
仪表系统对于企业来说很重要，在仪表系统的防护中，抗雷击、静电预防工作显得尤为重要，本文就雷击的破坏分析及仪表的防雷策略进行分析。
1 雷击对仪表的破坏分析
1.1 雷击的分类
雷可分为三种，云内雷、云际雷和云地雷。
而对仪表系统破坏起主要作用的是云地雷，云地雷的破坏方式可分为直击雷和感应雷。
1.2直击雷和感应雷对仪表的破坏分析
1.2.1直击雷
直击雷，指的是天上的雷云中的雷电荷，通过雷电的形式，直接击打在人、动物、树木和建筑物上。
直击雷的特点是造成的能量巨大，
通过产生的电效应、机械效应等左右，使人、动植物伤亡，将建筑物摧毁。
如果电线、天线和信号传输线等遭受雷击，就可能会使相连的电路板等烧坏，使线路之间产生短路，迫使电力传输、信号传输中断。
更坏的情况会使仪表系统受到破坏。
1.2.2感应雷
感应雷，指的是雷云与雷云之间或雷云对地面进行放电，从而使在其附近的导电物体产生应电压。
产生的感应电压通过导体被传送到相关的仪表等设备，间接的对其或控制系统造成危害。
对于一个控制系统来说，仪表是最主要的，而感应雷对仪表造成的危害是最大的，而仪表遭受的雷击损失，绝大多数是由感应雷引起的。
1.3仪表自身分析
目前，常用的仪表基本上都是采用集成电路和微电子设备，仪表的精确度因此而得到提高。
但是正式因为采用集成电路，所以其抗雷击能力就比较脆弱。
一旦发生雷雨天气，仪表设备就会遭受到雷击，使相关设备遭受破坏。
2仪表系统的防雷策略
2.1对直击雷的防护
雷云对大地进行放电，其电压基本上都有几兆伏，而一次闪击放电的峰值电流平均可以达到30 kA，雷击产生的能量很大，具有很大的破坏力。
我们目前的防雷措施，都是依靠避雷针、避雷带、避雷网、避雷线作为接引装置，先将雷电来来的强大电流接下来，再通过相连的接地线路将其送回大地。
这些的避雷方法和装置只能降低雷击的概率和雷电的强度，但是却无法完全的避雷。
当我们将避雷装置安装到建筑物的最高点或者是最容易遭受雷击的地方时，其接地电阻要小于 4 欧姆，而且每个使用的避雷针其真正的避雷半径要真正符合相关的设计要求，这样才能真正避雷。
2.2对感应雷的防护
如果说对直击雷的防护是个简单的安装要求，那么对于感应雷的防护来说，就会是个系统工程。
因为仪表系统主要就是遭受感应雷的破坏，所以要对感应雷进行系统的防护[2]。
下面我们从三个方面来入手。
2.2.1仪表接地系统
(1)区域同地。
所谓区域同地，就是通过一组接地装置将生产装置的防雷防静电接地，电气及其控制设备的工作和保护接地，仪表等控制系统的保护接地，以及一些必要的屏蔽接地等一起集中起来，总的接地电阻不超过4 欧姆。
(2)环行闭合。
所谓环行闭合，就是做一个环形的闭合接地装置，将环绕生产装置的建构筑物都环绕起来。
两个彼此相邻的环形闭合接地装置可以连接起来，组成大的接地装置。
相邻的环形闭合接地装置应用两根扁钢连接起来，使其形成一个大型接地装置。
也可以将所有需要接地屏蔽保护的装置等统统接到接地装置上。
(3)均压联接。
在一些生产设备的企业厂房内，一些设备有金属外壳，导体与导体相邻，如果存在电位差，就可能会引发雷击火花的危险。
所以要将彼此相邻的金属导体、设备金属外壳通过导线将它们都相互连接起来，目地就是让它们上面的雷电感应电势能够彼此均衡，防止产生电火花。
也可以防止操作人员或维护人员同时与两相邻的设备接触而产生电击，保护员工的人身安全和设备的安全。
(4)仪表接地。
在工厂的检测设备中，仪表是最常用也是最重要的保护对象，在其防护工作中，要将仪表的接地端和电工的接地端相连接。
这样可以防止由于存在感应雷电高压，或者是在接地端上由于雷电入地，将大地的电位抬高，与仪表之间产生电位差。
这样就可能
2.2.2线路布线及屏蔽
(1)开关信号。
对于开关等信号，对传输电缆没有太多的特殊要求，可以用一般的电缆。
如果传输信号比较远的化，就可以使用屏蔽电缆。
(2)模拟信号。
对于模拟信号和高速信号线等比较重要的信号，就要保护信号的强度，所以要选用屏蔽电缆。
(3)弱电信号。
弱点信号主要通过通讯线、信号线、控制线等专用线缆进行传输，弱电容易受强电影响，所以要远离强电，其间距不得少于20 cm。
而在220 V以上、10A以上的电缆和信号电缆之间要大于60 cm。
(4)屏蔽措施。
操作室因为要处理许多的信号，就会有各种电缆如电话线、网络电缆、电源电缆、信号电缆。
为了保护这些电缆，就需要有金属保护管或金属电缆桥架。
而且这些保护措施要保证多点都接地。
2.2.3信号线路的防护
在线路传输中，雷电会产生雷电波，能够在线路上感应出比较高的瞬间冲击。
因此对于仪表控制系统来说，要求其能够承受的住比较大、比较高能量的瞬间冲击。
但是目前来说，大部分的仪表都是由集成电路板构成的，而其控制系统通常由于电子元器件的高度集成化而使耐压、耐过流水平下降。
在仪表控制回路中，一些电子设备会遭受过多电压而致使电路损坏，所以在仪表经常可能遭受雷击的部分要加必要的SPD用以保护设备[3]。
(1)现状仪表设备SPD安装。
在现场安装时，SPD要安装在防爆盒内，在安排进出线时要分别布线，对于仪表、保护装置以及防暴设备等都要进行等电位保护。
现场各变送器安装的时候，要采用具有多级浪涌电压保护功能的管形SPD。
(2)控制室设备SPD安装。
在现场安装好相关的SPD以后，就要在控制室安装。
在安装的时候，为了避免出现保护后的信号线路发生藕合高压的现象，对于进线与出现要分开。
接地汇总端要安排在防雷设备附近。
而在控制室内与现场相对应的设备，就需要采用具有多级浪涌电压保护功能的SPD 设备。
3 结语
由于工业仪表对于工厂来说都是比较重要的，所以仪表控制系统需要进行保护。
在平时，雷雨天气中的雷击对仪表会造成较大危害。
本文先是分析了雷击的破坏原理，进而主要介绍了对直击雷和感应雷的防护方法，介绍了相关的防雷策略。