DCS系统怎样才能避免雷击？

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根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。
（1）第一级电源防雷设计：
根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前应埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源浪涌保护器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。
对于三相电源B级浪涌保护器，三相进线的每条线路应有60KA以上的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内，浪涌保护器并联安装在总配电室进线端处，做直击雷和传导雷的保护。
（2）第二级电源防雷设计：
虽然已经在总电源进线端安装了第一级的浪涌保护器，但是当较大雷电流进入时，第一级浪涌保护器可将绝大部分雷电流由地线泄放，而剩余的雷电残压还是相当高，因此第一级浪涌保护器的安装，可以减少大面积的雷击破坏事故，但是并不能确保后接设备的万无一失；假设由配电室总电源拉至其它建筑物的电源线路全部为三相走线，也存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能，需要在管理处安装电源第二级浪涌保护器。
第二级浪涌保护器，作为次级浪涌保护器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，雷电多发地带建筑物需要具有40KA的通流容量，将第一级浪涌保护器泄放后出现的雷电残压以及电源线路中感应的雷电流给予再次泄放。
（3）第三级电源防雷设计：
这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做第三级的防雷，由经过一、二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。
（4）末级电源防雷设计：
针对一些较贵重的弱电设备，虽然前面已做好三级防雷，但仍有一些雷击残压进入设备，为防止设备因雷电流的冲击而损坏，应在设备供电之插座采用XIERLI系列的防雷插座，型号为REP－D220CK，通流容量10KA。
由于控制室内配电柜的特殊性及相对于供电系统的独立性，难以安装多级电源浪涌保护器(多级避雷器安装时两级间的安装距离必须大于10米)。根据这一特点，对电源线路总配电箱拟采用1台B+C并联式电源浪涌保护器（Ⅰ+Ⅱ级）进行防雷保护，电源浪涌保护器型号为REP-XELBC15。
将B+C级电源浪涌保护器并联安装在MCC控制室总配电柜内，其前级为泄流能力强、通流量大的泄流器件，将大部份雷电电流泄放入地；后级为反应时间快，限制电压低的浪涌保护器件，把前级的残压进一步降低。当雷电侵入时或开关过电压超过REP-XELBC15的阀值电压时，REP-XELBC15电源浪涌保护器将在25ns内由高阻变为低阻，形成短路，将雷电过电压分流入大地。当雷电电流过强时，REP-XELBC15前级电路短路后，将通过退耦电感，将大部份雷电电流反射回C级电源浪涌保护器，由C级避雷器将强大的雷电电流短接入地。这两级电源浪涌保护器的有机配合，能达到多能电源保护器的作用，有效降低雷电对供电系统的损害。保证控制柜内的设备不会因供电线路上的雷电过电流而破坏。根据现场条件我们采用了组合式电源避雷器，下图为独立的多级避雷器配合保护示意图,保护原理图如下：

DCS系统电源防雷级间配合图
※ 机房内的设备终端（交换机、电脑等）的电源走线都特别的散乱，电源系统没有安装任何的防雷及过电压保护器件。一旦某个电源插座因过电压或雷击损坏，将影响整个系统的正常工作。因此，我们设计采用大通流量的6位插座式电源浪涌保护器REP-D220CK（共10套）来保护计算机、路由器及控制室内的其它设备；产品具体参数见附录1：
※ 自控系统通讯线一般都采用特制屏蔽双绞线(如DH+、MB+)，并且一般在安装时都是穿管直埋(或电缆沟)铺设，所以雷电在此处的感应电压不高(1KV-2KV)。但由于其直接进入PLC或计算机通讯口这一薄弱环节(正常电压一般为正负5V、12V、24V、48V等)，故损害也很大。
MCC控制室内的SIEMENS CP360通信模块及12套数据显示仪表今年多次被雷电流损坏，为了保证其不受雷电过电压及其它开关过电压的破坏，我们设计在在数据信号采集及显示仪表箱内分别串联安装12套485信号浪涌保护器REP-ITS-ZX，该SPD可以将雷电流及其它过电压限制在设备安全工作电压以内，保护在设备在雷雨季节的安全及保证DCS系统的正常工作。安装示意图如下：

DCS现场数据信号防雷示意图：
6.3 三期DCS控制室
控制室内PLC系统都是非常精密的电子设备，其耐压值大多数都在几十到内百伏。近几年DCS被雷击坏的事故越来越多，轻则损坏系统设备造成一定的济损失，重则像广州茂名石化一样就是因为雷击中设备造成重大的安全事故。因此，化工行业的DCS综合防雷非常重要。
在控制室总电源配电柜内我们并联安装一台限压型单相电源浪涌保护器REP-D220B7A作为电源一级保护，浪涌保护器箱体使用了高性能阻燃材料，内部采用优质压敏电阻和气体放电管组合方式，且每一相都含有热备份式过流脱扣装置，彻底避免爆炸和火灾。它具有性能可靠，响应迅速，雷电通流量大，漏流小等特点：并带有工作指示，劣化指示。该SPD可以将供电线路上面耦合到的上万伏的浪涌电压限制在1.5KV的设备安全工作电压以内，DCS系统电源回路的安全。具体防雷原理与MCC控制室相同。
机房内有一台单相UPS电源给计算机等终端设备供电，电源经过一级二级泄放后，可能还有较大的残压电压（残压）也可能由于雷电电磁场造成很大的感应过电压，有可能损坏机房内UPS电源及敏感电子设备，根据 IEC 61312-3雷电电磁脉冲的防护 第三部分：浪涌保护器的要求，在LPZ2 - LPZ3区内，浪涌保护器可将浪涌电压限制到一千多伏，浪涌保护器通流容量为（8/20μs）：≥10KA。因些我们在控制室内UPS前端串联安装一台单相电源浪涌保护器REP-D220UPSA作为电源系统的三级保护，使控制室内设备不受感应雷击及过电压的损坏。产品技术参数见附录1。
6.4 控制系统接地
屏蔽层单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地，另一端不接地或通过保护接地。如右图：
在屏蔽层单端接地情况下，非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在，感应电压与电缆的长度成正比，但屏蔽层无电势环流通过。单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。

不在打雷的时候使用