(中國石油化工股份有限公司 廣州分公司，廣州 510726)

石化裝置儀表防雷存在問題與措施對策

王成林

(中國石油化工股份有限公司 廣州分公司，廣州 510726)

針對儀表常受雷電影響的狀況，通過對儀表受雷電影響事件進行分析，找出存在的問題，并從外部雷電防護措施、等電位連接與接地、屏蔽、合理布線、設(shè)置浪涌保護器和進一步完善和提高儀表雷電防護能力等方面提出儀表雷電防護措施對策。應(yīng)用實踐表明，提出的措施和對策是合適、有效的。

石化裝置；儀表;雷電防護；問題；措施與對策

0 引言

石化工業(yè)大量使用儀表系統(tǒng)，自動化程度高。但儀表系統(tǒng)普遍存在絕緣強度低、過壓和過流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點。儀表因受雷電影響而損壞或功能失效的問題顯得比較突出。地處強雷區(qū)域的廣州某石化企業(yè)在2007年一年的時間內(nèi)因受雷電影響造成的儀表設(shè)備損失達163萬元。這引起了企業(yè)極大地關(guān)注，要求務(wù)必采取有效措施改變這一被動的局面。為此，企業(yè)成立了防雷防靜電技術(shù)攻關(guān)小組，分析雷電影響因素，查找存在的問題，研究石化生產(chǎn)裝置雷電防護措施與對策，特別是儀表雷電防護措施和對策，并做好組織落實，以降低雷電造成的損失和影響。

1 儀表防雷存在問題分析

雷擊對儀表設(shè)備的破壞危害可分為成3種類型情況[1,2]。

1）雷電直擊。儀表設(shè)備被直擊雷直接擊中造成損壞或功能失效。

2）雷電感應(yīng)。當接閃器接閃時，在引下線內(nèi)會有強大的瞬時電流通過，對周圍一定范圍內(nèi)儀表電纜產(chǎn)生電磁感應(yīng)；或者，雷云放電時，空間存在強大的電磁場，強大的瞬變電磁場通過電容耦合、電感耦合在儀表設(shè)備和電纜上感應(yīng)出很高的瞬態(tài)過電壓，對儀表設(shè)備造成損壞或功能失效。

3）雷電反擊。當雷電流通過接地體時，由于接地電阻的存在，雖然很小，但雷電流很大，可達幾千安乃至上萬安，致使接地體產(chǎn)生很高的電壓降，此電壓降使地電位大幅升高， 并與各種設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)形成很高的電位差，從而反向擊穿設(shè)備，并且危及人身安全[3]。

2007年是企業(yè)因儀表受雷電影響造成損失最大的一年，也是對企業(yè)雷電防護工作有著深遠影響和意義的一年。慘重的損失暴露出企業(yè)在雷電防護措施和管理上存在問題和不足，驅(qū)使企業(yè)更加關(guān)注石化裝置儀表雷電防護措施與對策的分析和研究。2007年數(shù)量眾多的、有代表性的儀表受雷電影響事件也為對儀表易受雷電影響的原因分析研究提供了良好的素材。如表1所示。

從表1的分析中可以總結(jié)出企業(yè)雷電防護措施存在如下問題：

a）接地裝置腐蝕嚴重，不能及時、有效傳導(dǎo)雷電流并將其流散入大地。

b）部分裝置的金屬設(shè)備、框架或管道沒有接地或接地連線不完好。

c）儀表設(shè)備和信號電纜的屏蔽與接地不完善。

d）引下線和儀表電纜布線不合理。

e）位置空曠，易受雷電影響的罐區(qū)雷電防護措施設(shè)置不足。

從存在的問題來看，雷電對儀表的影響主要是由雷電

感應(yīng)和雷電反擊造成的。上述問題還可以歸納為兩類：對雷電防護措施維護、維修管理不到位和設(shè)計、施工過程中對雷電防護措施的設(shè)計配置不足。

表1 2007年儀表受雷電影響事件情況及原因分析Table 1 Meter 2007 affected by lightning events, and analyze the reasons

2 措施與對策

儀表防雷工程是一項系統(tǒng)工程，包括接閃器、引下線、接地裝置等外部雷電防護措施和屏蔽、等電位連接與接地、合理布線、配備浪涌保護器以及采用具有高抗干擾度措施的儀表系統(tǒng)等內(nèi)部雷電防護措施[4]。

《石油化工儀表系統(tǒng)防雷工程設(shè)計規(guī)范》對新建及改、擴建項目儀表系統(tǒng)防雷工程的實施原則作了規(guī)定。儀表系統(tǒng)雷電防護分為3個等級。

按表2根據(jù)被保護系統(tǒng)的重要程度結(jié)合當?shù)啬昶骄妆┤諗?shù)量，采用綜合評估法進行分級。

表2 綜合評估法雷電防護等級表Table 2 Comprehensive evaluation method of lightning protection grade table

廣州年平均雷暴日在60 d/a以上，無論社會、經(jīng)濟和安全重要程度分類屬于哪一類, 儀表系統(tǒng)的雷電防護等級都為一級，應(yīng)實施儀表系統(tǒng)防雷工程。為此對于新建及改、擴建項目應(yīng)通過實施儀表系統(tǒng)防雷工程提高儀表的雷電防護水平。對于已建項目應(yīng)根據(jù)存在的問題，儀表受雷電影響的歷史記錄，裝置設(shè)備、框架、管線等的布局等情況制定相應(yīng)的措施對策，完善和改進儀表雷電防護措施。

2.1外部雷電防護措施

石化生產(chǎn)裝置儀表的安裝使用地點有廠房房屋類場所和戶外裝置區(qū)場所。

廠房房屋類場所采用接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿，也可采用由接閃網(wǎng)、接閃帶或接閃桿混合組成的接閃器，并經(jīng)引下線接至接地裝置[5]。

對于戶外裝置區(qū)場所采用整體封閉、焊接結(jié)構(gòu)、有足夠厚度的金屬靜設(shè)備作為接閃器，利用安置在地面上高大、聳立的生產(chǎn)設(shè)備的金屬殼體和支撐設(shè)備的金屬框架作為引下線并與接地裝置一起構(gòu)成外部雷電防護措施。高大爐體、塔體、桶倉、大型設(shè)備、框架等應(yīng)至少使用兩根引下線。

現(xiàn)場儀表應(yīng)安裝在外部雷電防護措施的防護范圍內(nèi)。當現(xiàn)場儀表的安裝位置有可能使其形成接閃物體，又無法移位時，應(yīng)將儀表裝在全封閉鋼板材質(zhì)的儀表保護箱內(nèi)，箱體應(yīng)接地。

外部雷電防護措施是儀表防雷工程的一個重要組成部分，其狀況的好壞直接影響到整個儀表雷電防護措施能否發(fā)揮良好的效果。要注意到僅靠定期測量接地裝置的接地電阻難于準確判斷接地裝置的腐蝕損壞狀況。需要將測量結(jié)果與以前的測量數(shù)據(jù)進行對比，如果和以前的測量有較大的偏離，必須做進一步地調(diào)查。需要定期對接地裝置進行開挖檢查，準確掌握接地裝置的狀況。檢查中發(fā)現(xiàn)的隱患必須立刻整改。

2.2等電位連接與接地

為了減少金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差，可以將金屬構(gòu)件、設(shè)施、設(shè)備、管道等導(dǎo)電物體用導(dǎo)線或?qū)w實現(xiàn)導(dǎo)電連接，使各物體之間具有近似相等的電位。

室內(nèi)的所有金屬設(shè)備、結(jié)構(gòu)、管道、支架、活動地板等應(yīng)進行等電位連接。在室外區(qū)域，所有現(xiàn)場儀表，現(xiàn)場接線箱、現(xiàn)場機柜、分析小屋、電纜保護層及其他金屬的器和更新改造15個腐蝕嚴重的接地裝置。隨著工作的不斷推進，罐區(qū)儀表受雷電影響造成的設(shè)備損失逐步下降。

按原有設(shè)計，安全儀表系統(tǒng)輸入回路一般不設(shè)置延時功能或只設(shè)置100ms以內(nèi)的濾波時間。通過對雷電在儀表回路上干擾的持續(xù)時間進行測試記錄，發(fā)現(xiàn)持續(xù)時間一般在1S以內(nèi)，為此通過評估分析和審批，在工藝設(shè)備運行的允許范圍在部分聯(lián)鎖輸入回路設(shè)置500ms～1s的延時時間以過濾持續(xù)時間小于延時時間的干擾。2008年重整裝置的安全儀表系統(tǒng)就曾經(jīng)記錄到一個壓力低聯(lián)鎖信號受雷電影響時輸出從正常值下降到低于低限聯(lián)鎖值，持續(xù)時間700ms，由于回路設(shè)置了1s的延時時間，結(jié)果聯(lián)鎖沒有觸發(fā)，從而避免了一次因儀表受雷電影響裝置聯(lián)鎖停車的事件。

針對對雷電防護措施管理上存在的問題，企業(yè)修訂完善相關(guān)制度，明確要求。通過加強管理，做好對接地裝置的測試、開挖抽查及對雷電防護措施的外觀檢查、維護和維修工作，確保其完好、有效。如表3所示。

表3 2007~2013年因受雷電影響造成的儀表設(shè)備損失對比Table 3 2007~2013, Instrumentation equipment damage caused by affected by lightning

表3對2007～2013年期間每年因受雷電影響造成損壞的儀表設(shè)備的價值進行了統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果表明，針對存在的問題，通過采取有效的措施和對策，取得了良好的效果。

4 結(jié)束語

通過對儀表易受雷電影響的事件進行分析，找出存在的問題，提出了相應(yīng)的雷電防護措施和對策。為了提高儀表的雷電防護水平，需要采取綜合的防護方法，綜合采用外部雷電防護和內(nèi)部雷電防護等技術(shù)措施。為了保證雷電防護措施完好、有效，還要加強對其管理。通過技術(shù)措施和管理措施的落實，充分發(fā)揮雷電防護措施的效能，減少雷電對儀表造成的影響和損失。實際應(yīng)用結(jié)果表明，采取的措施和對策是合適和有效的。

[1]劉歡．儀表系統(tǒng)的防雷措施[J]．廣州化工,2010,38(4)：192-194．

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投稿日期：2014-3-24

表1 權(quán)重因子數(shù)值表Table 1 Weighting factor value table

表2 指揮控制單位選取遙測數(shù)據(jù)來源計算結(jié)果表Table 2 Command and control unit to select remote sensing data source calculation result table

由于遙測數(shù)據(jù)使用單位不同，需要根據(jù)使用單位的具體要求，計算出不同的權(quán)重因子，這是符合層次分析法的基本要求。同時，可以利用連環(huán)替代法不斷更新比較判斷矩陣，以適應(yīng)各單位使用要求的變化。

4 結(jié)束語

靶場隨著職能的擴展，需要的測控數(shù)據(jù)越發(fā)依賴于可信的遙測數(shù)據(jù)，但是面對實際工作中對數(shù)據(jù)可信性的研究

缺乏情況，針對目前靶場試驗現(xiàn)狀，提出的可信性實現(xiàn)方法還不是很全面，還需要依據(jù)工作實踐不斷補充完善。

參考文獻：

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作者簡介：楊若紅，黑龍江人，碩研，工程師，研究方向：數(shù)據(jù)處理專業(yè)。

Lightning Protection Measures and Strategies for Instruments in Petrochemical Units

Wang Chenglin
（Sinopec Guangzhou Company , Guangzhou 510726,China）

The paper is aimed at the situation of lightning influence on instruments frequently. By means of analyzing events of lightning influence on instruments. .find the problems and put forword lightning protection measures and strategies for instrument including external lightning protection system,equipotential bonding and earthing,shielding,proper wiring,install surge protective device,improving and enhancing the lightning protection ability of instruments . Practise. prove that the measures and strategies are suitable and efficient.

petrochemical units;instrument; lightning protection;problem;measures and strategies

TP273；TN973.3

B

Doi：10.3969/j.issn.1671-1041.2014.03.005

王成林，男，碩士，高級工程師，從事過程自動化控制技術(shù)應(yīng)用和管理。

2014-04-01