朱智源

（徐州中聯(lián)水泥有限公司， 江蘇 221011）

0 引言

當前，我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，使得我國的水泥需求量越來越大。在這種形勢下，要不斷提升水泥廠生產(chǎn)效率，實現(xiàn)水泥廠的自動化生產(chǎn)，在水泥廠的運行過程中保證其正常運行，提升生產(chǎn)效率。在水泥廠的電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計中，要重視防雷接地系統(tǒng)安全設(shè)計。結(jié)合水泥廠的實際構(gòu)成我們可以知道，水泥廠的設(shè)備和生產(chǎn)場所相隔較近，在安裝接地裝置時很難按照規(guī)范和標準施工，使得水泥廠的電氣自動化系統(tǒng)容易遭受雷擊，降低水泥廠生產(chǎn)運行的可靠性。為了進一步提升水泥廠生產(chǎn)效率，要做好水泥廠的防雷接地安全設(shè)計；要實現(xiàn)水泥廠的安全運行，要結(jié)合水泥廠的實際情況做好防雷接地管理工作，保證水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的良好運行情況，提升水泥廠運轉(zhuǎn)的可靠性和穩(wěn)定性。

1 水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的接地防雷系統(tǒng)

1.1 防雷接地裝置的構(gòu)成

一般來說，為了保證電氣系統(tǒng)的安全性，都是從系統(tǒng)中引出一根接地線接入到大地網(wǎng)中，這樣在雷電來臨時，可以將雷電通過接地線轉(zhuǎn)移到大地中，避免雷電的瞬時電壓和電能對于系統(tǒng)的傷害。結(jié)合水泥廠的實際情況來看，它的防雷接地裝置主要是場區(qū)的接地導體和場區(qū)的接地網(wǎng)。細化到電氣自動化系統(tǒng)中的各個裝置，又要基于配電系統(tǒng)、電氣自動化系統(tǒng)和安全系統(tǒng)來構(gòu)建防雷接地，這樣可以組成一個完整的接地系統(tǒng)，確保場區(qū)內(nèi)的各個設(shè)備和場所都不會遭受雷擊的危害，提升水泥廠運行的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2 水泥廠內(nèi)需要接地的系統(tǒng)

在水泥廠內(nèi)，10kv及以上供配電安全系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)的工作及安全系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)等的防雷及接地系統(tǒng)都需要設(shè)置接地系統(tǒng)。可以采用將全廠的自然接地體和人工接地體構(gòu)成一個聯(lián)合接地系統(tǒng)。一般在電氣室、水泥廠及中央控制建筑周圍設(shè)置人工接地體，人工接地體裝置沿建筑物構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，用接地線將各個人工接地環(huán)網(wǎng)多點連接成聯(lián)合接地系統(tǒng)。值得注意的是：在這個聯(lián)合接地系統(tǒng)中，即使人工接地體之間的某一條接地線斷開，也不會影響聯(lián)合接地系統(tǒng)的運行。但當不同用途接地系統(tǒng)共用一個總的接地裝置時，接地電阻應滿足一般干法水泥廠工頻電阻小于1歐姆的要求，同時也不能大于4歐姆。在上述的各個接地系統(tǒng)中，為了消除接地系統(tǒng)上的電位偏移對于系統(tǒng)的影響，要采用TN-S配電系統(tǒng)，接入N線來中和不平衡的電位，這樣可以進一步提升水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

2 水泥廠電氣自動化系統(tǒng)防雷接地的重要作用

由于當前的水泥廠已經(jīng)基本實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)和自動化生產(chǎn)，所以電氣系統(tǒng)的運行可靠性直接影響著水泥廠的生產(chǎn)效率。在水泥廠實際的運行過程中，當遇到雷電暴雨天氣時，雷電產(chǎn)生的靜電會損害水泥廠的電氣系統(tǒng)，輕則導致系統(tǒng)斷路，情況嚴重的可能導致水泥廠電氣自動化設(shè)備損壞，所以雷擊對于水泥廠電氣系統(tǒng)的危害較大。通過合理設(shè)計防雷接地系統(tǒng)，可以盡快的將雷擊靜電產(chǎn)生的負荷轉(zhuǎn)移到大地，然后靜電負荷互相中和，使得電壓消失，這樣就可以避免雷電對于水泥廠的危害。所以為了提升水泥廠電氣自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，保證水泥廠的正常運行，一定要按照規(guī)范要求設(shè)計和安裝防雷接地措施，及時消除雷電電壓，防止水泥廠電氣系統(tǒng)故障和安全事故的發(fā)生。

3 當前水泥生產(chǎn)以及防雷接地系統(tǒng)的問題分析

在水泥廠電氣自動化系統(tǒng)運行中，有些雷電多發(fā)的地區(qū)可能會出現(xiàn)生產(chǎn)場所遭受雷擊，這主要是因為水泥廠在建設(shè)過程中沒有按照規(guī)范要求安裝防雷接地安全保護措施，使得雷電產(chǎn)生的電荷通過電線進入到系統(tǒng)中，造成電氣系統(tǒng)斷路等其他故障。下文介紹水泥廠防雷接地系統(tǒng)存在的幾個問題：

3.1 電源線布置不合理

在水泥廠進行防雷接地保護安裝時，沒有考慮到電源線的防雷節(jié)點保護措施。雷雨天氣時，水泥廠附近上空的雷電產(chǎn)生的瞬時高壓帶電荷，可以通過電源線進入到電氣自動化系統(tǒng)中，這樣會直接導致電源系統(tǒng)崩潰，可能導致系統(tǒng)斷路，電源停止工作；情況嚴重的可能直接將電源內(nèi)部的元件損害，引發(fā)系統(tǒng)故障。

3.2 接地不規(guī)范

在進行水泥廠防雷接地安裝時，最主要的就是將雷電產(chǎn)生的電負荷傳遞到大地中，然后讓大地中的電荷將其抵消。在進行防雷接地時，如果沒有按照標準和規(guī)范安裝，接地不規(guī)范，就會導致接地點之間也存在電位差，這樣產(chǎn)生的電壓會再次進入到系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)的正常運行，如果電勢差過高，電壓會損壞系統(tǒng)中的設(shè)備，引發(fā)設(shè)備故障，不利于水泥廠電力系統(tǒng)的正常運行。

3.3 地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不合理

水泥廠的接地裝置，大多數(shù)都是以水平接地極為主，外緣閉合，內(nèi)部敷設(shè)若干均壓導體的接地網(wǎng)。在以往的設(shè)計中，均壓導體一般按等間距布置。由于端部效應和鄰近效應，各均壓導體散流很不均勻，接地網(wǎng)邊緣部分的導體散流大約是中心部分的 3～4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網(wǎng)的電位分布不均勻，且不均勻程度隨接地網(wǎng)面積的增大和網(wǎng)孔數(shù)的增多而越來越嚴重，點位分部不均勻容易導致雷電產(chǎn)生的電荷順著接地線傳遞至大地產(chǎn)生瞬時電壓，影響水泥廠的正常運行。

4 水泥廠防雷接地系統(tǒng)的具體優(yōu)化措施

為了提升水泥廠的生產(chǎn)效率，保證水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，一定要做好水泥廠防雷接地工作。在接線時，要按照防雷接地設(shè)計原則和規(guī)范進行線路安裝，避免雷電電荷進入到水泥廠電氣系統(tǒng)，并且通過保護接地將雷電電荷及時抵消；另外要消除雷電電壓對于電氣系統(tǒng)的干擾，對于一些重要的電氣裝置可以安裝抗干擾器，防止雷電帶來的影響。下文介紹了水泥廠防雷接地系統(tǒng)的幾點優(yōu)化措施：

4.1 正確屏蔽雷電流

為了避免雷電產(chǎn)生的瞬時電壓進入到水泥廠電氣自動化系統(tǒng)中，一定要做好電源線路和電力系統(tǒng)的保護，要保證這些線纜的質(zhì)量，盡量使用抗干擾的線纜，這樣可以有效的屏蔽雷電流。另外為了確保水泥廠的正常運行，要在系統(tǒng)中加入保護裝置，如果雷電電壓進入了系統(tǒng)中，系統(tǒng)要能及時識別并且自動斷路，在斷路的過程中，可以將雷電電壓降低為 0，然后盡快恢復系統(tǒng)的正常運行，避免雷電電壓損壞電氣設(shè)備。

4.2 水泥廠接閃器

對于一些雷電天氣較多的地區(qū)，可以安裝防雷接閃器來引導雷電電壓，就是在電氣自動化系統(tǒng)的前端安裝一個攔截裝置，當發(fā)生雷電時，攔截裝置將產(chǎn)生的電荷引導至大地中，這樣就可以避免系統(tǒng)中產(chǎn)生電壓，保證水泥廠的穩(wěn)定運行。

4.3 安裝水泥廠避雷器

在水泥廠廠區(qū)最高的位置安裝避雷器可以有效避免雷電對于水泥廠的危害，避雷器是一種特殊的金屬裝置，它可以將雷電產(chǎn)生的電壓降低到允許范圍內(nèi)，這樣即使線路中進入了部分電壓，也不會帶來很大的影響。當前我國主要是安裝避雷器和接地線來消除雷電的危害，這種防雷接地措施成本較低，效果較好。

4.4 定期對接地設(shè)備以及系統(tǒng)進行維修檢查

為了提升水泥廠電氣自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，一定要重視防雷接地的方案優(yōu)化工作，在按照制定好的方案落實防雷接地系統(tǒng)后，在后期的系統(tǒng)運行中要加強管理。水泥廠電氣工作人員要定期對防雷接地線路和設(shè)備進行檢查，對于老化的線路和損害的設(shè)備要及時更換，盡快發(fā)現(xiàn)故障隱患，提升水泥廠電氣自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

5 水泥廠電氣自動化系統(tǒng)的防雷接地系統(tǒng)實際應用

為了進一步提升水泥廠電氣自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，我們要結(jié)合水泥廠的電氣自動化系統(tǒng)構(gòu)成來具體分析防雷接地的實際應用。水泥廠的電氣系統(tǒng)主要是由各類電氣設(shè)備和線路組成，在具體的防雷接地設(shè)計中，要做好設(shè)備和線路的防雷接地設(shè)計工作，下文具體介紹水泥廠電氣自動化系統(tǒng)防雷接地系統(tǒng)的實際應用：

5.1 外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置的設(shè)計

防雷裝置可分為外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置，外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成，是常規(guī)的避雷裝置，主要作用是防直擊雷。而內(nèi)部防雷裝置主要是用于減小和防止雷電流在需防空間內(nèi)所產(chǎn)生的電磁效應，減少建筑物內(nèi)的雷電波侵入和雷電波所產(chǎn)生的電磁效應，防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害所采用的防雷措施，即防止感應雷的侵入。在進行防雷設(shè)計時，要重視電磁脈沖和雷直擊的影響，所以不僅要做好外部的防雷工作，還要做好內(nèi)部的電位變化對設(shè)備的影響；這種內(nèi)部的防雷做法稱為二次防雷裝置，主要是將建筑物的電位進行等電位結(jié)合，這樣可以避免不平衡電位對于設(shè)備的影響。

5.2 配電回路防雷設(shè)計

為了提升水泥廠的運行穩(wěn)定性，在電氣子自動化系統(tǒng)設(shè)計中，要注意配電回路的防雷設(shè)計。由于水泥廠的電氣系統(tǒng)一般是由三級電壓構(gòu)成，系統(tǒng)中的二級回路和三級回路很容易受到雷擊的影響。為了提升水泥廠電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要對二級配電回路和三級配電回路進行防雷設(shè)計，避免上一級回路的雷電電壓和電流對配電回路造成影響。當然，外界信號系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)線也是雷電流流入的一大途徑，也會破壞電氣自動化系統(tǒng)。但由于外界信號系統(tǒng)與水泥廠的運行直接聯(lián)系較少，并且外界信號系統(tǒng)多采用光纜線路，可以有效地防止雷電流侵害，因此這種情況可以不予考慮。

6 結(jié)語

綜上所述，由于水泥廠的電氣自動化系統(tǒng)決定著水泥廠能否正常運行，它的正常運行對于水泥長的生產(chǎn)效率有著重要影響。結(jié)合當前我國水泥廠電氣自動化的發(fā)展形勢來看，提升電氣系統(tǒng)自動化的穩(wěn)定性已經(jīng)成為行業(yè)重點研究的問題。為了消除雷電對于水泥廠的影響，要按照防雷接地設(shè)計原則和規(guī)范做好防雷接地安裝，消除雷電對于電氣系統(tǒng)的影響，結(jié)合當前水泥廠電氣自動化系統(tǒng)防雷接地中存在的問題，要深入分析水泥廠的防雷接地設(shè)計是否合理，接地保護措施是否到位，這樣才能發(fā)揮防雷接地裝置的重要作用，消除雷電危害，提升我國水泥廠電氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，進一步推進自動化技術(shù)在水泥廠中的應用，提升水泥廠的生產(chǎn)效率。