从DCS遭雷击的案例分析到防患于未然

阿甘

1DCS遭雷击的典型案例 1.1某化工公司污水处理装置的雷击案例分析 雷击时间：2002年6月28日。 现场环境：装置周围空旷、潮湿、有高压输电线，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米的一段长度是和建筑物的避雷带（相距仅100mm）平行敷设的。 事故情况和事故原因：由于建筑物遭雷击时，避雷带中的雷电流通过电磁感应，将高电位沿着通信电缆引入系统，故将两端的网卡击穿。 解决方法： 方案一：拉开通信电缆和避雷带的距离。 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。 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。

1.2关于信号传输线的双层屏蔽 对信号电缆的屏蔽，许多行业规范（如国家石油和化学工业局于2000年发布的《仪表系统接地设计规定（HG/T20513-2000）》）对屏蔽电缆的接地，原则上是规定一端接地，另一端悬空。但单端接地只能防静电感应（即电容性耦合），抑制不了由于电磁感应（即电感性耦合）所产生的干扰，无碍于雷电波的侵入。 为此，除了内屏蔽层的一端做等电位连接外，还应增加有绝缘隔开的外屏蔽层，外屏蔽层应至少在两端做等电位连接。在雷击时外屏蔽层与地构成了环路，感应出一电流，该电流产生的磁通抵消或部分抵消源磁场强度的磁通，从而抑制或部分抑制无外屏蔽层时所感应的电压（见图2）。通常，利用金属走线槽或穿金属管作为外屏蔽层，但必须保证槽与槽之间或金属管与金属管之间连接良好且两端接地（管线较长时，宜每隔30米设一个接地点）。 图2双层屏蔽的防雷原理 对信号电缆的屏蔽，许多行业规范（如国家石油和化学工业局于2000年发布的《仪表系统接地设计规定（HG/T20513-2000）》）对屏蔽电缆的接地，原则上是规定一端接地，另一端悬空。但单端接地只能防静电感应（即电容性耦合），抑制不了由于电磁感应（即电感性耦合）所产生的干扰，无碍于雷电波的侵入。 为此，除了内屏蔽层的一端做等电位连接外，还应增加有绝缘隔开的外屏蔽层，外屏蔽层应至少在两端做等电位连接。在雷击时外屏蔽层与地构成了环路，感应出一电流，该电流产生的磁通抵消或部分抵消源磁场强度的磁通，从而抑制或部分抑制无外屏蔽层时所感应的电压（见图2）。通常，利用金属走线槽或穿金属管作为外屏蔽层，但必须保证槽与槽之间或金属管与金属管之间连接良好且两端接地（管线较长时，宜每隔30米设一个接地点）。

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