1、工业仪表控制系统的防雷策略【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
2、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
3、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。
4、（二）分析直击雷和感应雷对仪表控制系统的破坏。直击雷与感应雷是工业仪表控制系统的危害很大，还有一种雷击叫球形雷，这些三种雷击在雷雨天气下对仪表控制系统带来极大的破坏，下面我们分析不同雷击对仪表控制系统的破坏情况。 1. 直击雷。按照相关科学知识，直击雷能击打大地上的生物和建筑物，是因为发生直击雷时产生电效应和机械效应等物理效应，由于其产生的能量很大，导致地上不同生物的伤亡，能摧毁地上的建筑物。对工业仪表控制系统来说，仪表的信号传输线很重要，仪表在建筑物外或空中的电线、天线及信号传输线遭受雷击，与其相连的仪表电路板会被烧坏，造成仪表线路之间产生短路，从而停止仪表控制系统之间信号传输，对企业仪表控
5、制系统的损失极大。 2. 感应雷。感应雷与直击雷相比，对工业仪表控制系统的破坏性，前者比后者大，感应雷是对工业仪表控制系统的致命破坏。感应雷的雷击原理与直击雷有所不同，它是大气中的云层对大地产生放电，从而使与其近一点的导电物体产生局部高电压，导电物体产生的高电压是一种感应电压，这些电压通过导体被传送到工业仪表控制系统的相关设备，对仪表控制系统造成严重的损坏。 3.球形雷。球形雷是指雷雨天气在天空中形成的球形雷，根据相关物质知识可知，球形雷是指在空中漂浮的发光球体，是空中的球形闪电，在空中漂浮时会发出咝咝的爆裂声。球形雷是一种很奇怪的雷击现象，一般气象学家很难发现球形雷，因为它对工业仪表等导电物
6、体和大地上的生物带来的损坏轻一点，破坏性比前两者弱。 三、工业仪表控制系统对直击雷的防护策略 我国工业生产的防雷工作有待加强，必须从本质上降低雷击的破坏，只有这样才能使工业生产安全、健康进行。对此，我们应在仪表设备所在的建筑物上安装避雷针、避雷网、避雷带、避雷线等避雷装置，当安装此类避雷装置时需要注意三点，其一是必须把避雷装置安装在建筑物的最高点或者最容易遭受到雷击的位置。其二，避雷装置的接地电阻要小于 4，不能与仪表控制系统防雷接地连接。其三，避雷装置中避雷针的避雷半径要真正符合避雷设计的要求，满足以上注意事项才能做到真正的直击雷的防护工作。避雷针、避雷网、避雷带、避雷线等避雷装置只能降低直
7、击雷电的强度和雷击的概率，没有从根本上避免雷击对仪表设备的损害，所以，还应在各仪表设备处采取措施，进一步防止雷电感应对仪表控制系统的危害。 四、工业仪表控制系统对感应雷的防护策略 上文中提到的直击雷的避雷措施简单，而且容易操作，但是感应雷的防护工作要求严格，必须按照系统性的防护工作进行。感应雷的防护策略主要包括两个步骤进行，即首先是仪表接地系统，其次是线路布线及屏蔽，其中线路布线就包括对信号线路的保护环节。 （一）仪表接地系统的防护。 1. 区域同地。仪表接地系统的区域同地就是指将生产装置的防雷防静电通过一组接地装置完成接地，工业仪表控制系统以及仪表设备的保护接地电阻和一些有必要屏蔽接地以及电
8、气及其控制设备的接地电阻应当小于 1。仪表接地系统的防护必须做好区域同地的接地工作，注意区域同地的一切控制系统与仪表设备的接地电阻要低于 1，这样才能保证仪表接地系统真正起到防护雷电危害。 2. 环行闭合。为了完全降低雷击对仪表控制系统的损坏，仪表接地系统必须做到整体上的环形闭合。 3. 均压联接。当出现雷击现象时，工业生产的厂房内的相邻导体存在电位差，就有可能造成雷击火花的产生。对此，我们必须通过均压连接的方法，将仪表的接地端和电工的接地端相连接，又要把彼此相邻的仪表控制系统的金属导体和金属外壳通过导线连接起来，使它们感应电势彼此均衡，防止电火花的危险，避免操作人员的人身安全和相关设备的安全
9、遭受雷击火花的危险。 （二）线路布线及屏蔽。对于信号的不同类型，线路布线的方法也不同，比如说对于开关信号可以用一般的控制电缆，但位于容易遭受雷电的危害的工业现场应采用屏蔽电缆，如果其传输信号距离较远也应使用屏蔽电缆。对模拟信号和弱电信号分别使用屏蔽电缆和专用屏蔽电缆进行信号传输。 （三）信号柜及仪表箱内的防护。控制系统信号柜进线电源侧应安装浪涌保护装置，防止雷电感应高电压对柜内设备的危害；露天安装的仪表箱或仪表设备线路侧应安装防雷保护装置，箱体及设备金属外壳也应做好接地措施。 总之，不同地区遭受雷电的危险程度不同，对于工业生产中仪表控制系统经常受到雷击的破坏，我们的防雷工作有待提高，采取适当的避雷措施，必须科学、合理地做好真正的防雷工作。本文通过对雷击的不同类型的破坏进行分析，提出了相应的防雷策略，希望能够尽量避免工业仪表控制系统遭受雷击的破坏。 参考文献： 1 艾建华. 工业仪表控制系统的防雷策略J. 科技资讯. 2012（09） 2 向普及，许峰；边朝朝；张建利. 工业仪表控制系统的防雷措施J. 中国设备工程.2010（11） 3 邵丽娜. 基于仪表控制系统的防雷问题探索研究J. 城市建设理论研究（电子版）.2013（02）
