防雷器新聞中心與您分享分散型防雷控制系統(tǒng)的相關知識與概念。
1. 問題的提出
聲、光、電現(xiàn)象同時迸發(fā)的直擊雷，可以擊毀其放電通道上的建筑物和生命財產,對此人們已很熟悉，也有較成熟可靠的防護技術。但伴隨著雷電產生的雷電電磁脈沖，以電磁感應作用和電流波形式，對近十多年來迅速發(fā)展的電子、信息、控制設備的破壞和危害，是上個世紀九十年代以來雷電災害最顯著的特征。它的成災率更高，損失更大，因而也就成了防雷技術中一個急需解決的重要課題。
凡是基于微電子器件的控制設備，都存在著耐壓低、對電磁脈沖特別敏感的短處。雷電引起的各種過電壓可達數(shù)百乃至數(shù)千、數(shù)萬伏，而基于微電子器件系統(tǒng)的耐壓值都很低，一般承受不了正負5V的電壓波動。美國通用研究公司R·D·希爾用仿真試驗建立的模型表明：對無屏蔽的計算機，當雷電電磁脈沖的磁場強度超過0.03×10－4T時，計算機會誤動作；當超過2.4×10－4T時，計算機會永久性損壞。所以，如無一定的防護措施，即便是質量很高的信息控制系統(tǒng)，也很難保證在雷擊情況下仍然可以安全地運行。
我們從調研中得知，進口的控制系統(tǒng)（如應用在某化學公司的美國GE系統(tǒng)和SMART現(xiàn)場總線等）都曾遭受過雷電的侵害。又根據(jù)資料報道，在中國氣象部門，像國家氣象中心的大型計算機網絡、通信系統(tǒng)等要害部門也都曾多次遭遇雷擊。
我國對于建筑物的防雷已有了比較成熟的認識和規(guī)范，國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057－94，2000年版）較1994年版，在參考了IEC標準后也專門增加了一章《防雷擊電磁脈沖》，但對分散型控制系統(tǒng)（DCS）的防雷問題，在概念和系統(tǒng)的實施方面還都處于起步階段，沒有專業(yè)的規(guī)范和先例可循。為此有必要對這一問題做一探討，以規(guī)范今后DCS工程的防雷設計。
2. 回顧防雷概念的轉變
建筑物的防雷是一門古老的技術，但是防雷技術在近二十年發(fā)生了很大的變化，其中重要的是在防雷概念上有如下幾點轉變：
1）防雷的重點從人身和電氣設備的安全轉變?yōu)橥ㄓ嵑托畔⑾到y(tǒng)的安全。過去建筑物的防雷技術以防直擊雷為主，側重防機械性破壞和雷電反擊；現(xiàn)在則以防感應雷擊為主，側重防雷電的電磁感應效應。
2）外部的防雷技術從以前的避雷針和避雷帶轉變?yōu)楝F(xiàn)在的避雷網和法拉第籠；內部的防雷技術從以前的以隔離方式為主轉變?yōu)楝F(xiàn)在的以等電位聯(lián)接方式為主。
3）以前檢驗接地系統(tǒng)是否合格以接地電阻值為準，現(xiàn)在側重于接地結構兼接地電阻值，特別是從獨立接地到等電位聯(lián)接方式的轉變。
如上所述，防雷技術和防雷概念雖然有了很大的變化，但直至現(xiàn)在，防雷的理論基礎仍然還是安全地引雷入地，閃電是一個電流源（更確切地說是電流波），而不是電壓源，防雷裝置是給雷電流提供一條或幾條低阻抗的接地通道，這些基本概念仍然沒變。
3雷電對分散型控制系統(tǒng)危害的形式
雷電對分散型控制系統(tǒng)的危害主要是通過直擊雷和雷電電磁脈沖干擾（也稱雷電波）兩種形式。
直擊雷對分散型控制系統(tǒng)的危害指的是：
1）雷電直接擊中建筑物或地面上，雷電流沿引下線、接地體流動過程中，在土壤中產生強大的感應電磁場，通過感應耦合到DCS等電子設備內，損壞DCS等電子設備；
2）控制室建筑物的防直擊雷裝置在接閃時，強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置，會使局部的地電位浮動并產生跨步電壓，如果防雷的接地裝置是獨立的，它和控制系統(tǒng)的接地體沒有足夠的絕緣距離的話，則它們之間會產生放電，這種現(xiàn)象稱為雷電反擊，它會對控制室內的DCS系統(tǒng)產生干擾乃至破壞。
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