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1、DCS系统的接地和防雷,浅谈DCS系统的电磁兼容性设计,巴陵石化技术交流,杭州和利时自动化有限公司,电磁兼容性的定义,EMC: Electromagnetic Compatibility 电磁兼容性：设备在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中其它设备构成不能承受的电磁骚扰的能力。 研究电磁兼容性，不是处于理论上的目的，而是处于实践上的需要，它是DCS系统电气抗干扰能力的综合体现。 DCS系统的电磁兼容性是通过一些实践性很强的技术手段获得的，这些手段主要有： 接地 隔离 屏蔽 双绞 吸收 滤波,IEC61000电磁兼容标准组成,IEC61000-1:总论，一般性的讨论和定义，术语。 IEC61
2、000-2:环境，环境分类及描述。 IEC61000-3:限值，发射和抗扰度限值。 IEC61000-4:测试技术，测量和试验技术。 IEC61000-5:安装于调试指南，安装指南，调试方法与设备。 IEC61000-6:通用标准，规定不同环境下的抗扰度和发射要求。,工业控制中常用的IEC61000-4系列标准,标准内容 IEC61000-4标准 对应原IEC801标准 (GB/T17626系列） （GB/T13926系列）,抗扰度试验综述 IEC61000-4-1 IEC801-1,静电放电抗扰度 IEC61000-4-2 IEC801-2,辐射电磁场抗扰度 IEC61000-4-3 IEC
3、801-3,快速瞬变脉冲群抗扰度 IEC61000-4-4 IEC801-4,浪涌抗扰度 IEC61000-4-5 IEC801-5,射频场传导骚扰抗扰度 IEC61000-4-6 IEC801-6,电压瞬时跌落和中断抗扰度 IEC61000-4-11,DCS的电磁兼容性的一般要求:控制柜设备,IEC61326-1-1997（等效GB/T18268-2000）测量,控制和实验室用电气装置 电磁兼容性要求,DCS的电磁兼容性的一般要求:信息设备,CISPR24标准为国际无线电干扰标准化委员会制定，标准名称为信息技术设备抗扰度限值和测量方法GB/T17618-1998(idt CISPR 24:1
4、997)，它的测量方法引用基础标准IEC61000-4系列（“电磁兼容 试验和测量技术”即GB/T17626系列：1998）,DCS的接地,接大地的本质：地球是一个巨大的导体和巨大的电容，可以存储海量的电荷，维持最稳定的参考点。 保护接地 防电击接地 防雷接地 防静电接地 防腐蚀接地 功能接地 逻辑地 屏蔽地 信号地 本安地,DCS系统的接地示意图,操作层设备 保护地 接地铜板,控制层设备 屏蔽地 接地铜板,系统 接地铜板,接地桩,屏蔽地,绝缘层,安装架,4,4,1,机柜保护地,DCS系统的各种接地,DCS系统的接地施工,本安接地,B,E两点一般在DCS机柜一侧，应等电位。 D点为变送器外壳接
5、地，必须设法使D点电位与B,E等电位，才能保证本安！,变送器 外壳,（1）控制雷击点（采用大保护范围的避雷针） （2）安全引导雷电流入地网 （3）完善的低阻地网 （4）消除地面回路 （5）电源的浪涌冲击防护 （6）信号及数据线的瞬变保护,防雷的六方面,防雷标准,GB50057-94：建筑物防雷设计规范 IEC61024系列：建筑物防雷设计规范 GB/T3482-83：电子设备雷击试验方法 GB/T3483-83：电子设备雷击试验导则 GB/T9361-88：计算机场站安全要求 GB/T7450-87：电子设备雷击保护导则 IEC61000-4-5：浪涌抗扰度试验 IEC61312系列：雷击电磁
6、脉冲的防护,通讯线防雷：采用RJ45的以太网,通讯线防雷,通讯线路的雷击模拟测试，现普遍采用的是国际电联ITU-T K20（局端使用）和ITU-T K21（用户端使用）标准，测试方法为10/700uS;1KV和10/700uS;4KV，正反向各打5次。,外部采用防雷管(Q1-Q3)，内部采用TVS,信号线的防雷,对于非架空信号线，我们可用金属电缆管或槽铺设信号线，电缆管或金属槽有很好的接地。（两端接地）对于架空信号线（一般是不允许的），在信号进入DCS之前应连接专门的防雷器。其原理与通讯线防雷相似。,电源系统的防雷,根据GB50057，防雷区分为几个区，按由外及内雷电能量大小分布分为LPZ0，
7、1，2，n区。其中LPZ0区又分这A、B两区。对某一建筑而言：LPZ0A区指不在避雷保护范围以内的外部裸露区域；LPZ0B区指虽然在避雷保护范围内，但裸露在建筑外没有任何屏蔽在区域（如窗户）。这个区的电气设备最易遭受雷电波侵入，之后向内每增加一屏蔽层，划分一个区域，如LZP1、2等区。 对应于不同的防雷区，电源系统防雷分为多级保护： （1）在LPZ0LPZ1区的交界处、电源总进线处安装电源第一级防雷保护产品。 （2）在LPZ1LPZ2区的交界处、电源分配电箱处安装电源第二级防雷保护产品。 （3）在LPZ2LPZ3区的交界处、重要用电设备插座处安装电源第三级防雷保护产品。,电源系统防雷器,第一级
8、电源防雷：安装高能量电源防雷器，目的是吸收高能量。安装在UPS配电箱进线端。 第二级电源防雷：安装过电压保护器，目的是吸收第一级过后的过电压，在机房的三相电源进线端，安装过电压防雷箱。 第三级电源防雷：安装浪涌抑制器，目的是吸收二级保护后的微小能量。在服务器和网络交换机等重要设备的电源接入端分别安装一套插座式防雷器，作为其电源的末级保护。,关于接地和防雷的建议,检查全厂接地网和防雷系统。DCS系统尽量远离防雷地。（减少感应） DCS控制机房选在中间非外墙处，采用4 x 40mm扁铜带沿机房墙壁0.5m处布放成环状作为工作地接地环，每根扁铜带需要用膨胀螺钉架空5-10cm铺设在地面上。此接地环要
9、用4 x 40mm扁铜带或扁钢与直流接地引下线作焊接处理。机房内的设备的接地线以最短的方式，直接连接到环状工作地接地环上。 通过防雷器建立等电位连接 电源部分采用两级防雷。,关于接地和防雷的建议,第一级电源防雷器采用OBO公司 的V25-B/3+NPE电源防雷器。在机房总配两路输入配电母线控制开关的次极出线端上安装V25-B/3+NPE电源防雷器 。 第二级电源防雷器采用OBO公司的V20-C/3+NPE电源防雷器。并联安装在的机房分配电箱的主空开后，UPS的输入端 。 DCS系统控制线路的防雷主要采用2种措施，一是屏蔽，二是安装防雷器。所有的控制线路应采用屏蔽电缆；对于穿越不同防雷分区的控制
10、线路应在两端安装OBO测量控制系统防雷器（FLD24工业控制防雷器 ）。 所有插座采用防浪涌措施，交换机选用防浪涌型，所有计算机设备可靠接地。,关于接地和防雷的建议,通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。 不论是何种金属线缆，已经过SPD保护后的电缆与未经过保护的线缆不应平行布放，如受条件限制只能平行布放，则也要对已经过SPD保护后的电缆采取屏蔽保护，并且屏蔽层至少要两端接地。 通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。,关于接地和防雷的建议,由于机房所处大楼是钢筋混凝土的建筑物，当安装有接闪器时，由于接闪器可能利用建筑物主筋柱作为引下线，除了上述几点外，还要注意2点： 通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁，避免沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离。 通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。,结语,DCS系统的接地和防雷是较为复杂的系统工程，需要用户、厂商、设计方、施工方的共同努力。 谢谢大家！,
