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1、煤气柜区自动化系统防雷适用举措519综述煤气柜地区自动化系统防雷举措鲁绍军1，薛冬晨 1， 李 泉2，（1迁钢公司动力作业部，2 迁钢公司能源部，河北迁安064404）（河北省首钢迁安钢铁有限责任公司，河北迁安）【纲要】跟着自动化技术、通信技术在钢铁公司的宽泛应用，保证设施不受雷电危害显得尤其重要，本文从适用方面介绍了首钢迁钢公司煤气柜地区自动化设施防雷工程的设计，初步形成一个完好的综合防雷系统，并起到明显的防备成效。【重点词】煤气柜；自动化；防雷；等电位；无线煤气柜地区自动化系统防雷举措Lightningprotectionmeasuresofregionalautomaticsystem
2、ofthegastank（HEBEI SHOUGANG QIANANIRON & STEEL CO., LTD.Tangshan，Hebei）【纲要】跟着自动化技术、通信技术在钢铁公司的宽泛应用，保证设施不受雷电危害显得尤其重要，本文从适用方面介绍了首钢迁钢公司煤气柜地区自动化设施防雷工程的设计，形成一个完好的综合防雷系统，并起到明显的防备成效。【abstract】As the automatic and the communicating technology arewidelyusedinironandsteelenterprises,itseemsparticularlyimportan
3、tto protect the equipment from being damaged by lightning.The text whichis from the practical aspectsintroduces thedesign aboutlightningprotection projectof regional automatic equipment of the gas tank inShouGangMovingSteelCompany,itformsa completelyintegratedlightningprotection system, and plays a
4、significantlyprotective effect.【重点词】煤气柜；自动化；防雷；等电位；无线【keywords】Gastank;Automation;Lightningprotection;Equipotential ;Wireless1前言首钢迁钢公司现有四座煤气柜，两座8 万立转炉煤气柜，两座十五万立焦炉煤气柜，负责公辅地区煤气管网的压力均衡和调理环节，在公司生产运转中起着至关重要的作用。雨季多雷时期，煤气柜地区部分电源模板、IO 模板和安全 / 栅等设施屡次遭雷击并造成大批设施破坏，直接影响煤气柜地区生产安全。在没有实行自动化设施防雷举措时仅2010年7-8月间的短短一个多
5、月时间里,我公司15万立干式气柜曾两度遭雷电侵袭,使柜体仪表及I O模板等其余有关仪表严重受损,给煤气的安全供给组成较大的威迫。因为工业计算机和可编程控制器（PLC）对瞬时过电压的蒙受能力很差，成为受雷电伤害的主要设施。这不单带来直接的硬件损失，还会因控制系统的破坏对生产运转的安全造成威迫，而关于雷电的这种经过感觉形式而产生的破坏，靠避雷针等简单的直击雷防备举措根本没法解决问题，一定增添完美的雷击电磁脉冲防备举措进行防备。2雷电种类及危害21直击雷的危害直击雷是雷雨云对大地或建筑物等的放电现象。它产生强盛的脉冲电流、炽热的高温、剧烈的电动力，破坏放电通道上的建筑物、输电线、室外电气、电子设施，
6、击死击伤人员，同时产生的激烈的电磁感觉和电磁辐射，对四周的电气、电子设施造成破坏或扰乱。22雷击电磁脉冲的危害雷击电磁脉冲是因为雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，产生的电磁感应、电磁辐射以及雷雨云与输电线静电感觉电荷在雷击放电瞬时泄放产生的过电压过电流经过连结建筑物内外各样金属管道、电源线、信号线、天馈线等侵入损坏室内外的电气、电子设施。23操作过电压和临时过电压（TOV）危害供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开造成的操作过电压以及供电系统高（中）压故障产生的临时过电压，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，进而破坏设施。破坏成效与雷击近似。3自动化控制系统防雷
7、方案设计31自控配电系统防备当雷击输电线或雷闪放电在输电线邻近时，都将在输电线路上形成雷电冲击波，其能量主要集中在工频至几百赫的低端，简单与工频回路耦合。雷击灾祸中，由配电系统耦合进入的雷击浪涌带来设施的破坏据有相当大的比率。所以，对配电系统的防雷保护举措是整个防雷系统建设中必不行少的一个环节。因为单级防雷保护可能会带来因雷电流过大而致使的泄流后残压过大或许保护能力不足惹起的设施破坏，所以配电系统的防雷保护应采纳多级保护、逐级泄放。保护器件的选择上采纳残压低、响应迅速的高性能产品，可有效防备雷电对电气、电子设施的危害。自控配电系统防备构造如图1。UPS配电柜分派电柜总配电柜L1L2L3LNN设
8、施PEPEDV M TT 255DG M TT 385DG M TT 2P 275图1自控配电系统防备构造图Fig.1 control electricity system protection structure3.1.1第一级防雷器配置：设计在煤气柜区主控楼一层配电室内段电源和段电源的低压380V侧，各安装1 套电压开关型三相电源防雷器，总雷电冲击电流100kA（10/350s），共2 套。防雷器前端串接63A/3P空气开关，用以故障保护。肩负了泻放雷电流和限制过电压的两重担务。3.1.2第二级防雷器配置：设计在煤气柜主控楼二层主控室两个互投箱，各安装1 套限压型三相电源防雷器，最大放电电
9、流40kA，共2 套。防雷器前端串接20A/3P空开，用以故障保护。3.1.3第三级防雷器配置：在主控楼UPS配电柜内的UPS输出及市电输入主开关后端，各安装1 套限压型单相电源防雷器，最大放电电流40kA，防雷器前端串接20A/1P空气开关，用以故障保护。32自控系统信号线路防备从现场裸露电磁环境引入的信号线路上可能会在雷击时感觉出较高的过电压，进而破坏控制系统造成较大的损失，于是需要在信号线缆进入控制室时安装防雷器，即在室内PLC控制柜内安装适应的防雷器进行保护。而关于散布在现场各裸露部位的仪器仪表设施，无时无刻不在面对着雷电直接或间接威迫。控制系统基本上都是采纳低压供电，信号办理传递采纳
10、弱电系统，特别是采纳大规模集成电路，其耐压水平很低，在雷电产生的浪涌电流和高压、强电场、强磁场的作用下，极易被磁化、击穿烧毁柔弱的集成电路和线路板。因此，在现场设施侧信号线路上相同需要加装信号防雷器。防雷器是用来限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件。当有连结电缆从室外或其余系统进入控制室时，装布防雷器可防备电子设施免遭雷电浪涌的闪击。在信号线之间（差模保护）和信号线与地之间（共模保护），防雷器供给了优先击穿的路径，任何浪涌电流都流不会流过被保护设施，就防止了设施被破坏。但如全部I/O通道都装布防雷器，成本将大幅上涨。所以按适用性、发生雷击事故的可能性和结果，合理配置防雷器，本着经济适用原则，关于
11、PLC控制柜和现场仪表的防备，主要对一些曾被打碎过的、重要重点、坏后难修复及结果严重的通道，比如带连锁的压力变送器、差压变送器、柜位仪、调理阀、油箱液位等进行防备。PLC控制柜侧的保护，在线路进入安全栅以前加装标准模块进行保护。现场仪表侧的保护，依据仪表的实质状况，供给了两种选择：选择1 采纳标准模块进行保护（直接安装于柜内或另加防爆箱安装），选择2 采纳防爆型管式防雷器安装于仪表备用接线口。如图2。图2现场仪表侧保护表示图Fig.2 sketch map of scene instrument protect3.2.1现场仪表防备关于压力变送器和差压变送器的保护，因变送器带有两个1/2NPT
12、接线口，设计采纳管式防雷器（防爆型）进行防备。能够旋入仪表设施的备用接线口，通过防雷器自带的导线连结到仪表，进而靠谱保护仪表内的电子元件免受雷电过电压的影响，同时雷电过电压经过金属外壳泄放，而不经过仪表设施内部；关于活塞地点及调理阀的保护，分别对其220V电源和4-20mA信号进行保护，防雷器根据现场实质状况安装在另设的防爆箱内；关于热值的保护，对其4-20mA信号进行保护，防雷器直接安装于柜内空位。3.2.2PLC控制柜防备PLC控制柜防雷器可经过35mm标准导轨安装在PLC控制柜内空位处，在压力变送器、差压变送器、调理阀控制、调理阀阀位反应、活塞地点、热值的信号线进入PLC控制柜内安全栅以
13、前，串连安装防雷器。热电阻为三线制，在信号线进入安全栅以前，每个热电阻各串连安装1 套防雷器。33等电位连结等电位是内部防雷的一部分，等电位连结的目的，就是使主控室内的不一样设备及金属构件，即便在遇到电磁脉冲影响时，它们之间也不会存在电位差，即不可能产生扰乱电流，进而保证电子设施的正常工作。设计在主控室内沿墙壁设置一圈环形等电位汇流排，等电位连结排经过多股铜导线与主控室接地连结。PLC控制柜、网络设施、UPS各机柜外壳、金属线槽等金属物与等电位连结排采纳多股铜导线最短距离连结。系统构造如图3。图3等电位连结系统构造图Fig.3 System of potential connect struc
14、ture4无线数传天线防雷因为煤气地区安装的煤气报警设施采纳无线传输，其主机所在建筑楼顶有两个无线数传天线，也要对天线安装避雷针进行防备。避雷针的高度经过滚球法来确立，我国的国家标准GB500572010建筑物防雷设计规范就是采纳滚球法来确立避雷针的高度和保护范围的。这与国际IEC标准一致。避雷针高度计算表示图如图4.图4避雷针高度计算表示图Fig.4 sketch map oflightning rod calculate滚球法确立避雷针高度（h）的计算公式以下：rx h(2h h) h (2h hr x r x)r0hhh(2)r式中：rx避雷针在hx高度的xx平面上的保护半径(m)；hr
15、滚球半径，60m（第三类防雷建筑物）；hx被保护物的高度(m)；r0避雷针在地面上的保护半径(m)。将rx=3m、hr=60m、hx=10（m楼高）+5（m天线高）=15m代入上式，求得h=17.83m，即避雷针的高度=17.83m-10m（楼高）=7.83m。故设计避雷针的高度为8 米。在楼前天线邻近草坪做一组接地，即在草坪中垂直埋入3根2.5米长50mm50mm5mm热镀锌角钢，角钢间隔5m。角钢顶部距离土壤表面不小于0.8m，经过40mm4mm热镀锌扁钢焊接相连与避雷针支撑杆连结。接地电阻值要求小于10。如图5。图5接地表示图Fig.5 sketch map of landing楼顶天线处原安装的防雷器采纳BVR6mm铜2线接地。两台天线接收主机的天馈线接口处，安装2套天馈线防雷器，防备雷电过电压沿天馈线侵入接收主机。5结语煤气柜区自动化控制系统防雷接地是一项综合性工程，联合仪表、自动控制系统、通信系统的特色，联合各个行业防雷需求，依据
