第4-2章案例和风险评估

1、1控制系统遭雷击的控制系统遭雷击的案例分析和雷害的风险评估案例分析和雷害的风险评估Research analysis and risk assessment of lightning stroke events for control systems 徐义亨20122012年年3 3月月21 1 控制系统遭雷击的典型案例控制系统遭雷击的典型案例31.1 1.1 某污水处理装置雷击案例（电磁感应）某污水处理装置雷击案例（电磁感应）雷害时间雷害时间：20022002年年6 6月月2828日日. .现场情况现场情况： 空旷、潮湿、有高压输电空旷、潮湿、有高压输电线，是明显的引雷点。线，是明显的引雷点

2、。 该装置的该装置的DCSDCS在厂长办公室在厂长办公室内设立了一个监控站，从控制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，在室到厂长办公室的通信电缆，在室外大概有外大概有6 6米一段长度是和建筑米一段长度是和建筑物的避雷带（相距仅物的避雷带（相距仅100mm100mm）平）平行敷设的行敷设的 。事故情况事故情况： 由于避雷带中的雷电流通过由于避雷带中的雷电流通过电磁感应电磁感应，将，将过电压、过电流过电压、过电流沿沿着通信电缆引入系统，将两端的着通信电缆引入系统，将两端的网卡击穿网卡击穿。避雷带避雷带通信电缆通信电缆4解决方法：解决方法： 方案一：方案一：拉开距离拉开距离。将通信

3、电缆重新敷设，保持和避雷带、引。将通信电缆重新敷设，保持和避雷带、引下线起码要相隔下线起码要相隔2 2米米以上的距离。同时还应在金属走线槽的两端接以上的距离。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。地，槽与槽之间保持良好的电气连接。 方案二：改用方案二：改用光纤通信光纤通信。这当然是解决问题的一种方案，但在。这当然是解决问题的一种方案，但在敷设光缆时同样也要注意光缆金属部分的防雷接地。敷设光缆时同样也要注意光缆金属部分的防雷接地。一点思考：一点思考： 该装置的所有该装置的所有I/OI/O信号电缆全部在信号电缆全部在0.80.8米以下并用金属走线槽或米以下并用金属走线槽或穿

4、金属管穿金属管埋地敷设埋地敷设，所以任凭雷击，所有的，所以任凭雷击，所有的I/OI/O卡都安然无恙。卡都安然无恙。 这就引起我们的思考这就引起我们的思考-关于信号传输线的关于信号传输线的双层屏蔽双层屏蔽为什为什么能起到防雷的作用。么能起到防雷的作用。51.2 1.2 某公司离子膜装置和硫酸装置的雷击案例（电磁感应）某公司离子膜装置和硫酸装置的雷击案例（电磁感应）控制室控制室硫酸装置硫酸装置离子膜装置离子膜装置全部电缆穿全部电缆穿金属管埋地金属管埋地全部电缆用玻全部电缆用玻璃钢桥架敷设璃钢桥架敷设6雷击时间：雷击时间：20062006年夏年夏雷击结果：硫酸装置雷击结果：硫酸装置的控制系统和现场仪

5、表无损坏；的控制系统和现场仪表无损坏；离子膜装置离子膜装置损损坏了许多输入坏了许多输入/输出卡。输出卡。整改措施整改措施：将：将离子膜装置离子膜装置的玻璃钢走线槽用不锈钢薄钢板包裹并隔的玻璃钢走线槽用不锈钢薄钢板包裹并隔一定距离接地。一定距离接地。7整改措施整改措施不锈钢板包不锈钢板包裹走线槽裹走线槽接地干线接地干线81.3 1.3 某化工公司邻硝装置案例（反击）某化工公司邻硝装置案例（反击） 雷害时间雷害时间: :20042004年年3 3月月1717日日. . 事故情况事故情况: :遭受雷击，现场的多遭受雷击，现场的多台变送器（包括德国的台变送器（包括德国的E+HE+H液位液位变送器）和对

6、应的变送器）和对应的AIAI卡同时被雷卡同时被雷击坏。击坏。 变送器变送器安装支架安装支架自然接地自然接地9事故原因：事故原因： 由于控制系统采用单独接地，即便变送器的电子线路在现场侧没由于控制系统采用单独接地，即便变送器的电子线路在现场侧没有工作接地，而且它和变送器的外壳隔有一定间隙（或串接一个反向有工作接地，而且它和变送器的外壳隔有一定间隙（或串接一个反向二极管），但变送器的外壳和金属安装支架（或与金属设备相连）形二极管），但变送器的外壳和金属安装支架（或与金属设备相连）形成了成了自然接地自然接地。当变送器附近的设备或建筑物遭雷击时，由于地电位。当变送器附近的设备或建筑物遭雷击时，由于地电

7、位的浮动，可以使变送器和控制系统两处的的浮动，可以使变送器和控制系统两处的地电位差达几万、几十万地电位差达几万、几十万伏伏，故通过信号电缆足以将变送器和控制系统的，故通过信号电缆足以将变送器和控制系统的AIAI卡同时击穿，或击卡同时击穿，或击穿其中之一。穿其中之一。解决方法：解决方法： 将变送器外壳和控制系统将变送器外壳和控制系统通过共用接地网实现等电位接地通过共用接地网实现等电位接地。10雷电反击原理图雷电反击原理图变送器变送器DCS150米米几万、几十万伏地电位差几万、几十万伏地电位差地电位分布曲线地电位分布曲线引下线引下线111.41.4 1975 1975年在荷兰发生的惊人案例（反击）

8、年在荷兰发生的惊人案例（反击） 12雷击法拉第笼造成对雷击法拉第笼造成对法拉第孔法拉第孔内导线的闪络内导线的闪络 电缆电缆RL=1法拉第孔法拉第孔100kA100kV法拉第笼法拉第笼 131.5 1.5 某石蜡加氢装置案例分析（屏蔽不到位）某石蜡加氢装置案例分析（屏蔽不到位）雷害时间：雷害时间：20042004年年7 7月月8 8日下午日下午4 4点。点。事故情况：事故情况：遭受雷击。使操作站遭受雷击。使操作站的工控机的主板被雷击坏。的工控机的主板被雷击坏。 事故原因：事故原因： 1 1）因为工控机所在机柜）因为工控机所在机柜位于离大窗户和门口不到位于离大窗户和门口不到0.80.8米，米，承受

9、着和室外一样的电磁承受着和室外一样的电磁场强度场强度。 2 2）而工控机的）而工控机的外壳没有外壳没有屏蔽接地；屏蔽接地； 3 3）遭雷击时，）遭雷击时，机柜门又机柜门又半虚掩。半虚掩。 解决方法：解决方法： 首先是工控机的首先是工控机的外壳屏外壳屏蔽接地蔽接地。其次，将控制室建筑。其次，将控制室建筑物内的钢筋、金属门窗等连接物内的钢筋、金属门窗等连接起来，进行起来，进行格栅屏蔽格栅屏蔽。14 一点思考一点思考：该石油化工企业和：该石油化工企业和石蜡加氢装置石蜡加氢装置相距不到相距不到3030米的米的催化裂化装置催化裂化装置的的DCSDCS控制室，也为单层的独立建筑物，由于设置了防控制室，也为

10、单层的独立建筑物，由于设置了防直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见直击雷装置（避雷带），却安然无恙。可见防直击雷装置对雷击电防直击雷装置对雷击电磁脉冲（磁脉冲（LEMPLEMP）有一定的衰减作用）有一定的衰减作用。所以，如控制系统所在的控制。所以，如控制系统所在的控制室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接室是独立建筑物，其周围有高大建筑，如用滚球法确定高大建筑接闪器的保护范围，控制室所在的独立建筑物在该保护范围内时，虽闪器的保护范围，控制室所在的独立建筑物在该保护范围内时，虽然控制室所在的独立建筑物可以不设防直击雷装置，但考虑到然控制室所在的独立建筑物可以不设防直击雷装置

11、，但考虑到防直防直击雷装置对雷击电磁脉冲（击雷装置对雷击电磁脉冲（LEMPLEMP）有一定的衰减作用）有一定的衰减作用，所以该建筑，所以该建筑物还是宜按物还是宜按GB 50057 GB 50057 建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范中规定的中规定的第三类防雷第三类防雷建筑物建筑物采取防直击雷措施。采取防直击雷措施。151.6 1.6 某石化公司沥青装置的案例分析某石化公司沥青装置的案例分析雷害时间雷害时间：20032003年年7 7月月2121日。日。16某石化总厂沥青装置的控制室平面某石化总厂沥青装置的控制室平面沥青装置减压塔m接地极总汇线桥架机柜室操作室大面积窗户区区区区17问题问题1

12、1：在雷电的当即，为什么在雷电的当即，为什么CRTCRT显示器会发生显示器会发生黑屏黑屏？2 2秒钟后为什秒钟后为什么又自动恢复？么又自动恢复？ 据现场调查，在遭雷击时，控制室内的据现场调查，在遭雷击时，控制室内的UPSUPS没有发生停电事没有发生停电事故，控制器和操作站的电源开关也没有断开过。显示器黑屏故，控制器和操作站的电源开关也没有断开过。显示器黑屏2 2秒钟后秒钟后又恢复到黑屏前的显示画面，这说明操作站的主机在黑屏后也没有又恢复到黑屏前的显示画面，这说明操作站的主机在黑屏后也没有重新启动过（即一直处于通电状态）。重新启动过（即一直处于通电状态）。 因此遭成显示器黑屏的原因只能是因此遭成

13、显示器黑屏的原因只能是强大的雷电电磁脉冲对阴极强大的雷电电磁脉冲对阴极射线管（射线管（CRTCRT）内的电子束产生的干扰所至）内的电子束产生的干扰所至。因为距控制室南墙大。因为距控制室南墙大窗户只有窗户只有3 3米左右的操作站，承受着和室外一样的电磁场强度。米左右的操作站，承受着和室外一样的电磁场强度。 这种干扰产生的后果是使显示器这种干扰产生的后果是使显示器失效失效，而不是破坏。即显示器，而不是破坏。即显示器在雷电电磁脉冲的作用下，失去正常功能，过在雷电电磁脉冲的作用下，失去正常功能，过2 2秒钟干扰消失后又恢秒钟干扰消失后又恢复正常。复正常。 18问题问题2 2：为什么连接在为什么连接在I

14、/OI/O信号卡前面的信号卡前面的LB900 LB900 型型齐纳安全栅齐纳安全栅却安然却安然无恙，而无恙，而I/OI/O卡卡却坏了？却坏了？ 由齐纳安全栅原理图可知，无论是由非本安端或现场端，当电由齐纳安全栅原理图可知，无论是由非本安端或现场端，当电压超过一定值时，要过压超过一定值时，要过毫秒级毫秒级的时间（制造商提供的数据）后方使的时间（制造商提供的数据）后方使齐纳二极管齐纳二极管VD1VD1、VD2VD2反向击穿并产生反向击穿并产生雪崩雪崩，从而将能量释放到地，从而将能量释放到地里去。而雷电脉冲的时间是里去。而雷电脉冲的时间是ss级的，级的，远小于雪崩时间和快速熔断器远小于雪崩时间和快速

15、熔断器FA1FA1的熔断时间。的熔断时间。 再则，如果雷电波在金属导线内的的传输速度为每秒再则，如果雷电波在金属导线内的的传输速度为每秒1515万公万公里，假定安全栅位于里，假定安全栅位于DCSDCS前面前面3 3米米，则，则从安全栅到从安全栅到DCSDCS的传输时间为的传输时间为20ns20ns。如果一旦有雷电波从现场经过安全栅，还未等齐纳二极管产。如果一旦有雷电波从现场经过安全栅，还未等齐纳二极管产生雪崩，雷电波已进入生雪崩，雷电波已进入DCSDCS系统，将系统，将DCSDCS损坏，把进入的雷电能量释损坏，把进入的雷电能量释放掉的同时从而也保护了安全栅。所以为什么雷击时，放掉的同时从而也保

16、护了安全栅。所以为什么雷击时，I/OI/O卡损坏卡损坏了，连接在了，连接在I/OI/O信号卡前面的齐纳安全栅却安然无恙。信号卡前面的齐纳安全栅却安然无恙。19齐纳安全栅原理图齐纳安全栅原理图本 安 端非 本 安 端接 现 场 元 件201.7 1.7 某石化公司苯酚装置的案例分析（屏蔽不到位）某石化公司苯酚装置的案例分析（屏蔽不到位）雷害时间：雷害时间：20042004年年7 7月月1010日下午日下午4 4点。点。 DCSDCS机型：机型：美国美国MOOREMOORE公司的公司的APACSAPACS型。型。事故现象：事故现象： 遭雷击时控制器内的遭雷击时控制器内的EPROMEPROM里的程里

17、的程序丢失。序丢失。原因分析：原因分析： 控制器和所在机柜都没有屏蔽接地控制器和所在机柜都没有屏蔽接地，位于离大窗户（塑钢）不到位于离大窗户（塑钢）不到1.81.8米，承米，承受着和室外一样的电磁场强度。遭雷受着和室外一样的电磁场强度。遭雷击时，使击时，使128K128K的的EPROMEPROM内的程序丢失。内的程序丢失。重新下装后正常。重新下装后正常。211.8 1.8 某燃气公司混配站案例分析某燃气公司混配站案例分析雷击时间：雷击时间：20032003年年8 8月月1010日。日。事故情况：遭受雷击的在线控制系统中包括一台控制混合气含氧量事故情况：遭受雷击的在线控制系统中包括一台控制混合气

18、含氧量的控制单元的控制单元。该氧气分析装置是美国。该氧气分析装置是美国TELEDYNETELEDYNE分析仪表公司的分析仪表公司的327RA327RA型产品，其中包括一台基于袖珍型燃料电池的型产品，其中包括一台基于袖珍型燃料电池的分析单元分析单元（美国专利（美国专利U.S. PAT.#3U.S. PAT.#3，429429，796796）和一台）和一台控制单元控制单元。由于它对整个混配过程。由于它对整个混配过程的操作具有举足轻重的作用，以至雷击后整个装置不得不停产，严的操作具有举足轻重的作用，以至雷击后整个装置不得不停产，严重地影响城市的供气。重地影响城市的供气。 22 电子线路分析：电子线路

19、分析：我们查阅了控制单元信号输入部分的电子线路我们查阅了控制单元信号输入部分的电子线路（见图），并根据替换下来的损坏件是图（见图），并根据替换下来的损坏件是图2 2中的中的A2A2（OP07OP07）运算放大）运算放大器，器，就可以说明，雷电波（高电位）是通过外部连接电缆从就可以说明，雷电波（高电位）是通过外部连接电缆从TS6TS6的的2-2-3 3端，经过端，经过A1A1（OP07OP07）运算放大器量程选择开关的反馈通路直接进入）运算放大器量程选择开关的反馈通路直接进入A2A2（OP07OP07）运算放大器，然后将其击穿。）运算放大器，然后将其击穿。 23含氧控制单元信号输入的电子线路图（

20、局部）含氧控制单元信号输入的电子线路图（局部） 量程选择开关来自分析单元 的输入信号输出24现场情况分析：现场情况分析：该含氧分析仪从安装在现场的分析单元到控制该含氧分析仪从安装在现场的分析单元到控制室内的控制单元，总共有室内的控制单元，总共有7 7根信号线相连，根信号线相连，中间相距约中间相距约150150米米，采用，采用的是单层的屏蔽电缆（控制室一端接地）。电缆沿深度为的是单层的屏蔽电缆（控制室一端接地）。电缆沿深度为700mm700mm、宽、宽约约800 mm800 mm的水泥地沟内敷设，沟内的电缆的水泥地沟内敷设，沟内的电缆没有再用金属管和金属走没有再用金属管和金属走线槽保护线槽保护，

21、即连接电缆没有采取双层屏蔽和两端接地的措施。所经，即连接电缆没有采取双层屏蔽和两端接地的措施。所经之地又有之地又有4 4、5 5处和建筑物避雷带引下线的接地点相距很近处和建筑物避雷带引下线的接地点相距很近。雷击。雷击时，通过电磁感应将雷电波带入控制单元，将其损坏。时，通过电磁感应将雷电波带入控制单元，将其损坏。解决方法：解决方法：采用双层屏蔽电缆敷设。采用双层屏蔽电缆敷设。 25某燃气公司混配站的电缆沟某燃气公司混配站的电缆沟电缆沟电缆沟26 2 DCS2 DCS雷害的风险评估雷害的风险评估27 概述概述 风险一般定义为风险一般定义为遭受灾害遭受灾害和和损失损失的可能性，包括：的可能性，包括：

22、n风险的风险的来源来源评估；评估；n风险的风险的经济损失经济损失评估。评估。 要对要对DCSDCS进行雷害的风险评估，进行雷害的风险评估，首先要有一个评估的标准首先要有一个评估的标准。据查。据查阅，目前涉及雷害风险评估的标准有：阅，目前涉及雷害风险评估的标准有：n气象行业标准气象行业标准: :气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范QX3-2000QX3-2000；n国际电信联盟标准国际电信联盟标准: :通信局站雷电损坏危险的评估通信局站雷电损坏危险的评估ITU-TK.39ITU-TK.39；nIECIEC标准标准: :雷电灾荒风险评估雷电灾荒风险评估IEC 62305

23、IEC 62305；n国家标准国家标准: :建筑物电子信息系统防雷技术规范建筑物电子信息系统防雷技术规范GB 50343-2004GB 50343-2004。 我们以我们以20042004年发布的年发布的IECIEC标准标准“雷电灾荒风险评估雷电灾荒风险评估 IEC 62305IEC 62305”和国家标准和国家标准“建筑物电子信息系统防雷技术规范建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB 50343-2004GB 50343-2004”作作为评估的参考标准。为评估的参考标准。 28 本文仅讨论风险的来源评估。其评估的基本内容包括：本文仅讨论风险的来源评估。其评估的基本内容包括： 1 1）依据本地区

24、的）依据本地区的年平均雷暴日年平均雷暴日和和控制室建筑物以及工艺装置控制室建筑物以及工艺装置的的长、宽、高计算长、宽、高计算年预计雷击次数年预计雷击次数； 2 2）依据电源电缆和）依据电源电缆和I/OI/O电缆等效受雷面积计算电缆等效受雷面积计算进控制室线缆年进控制室线缆年预计雷击次数预计雷击次数； 3 3）计算）计算年预计雷击总次数年预计雷击总次数。 4 4）按防雷装置的拦截效率确定）按防雷装置的拦截效率确定DCSDCS的的雷电防护等级雷电防护等级； 5 5）存在的）存在的雷害隐患和改进措施雷害隐患和改进措施。 292.1 2.1 建筑物年预计雷击次数建筑物年预计雷击次数 依据本地区的年平均

25、雷暴日和建筑物的长、宽、高计算建筑物年预依据本地区的年平均雷暴日和建筑物的长、宽、高计算建筑物年预计雷击次数。计雷击次数。 例：例：上海地区实际的年平均雷暴日上海地区实际的年平均雷暴日Td=49.9d/aTd=49.9d/a（历史数据为（历史数据为28.4d/a28.4d/a） 30计算：计算： （1 1）雷击大地的年平均密度雷击大地的年平均密度 即按地区的年平均雷暴日即按地区的年平均雷暴日TdTd换算成换算成每年每平方公里遭受雷击的次数每年每平方公里遭受雷击的次数。 按最新的按最新的 IEC 62305IEC 62305 的计算公式为：的计算公式为： Ng=0.1 TNg=0.1 Td d=

26、0.149.9=5.0 =0.149.9=5.0 次次/km/km2 2aa（曾经用（曾经用0.023T0.023Td d1.31.3、0.024T0.024Td d1.31.3来计算，美国现用来计算，美国现用0.2T0.2Td d来计算）来计算） 31(2)(2)控制室所在建筑物的等效受雷面积控制室所在建筑物的等效受雷面积注：注： IEC 62305IEC 62305 Ae Ae是这样计算等效的受雷面积的：是这样计算等效的受雷面积的： 通过建筑物顶部与其接触，将倾斜度为通过建筑物顶部与其接触，将倾斜度为1/31/3的直线，围绕建筑物的直线，围绕建筑物一周后与地面交接的截面积为等效受雷面积（见

27、下图）。一周后与地面交接的截面积为等效受雷面积（见下图）。 对下图所示的建筑物，其等效受雷面积为：对下图所示的建筑物，其等效受雷面积为： Ae=LW+6H(L+W)+9HAe=LW+6H(L+W)+9H2 2 (m (m2 2) ) N N1 1=k N=k Ng g A Ae e1010-6-6（次（次/ /年）年）式中式中k k为和建筑物所处地理环境有关的校正系数，它可以按下表选取。为和建筑物所处地理环境有关的校正系数，它可以按下表选取。32 建筑物等效受雷面积建筑物等效受雷面积1 1：3 3LH3HW33 如建筑物具有复杂的形状，例如在屋面上的某个部位具有一定如建筑物具有复杂的形状，例如

28、在屋面上的某个部位具有一定高度的凸出物，可以根据上述定义用作图法来计算建筑物的等效受高度的凸出物，可以根据上述定义用作图法来计算建筑物的等效受雷面积。此时，一个可以接受的雷面积。此时，一个可以接受的近似算法近似算法以最高点的以最高点的 高度的高度的 三三倍画一个圆，其圆面积为：倍画一个圆，其圆面积为： Ae=9HAe=9Hp p2 21010-6-6 (km (km2 2) ) 34建筑物建筑物( (电缆电缆) )的相对位置的相对位置校正系数校正系数k k位于山丘或山顶上的孤立建筑物位于山丘或山顶上的孤立建筑物( (电缆电缆) )2.02.0孤立建筑物孤立建筑物( (电缆电缆) )：附近没有其

29、它物体：附近没有其它物体1.01.0被其它物体或树所包围被其它物体或树所包围0.50.535一点重要的说明：一点重要的说明： 建筑物年预计雷击次数的计算，除了控制室所在建建筑物年预计雷击次数的计算，除了控制室所在建筑物外，还应包括含有变送器、执行器等控制设备的筑物外，还应包括含有变送器、执行器等控制设备的工工艺厂房或工艺框架。艺厂房或工艺框架。 （计算方法相同）（计算方法相同）362.2 2.2 进机柜室进机柜室I/OI/O电缆年预计雷击次数电缆年预计雷击次数N2N2的确定的确定 IEC 62305 IEC 62305是这样计算进主控室电缆年预计雷击次数是这样计算进主控室电缆年预计雷击次数N

30、N2 2的：的： 进主控制室电缆年预计雷击次数进主控制室电缆年预计雷击次数N N2 2为：为： N N2 2= kNgA= kNgAl l1010-6 -6 （次（次/ /年）年）式中：式中：kk线路位置的校正系数，它可以按上表选取。线路位置的校正系数，它可以按上表选取。 A Al l雷击电缆的等效受雷面积，它包括雷击电缆的等效受雷面积，它包括雷击入户电缆的等雷击入户电缆的等效受雷面积效受雷面积A Al1l1和雷击入户电缆邻近区域的等效受雷面积和雷击入户电缆邻近区域的等效受雷面积A Al2l2，即，即A1=AA1=Al1l1+A+Al2l2。 37表表4.6 4.6 电缆的等效受雷面积电缆的等

31、效受雷面积AlAl注：注：1. 1. LcLc是线路从控制室建筑物至现场的第一个分支点或与相邻建筑物的长度，是线路从控制室建筑物至现场的第一个分支点或与相邻建筑物的长度，单位为单位为m m，最大值为，最大值为1000m1000m，当，当LcLc未知时，可假定未知时，可假定L=1000mL=1000m。 2.2.为埋设电缆的土壤电阻率，最大值可取为埋设电缆的土壤电阻率，最大值可取500m500m。 3.3.HaHa线路与工艺装置相接的高度线路与工艺装置相接的高度m m； HbHb线路与控制室建筑物相线路与控制室建筑物相接的高度接的高度m m； HcHc线路离地面的高度线路离地面的高度m m。架空

32、敷设架空敷设埋地敷设埋地敷设雷击入户电缆雷击入户电缆Al1Al16HcLc-3(Ha+Hb)6HcLc-3(Ha+Hb)0.8Lc-3(Ha+Hb) 0.8Lc-3(Ha+Hb) 1/21/2雷击入户电缆的邻近区域雷击入户电缆的邻近区域Al2Al21000Lc1000Lc50Lc50Lc1/21/2382.3 2.3 按雷击风险评估按雷击风险评估DCSDCS的雷电防护等级的雷电防护等级（1 1）建筑物及进控制室）建筑物及进控制室I/OI/O电缆年预计雷击次数电缆年预计雷击次数N N的确定的确定 N= NN= N1 1+ N+ N2 2 + +N N3 3=1.275(=1.275(次次/ /年

33、年) )（2 2）可接受的最大年平均雷击次数）可接受的最大年平均雷击次数NcNc的计算的计算 式中：式中：CC各类因子各类因子 C=C1+C2+C3+C4+C5C=C1+C2+C3+C4+C5 C C1 1DCSDCS所在建筑物材料结构因子所在建筑物材料结构因子，钢筋混凝土结构取，钢筋混凝土结构取1.01.0； C C2 2DCSDCS重要程度因子重要程度因子，集成化程度较高的低电压微电流设，集成化程度较高的低电压微电流设备取备取3.03.0； C C3 3DCSDCS抗浪涌能力因子抗浪涌能力因子，相当弱取，相当弱取3.03.0； C C4 4DCSDCS所在雷电防护区（所在雷电防护区（LPZ

34、LPZ）因子）因子，在，在LPZ2LPZ2区取区取0.50.5； C C5 5DCSDCS发生雷击事故的后果因子发生雷击事故的后果因子，因中断后会产生严重后，因中断后会产生严重后果取果取1.51.5。CNc/108 . 55 . 139控制系统所在建筑物材料结构因子控制系统所在建筑物材料结构因子C1C1建筑物材料建筑物材料结构因子结构因子 金属结构金属结构 钢筋混凝土钢筋混凝土 砖混结构砖混结构 砖木结构砖木结构 木结构木结构 c c1 10.50.51.01.01.51.52.02.02.52.540控制系统重要程度因子控制系统重要程度因子C2C2 控制系统控制系统重要程度因子重要程度因子等

35、电位接地及屏蔽等电位接地及屏蔽较完善的设备较完善的设备使用架空使用架空线缆的设备线缆的设备集成化程度较高的集成化程度较高的低电压微电流设备低电压微电流设备c c2 22.52.51.01.03.03.041控制系统抗浪涌能力因子控制系统抗浪涌能力因子C3C3 控制系统抗浪涌控制系统抗浪涌能力因子能力因子一般一般较弱较弱相当弱相当弱c c3 30.51.03.042控制系统所在雷电防护区（控制系统所在雷电防护区（LPZLPZ）因子）因子C4C4 控制系统所在雷控制系统所在雷电防护区（电防护区（LPZLPZ）因子因子LPZ2LPZ2区或以上区或以上LPZ1LPZ1区内区内LPZB0LPZB0区内区

36、内c c4 40.51.01.51.52.02.0 43控制系统发生雷击事故的后果因子控制系统发生雷击事故的后果因子C5C5 控制系统发生控制系统发生雷击事故的雷击事故的后果因子后果因子中断后不会中断后不会产生不良后果产生不良后果中断后中断后无严重后果无严重后果中断后会产生严中断后会产生严重后果重后果C50.50.51.01.01.51.52.02.044所以所以 C=1+3+3+0.5+1.5+=9.0C=1+3+3+0.5+1.5+=9.0 =5.8 =5.81010-1.5-1.5/9.0=0.0206(/9.0=0.0206(次次/ /年年) )即即本装置本装置DCSDCS因直击雷和雷

37、电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次数每年仅为数每年仅为0.02060.0206次次。CNc/108.55.145（2 2）防雷装置）防雷装置拦击效率拦击效率E E的计算的计算 E=1-Nc/N=1-0.0206/E=1-Nc/N=1-0.0206/1.2751.275=0.984=0.984 根据根据建筑物电子信息系统防雷技术规范（建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB 50343-2004GB 50343-2004）第第4.2.44.2.4条款有关雷电防护等级的规定：条款有关雷电防护等级的规定： 当当E E0.980.98时时 定为定为A

38、A级；级； 当当0.900.90E0.98E0.98时时 定为定为B B级；级； 当当0.800.80E0.90E0.90时时 定为定为C C级；级； 当当E0.80E0.80时时 定为定为D D级。级。 所以所以本装置的本装置的DCSDCS的雷电防护等级应划为的雷电防护等级应划为A A级级，即最高等级。，即最高等级。462.4 2.4 存在的隐患存在的隐患( (以某公司的加氢裂化装置为例）以某公司的加氢裂化装置为例）（该装置采用的（该装置采用的DCSDCS系统为系统为美国美国FoxboroFoxboro公司的公司的I/AI/A系列系列。）。）（1 1）存在于接地系统的问题）存在于接地系统的问

39、题A. DCSA. DCS系统采用系统采用单独接地，单独接地，但其接地体和建筑物防直击雷的接地体但其接地体和建筑物防直击雷的接地体相距相距仅仅1212米，小于规范标准规定的米，小于规范标准规定的2020米距离米距离。B.B.本装置本装置所有现场变送器的外壳和所有现场变送器的外壳和DCSDCS系统都没有等电位接地系统都没有等电位接地，而变，而变送器是由于安装支架自然接地的。当变送器附近的设备或建筑物遭送器是由于安装支架自然接地的。当变送器附近的设备或建筑物遭雷击时，通过雷击时，通过反击反击可以使变送器和可以使变送器和DCSDCS失效或损坏。失效或损坏。C.C.所有机柜的接地汇流排没有采用分类汇总

40、的连接方法，现有的所所有机柜的接地汇流排没有采用分类汇总的连接方法，现有的所谓谓环路（即串联接地）连接环路（即串联接地）连接，会对各柜间的接地系统产生耦合，这，会对各柜间的接地系统产生耦合，这对本安地是绝对不允许的。对本安地是绝对不允许的。 47（2 2）存在于线缆敷设的问题）存在于线缆敷设的问题 本装置的电缆绝大部分采用环氧树酯走线槽架空敷设的本装置的电缆绝大部分采用环氧树酯走线槽架空敷设的，起不了，起不了外层的屏蔽作用。外层的屏蔽作用。 如果整个工艺装置遭受雷击的话，空间的雷电电磁场通过电磁感如果整个工艺装置遭受雷击的话，空间的雷电电磁场通过电磁感应将高电位通过线缆带入应将高电位通过线缆带

41、入DCSDCS将其损坏，这可能是最主要的原因。将其损坏，这可能是最主要的原因。48（3 3）其它存在的问题）其它存在的问题 A.A.要关注建筑物防雷装置要关注建筑物防雷装置引下线引下线的具体位置，这对线缆敷设以及盘的具体位置，这对线缆敷设以及盘柜的布置有着举足轻重的影响。柜的布置有着举足轻重的影响。B.B.要核实该要核实该DCSDCS的的电磁兼容性（电磁兼容性（EMCEMC）指标）指标，特别是对防雷有重要影，特别是对防雷有重要影响的浪涌抗扰度指标和脉冲磁场抗扰度指标。因为这牵涉到有否必响的浪涌抗扰度指标和脉冲磁场抗扰度指标。因为这牵涉到有否必要对重要的工艺参数的要对重要的工艺参数的I/OI/O

42、端口加设浪涌吸收器（端口加设浪涌吸收器（SPDSPD）。）。493 3 从从“亡羊补牢亡羊补牢”到到“防患于未然防患于未然” 50 无论是雷害的风险评估，或者是案例分析，虽然找出了问题的无论是雷害的风险评估，或者是案例分析，虽然找出了问题的症结所在，由于是在工程的施工大体完成或开工之后，如要作很大症结所在，由于是在工程的施工大体完成或开工之后，如要作很大的修改谈何容易的修改谈何容易, ,而且这终究是而且这终究是“亡羊补牢亡羊补牢”。因此，如果能在工。因此，如果能在工程的设计阶段就予以考虑程的设计阶段就予以考虑DCSDCS的防雷措施，的防雷措施，“防患于未然防患于未然”才是解决才是解决问题的根本办法。问题的