智能仪表的雷击与防护(1)

发布于：2015-08-09 19:23:09 来自：电气工程/防雷减灾 [复制转发]

一、概述

智能仪表控制系统中的工控机、各种通讯模件、安防器件以及现场测量仪表大都运用电子器件的集成电路组合，这些微电器件普遍存在绝缘强度低、耐电涌能力低等致命弱点，在雷暴季节常遭雷击的侵害，轻则造成几台仪表计算机输入输出模块部分击坏，重则造成整个装置控制系统瘫痪，被迫停工检修，造成巨大的损失。因此，非常有必要在这些控制和生产装置加入防雷装置。

二、雷电侵入途径

雷电涌侵入导致计算机与通讯故障，当电涌超过计算机的承受能力时，将出现数据乱码，芯片被击坏，甚至损坏软件系统，造成接收/输送数据中断。

研究智能仪表控制系统防雷应从外部系统防雷与内部系统防雷两方面入手。外部防雷措施主要解决感应雷击对测量仪表的危害。电涌侵入途径主要有信号电缆引入感应电涌进入侧量仪表电路破坏绝缘，击穿微电元器件，造成仪表故障和直击感应雷通过表体直进仪表电路，击穿电路模件造成故障。解决措施是重新按防雷规范要求审查装置的整体避雷措施及信号通讯电缆接地，合理布线以及金属仪表箱的接地。对于重点联锁信号的保护系统应设置浪涌器;内部防雷系统主要是指智能仪表控制系统的电源防雷保护，控制显示单元、操作系统、工程师站等数据处理设备的接地，以及进出计算机信号通道防雷和局域网相关联的交换机、网卡等信号、电源的防雷措施。

三、预防雷击的做法

3.1改进接地系统

(l)安全保护地、控制柜、操作台、工程师站、电源柜等机壳接地都要用扁钢连接到一起。

(2)仪表信号地、计算机输入输出信号地是仪表测量的参考点，所有仪表工作电源如24V负端和此地相连构成等电位。

(3)本安地、安全栅、隔离栅、安全器等接地也要同仪表信号参考点连接到一起，构成等电位系统，接地集结在一点，电阻不能大于lΩ。

3.2暇源防浪涌

智能仪表控制系统的电源是从配电系统进入计算机主控室。电源系统是从发电厂通过变压器、配电系统最后供仪表系统使用，在雷暴天气中电源输送进由于环韦多途径长，极可能遭受雷击，因此此时的电源并不是380v或220v、50Hz交流电，而是参杂了各种杂波的浪涌电压，如果不设置防浪涌保护系统，那么使用中的电器设备会因超过耐压极限而发生事故。将总配电进来的A、B、C、D三线四相并接至电源浪涌器所相对的A、B、C、D接线柱上。在雷暴时感应雷浪涌通过电涌保护器保护将过载电流汇入大地，输出电压钳制在安全工作区内，确保电源安全运行。电源防浪涌系统如图1所示。

3.3信号通道电涌器

信号通道电涌器应确保正常状态下仪表各类检测信息传递准确、稳定、灵活，雷暴天气又能将过压电涌泄放到大地，钳制输出电压在安全区域，从而确保信号传输的安全。从使用效果看，安装电涌器防雷大大提高了雷暴天气下智能仪表装置的安全系数。信号避雷系统如图2所示。

应用防雷产品应注意以下因素：

(l)定期检查维护智能仪表控制系统工程电源系统接地、汇流条、接地体生锈、断裂等故障，及时修理使其恢复正常，定期检测电阻(电阻应保持在1只)。如发现电阻值增高应查明原因并进行降阻。

(2)按比例对电涌器进行年检，因为电涌器长期使用，电子器材会因老化而导致动作电压下降，致使防雷参数不合格。

(3)电源防雷栅一般使用在配电系统中。有许多产品都有报警装置，一旦防雷栅过度发热，装置会自动断开，并发出光电声等报警信号。应定期检查其外观状况与泄流接地腐蚀情况。在选用电源浪涌器时要注意负载的大小，选择合适的浪涌保护器。

3.4检修实例

快事达粘胶实业有限公司购进的德国Profil-Clip GmbH公司生产的SKT-H5全自动软包装分装机所采用的变频器为西门子公司的420变频器，接线图如图3所示，在2009年6月的雷雨天下显示"F002”故障，表示是过电压引起，期间共烧毁了三台变频器，究其原因，是由于电源系统未有采用防雷技术所致。后采用了图1所示的电源防浪涌系统后，再没有发生同类故障现象。