化工厂电气系统与防雷技术探讨
摘要：当今计算机网络技术飞速发展，并广泛应用到各行各业，化工企业同样引入基于计算机技术的电气自动化控制系统，大量先进的科技仪器仪表应用到化工现场。关注雷电对电气自动化系统及其仪器仪表的破坏及干扰问题，并提出一些防雷措施。
关键词：化工；电气系统；雷电
高科技精密电子仪器的广泛应用，在测量、分析、监控等各方面发挥着愈加关键的作用，促进自动化控制系统的自动化进程向智能化方向发展。但是，在电 气设备大量应用过程中，其自身较弱的防干扰能力，使其在一些行业的使用防护面临一些困难，如在化工企业中，雷电影响会干扰和破坏电气设备，同时也带来巨大的安全隐患。
雷电根据其产生的机理，分为感应雷和直击雷。感应雷在雷电发生时，会产生强烈的电磁脉冲场，对附近的电子仪器仪表造成干扰，严重可使其失灵。直击雷属于雷电直接击中地表建筑物、设备或动植物，放电瞬间产生强大电流通过击中物，造成巨大破坏，甚至夺走生命。化工厂电气自动控制系统电子化水平和自动化程度较高，装备大量电子仪器仪表，雷击极易对其造成巨大破坏。
1 雷电对化工厂的危害
1.1 直接的雷电攻击毁坏
雷电是一种自然现象，雷电携带巨大的能量，一直对人类社会造成困扰和威胁。对化工厂而言，直击雷的危害是非常巨大的，对电气系统的直接破坏和强大的电磁干扰。直击雷可以直接对化工厂建筑产生破坏，强烈的脉冲干扰电气系统及电子设备的正常工作，使系统失灵，工厂监控失去作用，从而很有可能间接造成更大的破坏。雷电携带大量的电荷，一旦击打到电气设备，会将强电流注入电气管线，瞬时高压电流，会直接打爆电气设备，直接破坏整个电气系统。
1.2 强烈的电磁脉冲干扰
在打雷的瞬间，形成一股强大的瞬时电流，该电流会形成极强的脉冲电磁场，超强的电磁波，会将在其影响范围内的电气设备完全笼罩，改变和破坏设备，设备出现不可预知的错误信号，发出错误指令等，形成更大的安全隐患。
2 化工厂防雷措施
2.1 良好接地
预防雷电破坏的重要手段之一就是良好的接地保护。实践证明，化工厂的电气系统及其仪器设备良好接地之后，能够有效预防雷电破坏。电气控制系统是比较特殊的弱电线路系统，当雷电出现时，系统会处于极高的电位，如果强电线路与控制系统线路距离不够，会形成高电位差，而对电气系统产生破坏。所以，在布置线路时，要将计算机控制系统与地网控制系统保持足够的安全距离，同时，电气系统选择屏蔽和高质量的绝缘加以保护。因此，在化工厂的接地设计中，要区别对待建筑物接地、强电控制系统接地和电气控制系统接地，从而进行合理有效的安排布置接地。电气系统的避雷接地、电器安全接地、交直流接地统一为一个接地装置，如有特殊的需要单独接地的，在两个接地网之间要连接起来，防止产生接地电位差。
2.2 有效采用电磁屏蔽措施
化工厂的电气和控制系统线缆，在走线过程中，都要布置在特定的线槽内，并在合适的地方，将槽盒用金属片连接一下，这是为了屏蔽雷电产生的电磁脉冲影响。雷电攻击线槽时，线槽内的线缆不受影响和破坏。在化工厂建设时，有意识的将电气系统线路与建筑物的门窗、墙体钢筋结构连接，从而形成一个巨大的避雷网络，增强电气系统的抗雷击能力，有效避免电气系统因为雷击破坏造成可能的失效或严重破坏。对一些特殊的仪器仪表，也要进行接地的避雷保护措施，现在很多仪器也带有屏蔽线，以便保护设备。
2.3 使用浪涌保护器
所谓浪涌，是指在设备启动瞬间，会有较大的电流涌向用电设备，这个瞬时强电流对设备的冲击，会影响设备的正常运营，甚至损坏设备。应当在电气系统及其设备中，广泛使用SPD。当感应电流进入信号线中，SPD可以有效抑制线路电压，防止设备受到高压冲击而损坏，将设备电压控制在安全范围内，发挥很好的防雷作用。在电气系统中，尤其配电系统和电子仪表之间，都要使用SPD装置，避免在控制系统启动时，产生外界电流进入而干扰系统。在化工廠电气系统中，选择电位连接的方式，避免电磁场干扰，形成一个巨大的避雷网，保护控制系统，有效防止雷击影响和破坏。
2.4 多级防护保护弱电系统
从电磁兼容能力来看，防雷技术应当分为几个层级。比如最外层，该层是直接面对雷击的圈层，主要由大型的避雷装置抵挡，如建筑物的避雷针。依次内推到抗雷最弱，需要严加防护的层级，即电气控制系统。这样将防雷保护分为几个层级，层层削弱雷电的威力。根据控制系统和电子设备的不同功能和需要的保护程度，划分保护等级。这样，从单一的防护到多层级防护，分为防直击雷、防感应雷击、防接地电位差反击和操作瞬间电泳影响。
综上，对于防雷设备，必须做到有效的良好接地，是确保防雷效果的关键。接地的等电位连接是防雷保护措施的关键环节。两个主要实现方式：其一，建立完整的标准独立接地系统，并与大楼主结构钢筋良好连接；其二，防雷器和装置的质量和规范的安装。
3 结语
化工厂自动控制系统的雷电危害主要就是电磁脉冲和雷电。在化工厂自动化系统建设中，要采取合理的避雷措施和装置，如接地、屏蔽或者SPD等。随着科学技术的不断进步，应当有针对性的研究更加有效的避雷技术和装备，更加有效的保护化工厂的电气系统，保护化工厂的安全生产运营，提高自动化设备的安全运行水平。
参考文献
[1]金四华.化工企业防雷风险评佑及对策研究[D].北京：中国地质大学（北京），2016.
[2]石凯文.石油化工系统中常见雷击危害防治措施[J].中国新技术新产品，2016，14：186-187.
[3]陈云川.石油化工中工程质量监督研究[J].2015，（18）.