水泥厂电气自动化系统的接地和防雷

朱智源

（徐州中联水泥有限公司， 江苏 221011）

0 引言

当前，我国建筑行业发展迅速，使得我国的水泥需求量越来越大。在这种形势下，要不断提升水泥厂生产效率，实现水泥厂的自动化生产，在水泥厂的运行过程中保证其正常运行，提升生产效率。在水泥厂的电气自动化系统设计中，要重视防雷接地系统安全设计。结合水泥厂的实际构成我们可以知道，水泥厂的设备和生产场所相隔较近，在安装接地装置时很难按照规范和标准施工，使得水泥厂的电气自动化系统容易遭受雷击，降低水泥厂生产运行的可靠性。为了进一步提升水泥厂生产效率，要做好水泥厂的防雷接地安全设计；要实现水泥厂的安全运行，要结合水泥厂的实际情况做好防雷接地管理工作，保证水泥厂电气自动化系统的良好运行情况，提升水泥厂运转的可靠性和稳定性。

1 水泥厂电气自动化系统的接地防雷系统

1.1 防雷接地装置的构成

一般来说，为了保证电气系统的安全性，都是从系统中引出一根接地线接入到大地网中，这样在雷电来临时，可以将雷电通过接地线转移到大地中，避免雷电的瞬时电压和电能对于系统的伤害。结合水泥厂的实际情况来看，它的防雷接地装置主要是场区的接地导体和场区的接地网。细化到电气自动化系统中的各个装置，又要基于配电系统、电气自动化系统和安全系统来构建防雷接地，这样可以组成一个完整的接地系统，确保场区内的各个设备和场所都不会遭受雷击的危害，提升水泥厂运行的稳定性和可靠性。

1.2 水泥厂内需要接地的系统

在水泥厂内，10kv及以上供配电安全系统、低压供配电系统的工作及安全系统、自动化系统等的防雷及接地系统都需要设置接地系统。可以采用将全厂的自然接地体和人工接地体构成一个联合接地系统。一般在电气室、水泥厂及中央控制建筑周围设置人工接地体，人工接地体装置沿建筑物构成环网，用接地线将各个人工接地环网多点连接成联合接地系统。值得注意的是：在这个联合接地系统中，即使人工接地体之间的某一条接地线断开，也不会影响联合接地系统的运行。但当不同用途接地系统共用一个总的接地装置时，接地电阻应满足一般干法水泥厂工频电阻小于1欧姆的要求，同时也不能大于4欧姆。在上述的各个接地系统中，为了消除接地系统上的电位偏移对于系统的影响，要采用TN-S配电系统，接入N线来中和不平衡的电位，这样可以进一步提升水泥厂电气自动化系统的运行稳定性。

2 水泥厂电气自动化系统防雷接地的重要作用

由于当前的水泥厂已经基本实现了机械化生产和自动化生产，所以电气系统的运行可靠性直接影响着水泥厂的生产效率。在水泥厂实际的运行过程中，当遇到雷电暴雨天气时，雷电产生的静电会损害水泥厂的电气系统，轻则导致系统断路，情况严重的可能导致水泥厂电气自动化设备损坏，所以雷击对于水泥厂电气系统的危害较大。通过合理设计防雷接地系统，可以尽快的将雷击静电产生的负荷转移到大地，然后静电负荷互相中和，使得电压消失，这样就可以避免雷电对于水泥厂的危害。所以为了提升水泥厂电气自动化系统运行的稳定性，保证水泥厂的正常运行，一定要按照规范要求设计和安装防雷接地措施，及时消除雷电电压，防止水泥厂电气系统故障和安全事故的发生。

3 当前水泥生产以及防雷接地系统的问题分析

在水泥厂电气自动化系统运行中，有些雷电多发的地区可能会出现生产场所遭受雷击，这主要是因为水泥厂在建设过程中没有按照规范要求安装防雷接地安全保护措施，使得雷电产生的电荷通过电线进入到系统中，造成电气系统断路等其他故障。下文介绍水泥厂防雷接地系统存在的几个问题：

3.1 电源线布置不合理

在水泥厂进行防雷接地保护安装时，没有考虑到电源线的防雷节点保护措施。雷雨天气时，水泥厂附近上空的雷电产生的瞬时高压带电荷，可以通过电源线进入到电气自动化系统中，这样会直接导致电源系统崩溃，可能导致系统断路，电源停止工作；情况严重的可能直接将电源内部的元件损害，引发系统故障。

3.2 接地不规范

在进行水泥厂防雷接地安装时，最主要的就是将雷电产生的电负荷传递到大地中，然后让大地中的电荷将其抵消。在进行防雷接地时，如果没有按照标准和规范安装，接地不规范，就会导致接地点之间也存在电位差，这样产生的电压会再次进入到系统中，影响系统的正常运行，如果电势差过高，电压会损坏系统中的设备，引发设备故障，不利于水泥厂电力系统的正常运行。

3.3 地网的结构不合理

水泥厂的接地装置，大多数都是以水平接地极为主，外缘闭合，内部敷设若干均压导体的接地网。在以往的设计中，均压导体一般按等间距布置。由于端部效应和邻近效应，各均压导体散流很不均匀，接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的 3～4倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀，且不均匀程度随接地网面积的增大和网孔数的增多而越来越严重，点位分部不均匀容易导致雷电产生的电荷顺着接地线传递至大地产生瞬时电压，影响水泥厂的正常运行。

4 水泥厂防雷接地系统的具体优化措施

为了提升水泥厂的生产效率，保证水泥厂电气自动化系统的稳定运行，一定要做好水泥厂防雷接地工作。在接线时，要按照防雷接地设计原则和规范进行线路安装，避免雷电电荷进入到水泥厂电气系统，并且通过保护接地将雷电电荷及时抵消；另外要消除雷电电压对于电气系统的干扰，对于一些重要的电气装置可以安装抗干扰器，防止雷电带来的影响。下文介绍了水泥厂防雷接地系统的几点优化措施：

4.1 正确屏蔽雷电流

为了避免雷电产生的瞬时电压进入到水泥厂电气自动化系统中，一定要做好电源线路和电力系统的保护，要保证这些线缆的质量，尽量使用抗干扰的线缆，这样可以有效的屏蔽雷电流。另外为了确保水泥厂的正常运行，要在系统中加入保护装置，如果雷电电压进入了系统中，系统要能及时识别并且自动断路，在断路的过程中，可以将雷电电压降低为 0，然后尽快恢复系统的正常运行，避免雷电电压损坏电气设备。

4.2 水泥厂接闪器

对于一些雷电天气较多的地区，可以安装防雷接闪器来引导雷电电压，就是在电气自动化系统的前端安装一个拦截装置，当发生雷电时，拦截装置将产生的电荷引导至大地中，这样就可以避免系统中产生电压，保证水泥厂的稳定运行。

4.3 安装水泥厂避雷器

在水泥厂厂区最高的位置安装避雷器可以有效避免雷电对于水泥厂的危害，避雷器是一种特殊的金属装置，它可以将雷电产生的电压降低到允许范围内，这样即使线路中进入了部分电压，也不会带来很大的影响。当前我国主要是安装避雷器和接地线来消除雷电的危害，这种防雷接地措施成本较低，效果较好。

4.4 定期对接地设备以及系统进行维修检查

为了提升水泥厂电气自动化系统运行的稳定性和可靠性，一定要重视防雷接地的方案优化工作，在按照制定好的方案落实防雷接地系统后，在后期的系统运行中要加强管理。水泥厂电气工作人员要定期对防雷接地线路和设备进行检查，对于老化的线路和损害的设备要及时更换，尽快发现故障隐患，提升水泥厂电气自动化系统运行的稳定性。

5 水泥厂电气自动化系统的防雷接地系统实际应用

为了进一步提升水泥厂电气自动化系统运行的稳定性，我们要结合水泥厂的电气自动化系统构成来具体分析防雷接地的实际应用。水泥厂的电气系统主要是由各类电气设备和线路组成，在具体的防雷接地设计中，要做好设备和线路的防雷接地设计工作，下文具体介绍水泥厂电气自动化系统防雷接地系统的实际应用：

5.1 外部防雷装置和内部防雷装置的设计

防雷装置可分为外部防雷装置和内部防雷装置，外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成，是常规的避雷装置，主要作用是防直击雷。而内部防雷装置主要是用于减小和防止雷电流在需防空间内所产生的电磁效应，减少建筑物内的雷电波侵入和雷电波所产生的电磁效应，防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害所采用的防雷措施，即防止感应雷的侵入。在进行防雷设计时，要重视电磁脉冲和雷直击的影响，所以不仅要做好外部的防雷工作，还要做好内部的电位变化对设备的影响；这种内部的防雷做法称为二次防雷装置，主要是将建筑物的电位进行等电位结合，这样可以避免不平衡电位对于设备的影响。

5.2 配电回路防雷设计

为了提升水泥厂的运行稳定性，在电气子自动化系统设计中，要注意配电回路的防雷设计。由于水泥厂的电气系统一般是由三级电压构成，系统中的二级回路和三级回路很容易受到雷击的影响。为了提升水泥厂电气系统的稳定性，要对二级配电回路和三级配电回路进行防雷设计，避免上一级回路的雷电电压和电流对配电回路造成影响。当然，外界信号系统的网络线也是雷电流流入的一大途径，也会破坏电气自动化系统。但由于外界信号系统与水泥厂的运行直接联系较少，并且外界信号系统多采用光缆线路，可以有效地防止雷电流侵害，因此这种情况可以不予考虑。

6 结语

综上所述，由于水泥厂的电气自动化系统决定着水泥厂能否正常运行，它的正常运行对于水泥长的生产效率有着重要影响。结合当前我国水泥厂电气自动化的发展形势来看，提升电气系统自动化的稳定性已经成为行业重点研究的问题。为了消除雷电对于水泥厂的影响，要按照防雷接地设计原则和规范做好防雷接地安装，消除雷电对于电气系统的影响，结合当前水泥厂电气自动化系统防雷接地中存在的问题，要深入分析水泥厂的防雷接地设计是否合理，接地保护措施是否到位，这样才能发挥防雷接地装置的重要作用，消除雷电危害，提升我国水泥厂电气系统运行的稳定性，进一步推进自动化技术在水泥厂中的应用，提升水泥厂的生产效率。