石油化工仪表系统的防雷措施

杨潇波(河南洛阳三隆安装检修有限公司，河南 洛阳 471000)

0 引言

雷电是自然界常见的天气现象，有时候会给人类的生产活动带来损害，特别是进入电气化时代以来，随着人类在各个领域探索程度的加深，雷电对人类生产影响的领域也多了起来。随着我国工业的迅猛发展，石油化工行业也在近些年有了明显进步。在石油化工仪表系统方面，随着科技的进步，石油化工行业的仪表也越来越精密。而为了减少雷电对仪表运行的影响，就要思考制定出有效的防雷措施，从而把损失降到最低。

1 石油化工仪表系统的防雷现状

1.1 石油化工仪表系统防雷情况

对于石油化工企业来说，雷电是一种非常重要的自然灾害发生的原因，在对石油化工设备进行设计的过程中，必须要充分考虑到其对周围环境的影响程度，从而采取相应的防雷措施。在实际的防雷实践中，主要有以下几种情况：第一，由于一些大型的石化仪表系统，具有一定的复杂性以及高敏感性，因此，就需要相关工作人员能够及时发现这些问题，并积极提出解决的方案；第二，因为很多化工仪表系统都比较复杂，所以就要求管理人员具备较强的耐心，并且要保证其可靠性；第三，如果是安装了较为先进的避雷装置，那么就可以有效降低或者避免被直击的可能性，也有利于提高整个系统的安全性和稳定性。第四，当出现了雷电灾害时，往往会造成严重的人员伤亡事故，这也会给人们带来巨大的经济损失和社会恐慌。第五，当遇到恶劣天气时，还会导致大量的热量流失，进而使得温度不断升高，最终将会引发火灾[1]。

1.2 石油化工仪表的防雷状况

现阶段，我国的化工企业对于石油的使用主要是通过直接雷击的方式来进行的生产活动，但是随着科技的发展以及工业技术的进步和完善，很多化工产品的质量和性能都有了很大的提升与改善，因此在这种情况下，对防雷的要求也越来越高。在实际工作中，由于雷电的作用非常明显，且破坏性比较大，所以会对整个系统的运行产生严重的影响甚至是破坏。而在防雷过程中，如果出现了问题，那么就会导致大量的人员伤亡与经济损失。现如今，许多石化仪表厂的工作人员都是经过专业培训之后才上岗的，人员组成队伍不仅具备过硬的理论知识，同时还具有丰富的实践经验，拥有较强的安全意识。而且因为大多数的化工仪表需要长期的维护维修，这就使其不易受到外界环境的干扰而引发各种事故，保护了人们的生命财产。

1.3 石油化工仪表系统防雷存在的问题

(1)由于雷电感应原因导致的闪击现象是非常严重的问题之一，所以对防雷的设备也是很有必要的；(2)在进行防雷的过程中，如果没有对其防护装置进行有效保护和安装，那么就会造成很多安全事故，比如说，在对其的设计中，就会设置一个比较高的阀门，但是却不能够很好地起到相应的作用；(3)因为石油化工企业生产工艺的特殊性，使得在对仪表系统的维护和管理的工作上都需要加强，尤其是一些大型的管道以及电缆的铺设方面，这些都可能会产生一定的电磁干扰；(4)当发生了雷电情况时，往往会有很大的电流通过，而且还会受到许多影响因素的制约而无法实现正常的运行状态，这也就是常说的“浪涌”，这样一来，设施被完全损坏，就不能保证整个系统的安全性和可靠性。

1.4 控制系统分析

石油化工行业是按照程序化的生产模式以及与之配套的控制系统进行生产活动的。DCS系统是目前石油化工产业比较通用的控制系统，这套控制系统需要大量的仪表设备，其对石油化工企业的生产活动起着总指挥的作用，整个石油化工企业的生产和运行取决于此系统的运行正常与否。但是这个系统本身存在着一些缺陷，在这个控制系统运行的过程中一些电源和仪表受外部环境的影响较大，尤其是在雷电天气发生时，一些现场仪表以及智能仪表很容易受到雷电的影响，从而造成部分工作无法正常进行，网络部分和变送器的工作也会受到一些干扰和损害。

由于这些设备一般是相互连通的，因此当一个地方发生问题时就会影响到其他部分的运转，进而导致整个系统的瘫痪，这样的情况会造成严重的后果，有时候整个生产工作都要被迫停止，这样就会给生产企业带来一定的经济损失。据我国有关部门统计分析，每年因为控制系统受雷电天气影响而带来的损失是比较严重的。鉴于这种情况，采取有效的防雷措施对保证石油化工生产，减少相应的损失来说极为重要。

目前这一系统有一些不足之处，需要进一步的更新和改进，使其具有更强的防雷电影响能力，从而使企业的正常生产和经济效益得到保障。

2 雷击对石油化工仪表系统的危害

仪表系统是石油化工生产的重要组成部分，但这些仪表系统在日常运行中会受到雷击，从而会出现损害的状况。

2.1 直接遭受雷击

石油化工仪表设备直接遭受雷击是雷电带来的损害之一。因为有些管道线路是在仪表系统之中相互连接的，当这些线路被雷电击中后，仪表系统的各个仪表相应的传感器件就会产生故障，或者导致更加严重的后果，就会导致这一部分的线路发生短路的状况，这时候火灾发生的风险就会大为提高。除了这些风险，还有一些安全隐患，例如雷电出现时，一些电流会进入到地面，进而出现磁感应场，这种磁感应场会影响仪表的信号装置，使其不能正常的发送信号。

2.2 雷电产生的静电感应和电磁脉冲辐射对仪表设备的损害

当出现雷电天气时，地面上的物体会聚集电荷，特别是呈尖锥状的物体，这种物体会更容易聚集电荷。当物体聚集电荷到一定程度时就会进行放电，当仪表设备周围有这些物体时，这些物体发出去的电流就会影响到仪表设备，并会对设备造成损害。

雷电流也会随着雷电天气的到来而产生，雷电流出现的地区会产生磁场，还会出现电磁波现象，如果这种情况发生在仪表设备周围，就可能出现仪表设备与雷电造成的电磁波产生电磁感应现象。这种现象还会出现回路，如果出现回路，那么不稳定的电流就会产生，这样的电流就会对仪表系统造成损害，进而还会造成仪表失灵，不仅影响了石油化工的生产工作，还可能出现一些安全事故。

2.3 形成反击电流干扰仪表设备

目前我国采用的防雷设备一般以引雷为主，其工作原理就是通过铺设一些导线，当雷电来临时将电流导引到地面，但由于地面作为一个导体其电阻比较大，这就使雷电带来的强电流在导引进地面时会出现一些延迟，电流会因为地面电阻比较大的原因不能迅速散去。这时候一部分地面的电位就会上升到百万伏，这些电流就会进入仪表，产生反击电流，使仪表的正常工作受到严重影响，同时对仪表的破坏及干扰是不可逆转的。

3 仪表系统防雷措施

石油化工行业有着非常明确的仪表系统防雷目标，但是面对现实生产中不同状况需要采取不同的防雷措施，因此思考采取合适的防护措施以及适宜的防护方案就成为石油化工仪表设备防雷措施的研究方向，从而达到以较低的成本形成高效的仪表防雷系统，保障石油化工的正常生产。

3.1 接闪

对雷电防护，我们采用的设备其本身既是引雷的设备，同时也是避雷的设备，因此要将防雷设施布置在石油化工仪表设备的周围，同时要根据设备所处的环境，将接闪器安装在最佳的位置，并按步骤进行安装。

3.2 引下线进行分流均压

从上述雷电对仪表设备产生的影响可以获知，当雷电的电流经过时会在瞬间产生非常高的电压。而且当仪表设备运转时，当电流流过，这个地方也会产生很高的电位，当仪表设备的电流面对雷电产生的电流时就会出现电位差，即使设备本身带有绝缘层，但是电位差如果超过了绝缘层的耐受界限就会产生击穿电压，这种情况下的电流强度会很大，如果流经仪表的话就会对仪表造成影响。面对这种情况，铺设引下线就成为了一个不错的选择，将电流进行分压分流，这样就会使高压电流给仪表设备的影响降到最低。

3.3 接地系统的保护

制定石油化工仪表系统的防雷策略主要是围绕里面的仪表设备进行布置，目的是将雷电对仪表设备的影响降到最低，使其在雷电天气下也能够正常的运作。因此在采取保护措施的过程中要将仪表设备变成一个绝缘体，也就是将其所在地或建筑物与之成为一个绝缘的关系，将其闭合回路进行切断，这样一来仪表周围的场所在雷电天气时产生的电磁波就不会轻易对仪表设备造成影响，则仪表设备的工作也就得到了保障。同时要注意一点的是，这个措施是对仪表的外壳进行防护，因此要将雷电保护的接地与仪表设备的接地分开进行，这样也能够使接地的距离缩短，同时产生的寄生电感也会变小。还可以将这两个的接地保护给连接起来，然后将防雷的接地系统进行接入，这也是一个比较高效的解决方式。

3.4 合理布线的措施

电流在电线中流通时会出现磁场，如果电缆线或者是电线在一起混放或者是距离较近情况下，这些电流产生的磁场就会相互影响。在这种情况下，合理进行线路铺设就成为必须要考虑的方面。在对石油化工仪表系统进行布局时，要把强电流和弱电流进行分开，将它们安置在不同的管道里面，还要做到这些电线或者是电缆不出现架空的状况，要尽量装入管道内并将其埋入地下，这样也不会被雷直接击中，从而降低了仪表设备出现故障的几率。

3.5 强化石油化工仪表系统防雷技术未来的发展

对石油化工仪表系统还有一个保护的办法就是更新防雷技术，石油化工产业要加大对仪表设备防雷技术的支持力度，组织相关人员进行研究探讨，并将技术积极应用于实践，使其能够在实践中得到完善，从而使这些技术能够更快速地应用到生产活动的防雷措施之中，从而使石油化工的生产活动得到有效保障。并且结合防雷过程中遇到的难题进行图纸的优化，力求在石油化工产业仪表系统的防雷策略更加优化，最大限度地规避和杜绝因为疏忽或者施工原因造成的自然灾害，影响石油化工产业正常的经济效益和发展。

3.6 防雷措施避险

避雷针的作用就是在雷电过电压的情况下，将电气设备的绝缘性有效降低，从而避免其造成损害的现象发生。避雷针的主要功能是将被保护的高电位导入大地，并对其进行屏蔽，防止被破坏。

在实际应用中，通常会使用金属材质的避雷器，例如：SMA、TNT等，这些材料可以对地面上的电荷产生分流，进而实现对地面上的感应电流的消除。同时，还能够通过接地的方式来达到减小电阻的效果。此外，还需要注意的是，在具体操作过程中，要保证避雷针与被保护物体之间的距离不超过5 m，并确保其与其他的接触面积不存在较大的差异性，以保障整个系统的安全性和稳定性。对石油化工仪表系统防直击的措施，最重要是安装相应的防护网，其中包括：防闪电线、引下线以及接地形式等，并且还要设置专门的安全出口，以满足相关的要求和标准[2]。

3.7 加强防雷措施安全

对石油化工仪表系统的防雷措施，其主要是指对电力设备进行雷电防护，在实际工作中，可以采用以下几种方式来实现防雷：

(1)对直击雷的保护方法，在设计的过程中，需要根据不同的情况采取相应的措施来有效降低直击的发生概率，从而保证工作人员的人身安全；(2)针对感应的避雷器，在选择的时候，要注意其安装位置的合理性，如果是直接暴露于室外，则会导致避闪器的绝缘效果受到影响，所以要避免出现这种现象；(3)对于接地的处理办法，为了能够更好地确保接地电阻值的稳定系数，必须要做好接地的处理措施。通常来讲，当电网的电压处于正常状态时就会使用，但是由于输电线路的绝缘能力比较差，因此就不应该用。而当电网的电压处在一般水平的时候就不会应用，当电网的电流达到一定的数值，需要考虑输电的距离问题时才会运用到这一技术。

4 结语

雷电属于自然现象，因此石油化工产业在仪表防雷方面要有足够的重视，能够清楚认识到其对石油化工生产活动带来的危害，从而根据当前的防护措施制定更加完善的防雷策略，将雷电对石油化工生产带来的损害降到最低。