石油科研儀器儀表系統(tǒng)大量采用半導(dǎo)體器件、集成電路和傳遞信號的電纜,由雷擊產(chǎn)生的瞬態(tài)電磁脈沖可以直接輻射到這些元器件上,也可以在電源或信號線上感應(yīng)出瞬態(tài)過電壓波,沿線路侵入電子設(shè)備,使電子設(shè)備工作失靈或損壞。利用屏蔽體來阻擋或衰減電磁脈沖的能量傳播是一種有效的防護措施。儀表系統(tǒng)的防雷屏蔽主要包括三個方面:控制室屏蔽、現(xiàn)場儀表屏蔽、信號線和電源線屏蔽。
控制室內(nèi)的控制系統(tǒng)是儀表系統(tǒng)的心臟,對雷電產(chǎn)生的電磁脈沖十分敏感,需要特別注意其屏蔽問題。儀表控制室應(yīng)是無窗的封閉結(jié)構(gòu),將房屋墻壁中的結(jié)構(gòu)鋼筋交點處電氣連接,并與金屬門框焊接,構(gòu)成一個帶門開口的屏蔽籠,在室內(nèi)沿墻壁四周再做一圈保護接地環(huán)(接入防雷地),接地環(huán)與屏蔽籠進行有效的電氣連接。
目前國內(nèi)石油科研儀器儀表系統(tǒng)的接地主要有兩種措施:浮地、多點接地。
(1)浮地是指儀表的工作地與建筑物的接地系統(tǒng)保持絕緣,這樣建筑物接地系統(tǒng)中的電磁干擾就不會傳導(dǎo)到儀表系統(tǒng)中,地電位的變化對儀表系統(tǒng)也無影響。但由于儀表的外殼要進行保護接地,當雷電較強時,儀表外殼與其內(nèi)部電子電路之間可能出現(xiàn)很高的電壓,將兩者之間絕緣間隙擊穿,造成電子線路損壞。
(2)接地是指儀表、DCS、PLC 等設(shè)備的工作接地與保護接地分開,這種接地方式的突出優(yōu)點是可以就近接地,接地線的寄生電感小。但是如果較強的雷電波通過保護地進入系統(tǒng),電子電路同樣會因承受高壓而損壞。由于以上兩種接地方式都不能滿足防雷的需要,因此,可以考慮將保護地與工作地相連接,并且接入防雷接地系統(tǒng),問題就可以解決了。