SCADA系统的防雷接地在站场中的应用
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【摘要】文章针对长输管道scada系统工程安装特点，着重结合工作实际，对长输管道SCADA系统工程中防雷接地系统进行研究与分析，同时针对防雷接地方式提出解决措施，为长输管道SCADA系统管网安全运行提供保障。
【关键词】接地方式 等电位接地 规范设计 防雷接地 防静电接地
1 引言
1.1 研究背景
雷电频发造成雷击事故近年来成为输油站场控制室安全生产的重大隐患。管道输油自动化及仪表控制室和站场主要采用远传GPRS数据和控制SCADA系统，该设备系统的瞬时大电压大电流水平较低，除了做好要注意平时日常维护外，还要注意防雷接地的好坏。
1.2 研究意义
输油长输管道SCADA系统指的是通过采用控制装置，电子计算机及仪表等自动化工设备，以保证生产安全还有输油的经济平稳为前提，监视、管理、自动检测和控制管道的生产过程，能够达到各种最优化经济技术指标，使经济效率和劳动生产率有所提高。针对雷电危害这一问题，本文阐述了输油站场防雷设施的现状及特点，分析了SCADA系统防雷存在的问题，针对管道输油站场自动化及仪表控制室电子设备提出了应采取的改进措施。
2 研究内容
据以往研究，防雷接地作用主要有两个：一是保障仪表和电气信号畅通、抗御各种干扰。二是保护人身和设备安全。
防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入是目前主要的防雷方法。而我们可以从内外两方面去防御。外部防雷就是防直击雷，不含有防止防雷装置受到直接雷击时向其它物体的反击，内部防雷包括防反击、防雷电感应以及防雷电波侵入和防生命危险。
3 研究方法
电气接地系统可简单分为三种：联合接地、等电位接地和单独接地。接地系统在近几年的技术和概念上都发生了巨大变化。以前接地系统是以接地电阻值为基准判定是否合格，目前是独立接地变为共同接地网的等电位连接方式的时代，尤其对接地电阻值更为侧重。
将防雷接地、防静电接地以及工作接地按照要求设计接地时全部接入接地网，具体来说是把建筑物或装置的基础钢筋、金属结构、进线配电箱、金属设备、接闪器引下线、PE母排等按照一定的要求连接起来，用一个公用的接地装置与大地相连。采用以上方式，建筑物内可以实现相互连接，各个装置也实现了等电位连接。
4 研究结论
4.1 防雷击措施之自动控制与仪表系统
电路和仪表可以组成自动控制系统，这种方式并不能够很好抵御雷击，同时较高的电位或感应电流也会损害电子元器件，从而使整个自动化控制系统瘫痪，因此必须在控制线路或测量线路上安装防浪涌的电涌保护器（安全栅装置），保证电涌隔离在系统之外，其中AI和DI信号安装SPD，DO信号用继电器隔离。
安全栅装置的选型一定要与仪表及自动化控制系系统或设备相匹配。在线测量仪表（例如体积修和流量计）宜考虑防雷接地导线的安装方式，可在与流量计相连接的两端金属直管上采用绝缘法兰相连接，两端金属管法兰应跨接防静电接线，并安装外部金属箱体对其进行屏蔽保护，保正防雷效果。多种接地在实际运行中同时存在，防雷接地也不可能独立于其他接地，这就要求在防雷工程设计中，仅接地一项，必须综合各种接地技术，正确处理各种接地的关系，才能达到预期的目的。这些防雷方法在过去往往被我们所忽视，在以后的工作中去提高及完善。
4.2 防雷击需要采取那些措施
输油站场控制室及管网因其管道输送工艺的特点分布于城市的各个位置，有位于多层建筑物或高层建筑物的输油站场控制室架空管，有处于郊外的管道和高压场站，对管道输油站场控制室设施进行监控的SCADA系统。针对这些设施管道输油站场控制室管道的不同位置与不同形式，需要考虑相应的防雷接地保护。
4.3 改进措施之SCADA系统防雷接地
SCADA系统的接地保护，直接决定了SCADA系统的可靠性和安全性能。据文献知，输油站场的接地系统主要有联合接地和独立接地两种方式，避雷针作独立接地，与另外一个大地网彻底分开，两个地网相隔距离5米。大地网采用联合接地方法，动力变压器中性点接地、电力机柜间汇流排并联接地、现场仪表阀门及仪表控制设备接地，接到这个联合共地接地网上。改造后的接地网，在原有的基础上又在自动化控制室周围增加接地极并共网连接。输油站场自动化及仪表控制室均采用等电位接地方法。直流工作接地、交流保护地、防静电接地|、防雷电接地、屏蔽接地都要接到个个机柜内的汇流铜牌上，但接地点的位置不应在电缆进口处。自动化及仪表控制室屋顶还引下线和焊接避雷带用于防御直击雷。在控制室内加装防静电地板，在每个防静电地板支架下用铜带相互连接，并接到总汇流铜牌上。
1机柜火零P E U P S U P S火零PESPDSPDSPDSPDSPDUPS供电系统接线图示2机柜3机柜4机柜操作台PLC机柜、仪表柜、监控柜、热媒炉机柜、火灾报警控制箱、电脑操作台的防雷接地，工作地保护地分别接到主接地铜板上。
PLC机柜、仪表柜、监控柜、热媒炉机柜的信号线，在进入到控制设备进线处加装防浪涌的安全栅装置（电涌保护器）防雷保护器。
AIAIAOPLC电源AISPDSPDSPDSPDPDTTTJDKPTAI.AO信号防雷示意图PEPEPE外线路。
远传压力变送器二次防雷在进入到压力变送器进线处加装防浪涌的安全栅装置（电涌保护器）防雷保护器。
PTSPDSPDPLC外线路PEPE压力变送器防雷
5 结束语
事实上，多种接地在实际运行中同时存在，防雷接地也不可能独立于其他接地，这就要求在防雷工程设计中，仅接地一项，必须综合各种接地技术，正确处理各种接地的关系，才能达到预期的目的。从本文的论述中我们也可以看到，任何一种接地网的结构比接地网接地电阻更为重要，这就要求我们在避雷监测工作中，不要仅把重点放在检测其电阻值，还要注重各种接地的布局的分析，才能为输油站SCADA系统的防雷接地解除后顾之忧。
参考文献
[1] 张朝晖，朱荔，朱国良，邵长军.仪表控制系统的防雷现状分析.规范类
[2] 石油化工静电接地设计规范》（SH 3097―2000）