工控系统电源的防雷设计(转)

abcd338

  工控系统电源的防雷设计
（2005-11-23 15:49:39 ）
雷电是一种严重的自然灾害，它的发生会严重危及到通信设备、计算机网络系统、电力系统的正常运行，将造成企业直接和间接地经济损失。例如：损坏建筑物、造成重要设备严重损坏、造成对工作人员人身安全的危害；因设备损坏使传输网络中断和重要信息的丢失而影响生产和工作的正常进行等，给生产和生活带来极大的影响。
目前，石化系统在信号防雷方面已给予了相当的重视，不少新建和改造装置由于计算机技术的采用，对工艺参数进行控制的集中分散控制系统——DCS系统都为每个I/O信号配置了信号防雷器，但是对仪表、DCS系统的供电系统的电源防雷措施却往往忽略了。然而，由于仪表DCS系统和许多电子智能仪表都是由大规模集成电路组成的，其抗过压能力较低，在雷击发生时，雷电波通过电源线路引入到用电设备，产生的浪涌电压极容易造成DCS装置等用电设备的损坏。根据资料介绍，80%的雷击造成的事故是发生在供电回路系统，这样在工控系统的设计中对供电回路的防雷设计就显得很重要了。因此，除了每个具体的工控系统都需要仔细设计硬件抗干扰措施之外，还需要注重电源系统抗雷击措施的应用。
下面通过石化系统的DCS供电电源防雷系统的设计方案加以说明。
一、    设计依据与标准
以现场的实际情况需依据的标准如下：
1. 建筑物防雷设计规范（GB50057-94）；
2. 电子计算机机房设计规范（GB50174-93）；
3. YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》；
4. GB/T 50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》；
5. 其它的接地与等电位保护等相关标准与规范。
二、设计方案
1. 机房楼的直击雷防护
机房楼的直击雷防护已经在建筑设计中设置完善，本文不再涉及。
2. 机房供电系统雷电防护
该DCS机房供电线路是由埋地380V低压电缆引入一楼低压配电柜，再通过两条电缆分别送到二楼DCS低压配电室，供电系统设计中未对DCS机房作防雷处理，自控设计应对进入DCS机房的低压供电网络另作的防雷设施。
根据GB50057-94第六章第四节所规定对供电系统依据用电系统的不同采用了3个级别的防护。
（1）    一楼低压总配电室设计电源1级防护
由两条电缆分别引入两个低压配电柜中，应分别在两路电源的入口处，即两个低压配电柜的母线排就近安装雷电电涌保护器（SPD），额定通流容量60kA，最大通流容量为100kA （型号：DB-3A/60），以对两路供电回路进行保护。
（2）    二楼不间断电源UPS设计电源2级防护
由一楼总配电室低压配电柜中用三个回路通过楼内电缆井由三条电缆向各楼层供电。
在进入二楼DCS配电室30kVA的UPS前安装SPD，额定通流容量为40kA，最大通流容量为100kA（型号：DB-3A/40）对UPS供电回路进行保护。
（3）二楼DCS配电室设计电源3级防护
二楼DCS配电室30kVA的在线UPS输出进入配电盘，为各DCS机柜和操作台分路配电。在每一路配电的空气开关处设计一组SPD，额定通流容量为20kA，最大通流容量为40kA（型号：DBM-40），对各DCS机柜和操作台供电回路进行保护。
（4）进入DCS机房的金属管道、金属电缆槽必须作等电位连接。DCS机房内用4*40mm铜排做成环型的接地汇流排，与机房专用接地排可靠连接。
（5）所有DCS机柜不允许各机柜间进行联接后再接地。必须利用各机柜的接地螺栓采用25mm2的多股双色线单独与机柜下方接地汇流排可靠连接。各个操作台同样必须利用各机柜的接地螺栓采用25mm2的多股双色线单独与机柜下方接地汇流排可靠连接。
SPD要保持接地良好，才能有效泄流，通常接地电阻应在4Ω以下。
3. SPD的技术参数：
我们在设计中的1级和2级防护采用的SPD的技术参数如下：
产品型号 DB-3A型雷电电涌保护器
允许工作电压 AC 220V/380V ±35%
电涌启动电压 600V ±10%
8/20µs额定通流量 40 kA；60 kA
8/20µs最大通流量 100 kA
（10/350µs 15kA）残压 ＜ 1.6kV
远程报警接点参数 0.5A/250V.AC（常开、常闭各一组）
上述SPD的特点是：
（1）该保护器具备七路保护模式，对于抑制雷电电涌是有利的；
（2）该保护器每一路保护电路都设计了过电流时自动脱离回路的功能。当任何一路保护阀片超出其允许承受的雷击电流而损坏时，该回路即自动脱离整个电源回路，确保电源的正常供电；
（3）该保护器每一相保护电路都设计了MOV阀片的劣化指示电路和损坏报警电路，同时设计了自动雷击、电涌计数器便于日常维护。
我们在设计中的3级防护采用了DBM-40型SPD，采用L和N分别对地的保护模式。该保护器为模块式，35mm导轨安装，与分配电盘中的空气开关并行安装，也便于安装和维护。
[p:5]