淺談電氣自動控製係統的防雷問題
科技專論
作者：杜鵬 杜聰
【摘要】自動控製係統的防雷問題近年受到越來越多的重視。隨著防雷意識的逐步提高，必須對目前行業中存在的各種不規範甚至錯誤的防雷方式、方法作出正確引導，才能真正起到防患於未然的有效作用。現就防雷體係中的幾項關鍵措施作出分析和說明。
【關鍵詞】接地；等電位連接；電磁封鎖；浪湧保護器
隨著國民經濟的持續發展，工業自動化控製係統不斷向多功能、複雜化、大型化的方向演變，各種電子設備及微電子設備得到廣泛應用，各種現場儀器儀表的精密度在不斷提高，此類設備一般工作電壓低、耐壓水平低、敏感性高、抗幹擾能力低，因而極易受到雷電電流脈衝的危害，每年都會直接或間接地造成巨大的經濟損失。對企業而言，輕則導致儀表的損壞，重則使生產流程受到嚴重影響甚至癱瘓，直接影響整個企業的經濟利益。近年來，人們對於雷害的認識在不斷上升，在注意防範直擊雷的同時，更多的關注已經投入到如何有效防止感應雷造成的損害這一課題上。
1.瞬間過電壓對電子設備的危害
瞬間過電壓使電子設備訊號或數據的傳輸與存儲都受到幹擾甚至丟失，致使電子設備產生誤動作或暫時癱瘓重複影響會降低電子設備壽命甚至立即燒毀元器件及設備。這一切都會給生產和工作帶來較大損失。
2.自動控製係統的防雷及防電湧保護
現代防雷是一個係統工程，包括接閃、分流、均壓(等電位連接)、接地、電磁封鎖、合理布線、合理安裝浪湧保護器(SPD)等措施。隨著現代防雷理論的不斷深入，以上名詞解釋在不少文獻上都可以查找得到，這裏著重就接地、均壓(等電位連接)、電磁封鎖、合理安裝SPD等幾個方麵進行探討。
2.1合理接地
防雷工程的關鍵在於接地，長久以來的觀點認為接地關鍵在於接地電阻的大小，接地電阻值越小，對雷電流的泄放能力就越強，被雷擊物高電位保持時間越短，因此危險性也就越小。防雷的最終措施是“泄放”，因而對“接地”切不可輕心。接地主要有建築物接地、配電係統及強電設備接地、計算機自控係統接地。如這三種接地配置不合理，極易在雷擊時通過接地網對自控係統造成雷擊。
計算機自控係統是一個特殊用電係統，其接地電阻應達到的標準係統工作地（小於4Ω），直流工作地（信號屏蔽地、邏輯地等小於2Ω），安全保護地（小於4Ω）。地網分開設置時應注意避免地網之間的閃絡。雷擊時，會在地網及附近導體中產生很高電位。所以，地網之間的距離當涉及自控係統接地時應大於10m。在接地線引入室內時，若與其它地網距離太近，可局部采取既絕緣又屏蔽的措施。
2.2電磁封鎖
中國一直以來對儀表線纜的敷設有過不少的行業標準，但較少顧及防雷的問題。原則上要求單端接地，另一端懸空。這是為了防止因地電位差產生的靜電感應(電容性耦合)會對儀表傳輸信號產生噪聲和幹擾，以致傳輸信號失真。但是對於防雷工程來說，單端接地是不能預防電感性耦合產生的電磁幹擾，更阻擋不了雷電波的侵入。這就提出一個問題，如何在保證檢測信號不受損害的情況下有效地防雷?應采用有絕緣隔開的雙層屏蔽，外屏蔽層應至少在兩端做等電位連接。這一條規定很好地詮釋了兩者之間看似矛盾的概念。
雷擊時，由於電磁感應在導體附近產生一幹擾磁場;外屏蔽層與地之間，或與其他同樣做了等電位連接的導體之間構成環路，感應出一電流。根據右手螺旋定則，該感應電流產生的磁場將抵消(或部分抵消)掉源幹擾磁場的磁通，從而抑製(或部分抑製)無外屏蔽層時由於電感耦合而產生的電壓，防止雷電波的入侵。