自动化系统的雷电防护

自动化系统的雷电防护

朴贤哲

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摘  要

 雷电过电压能够分成感应雷电过电压以及直接雷电过电压这两种。其中感应雷电过电压是因为电磁场的变化导致电磁耦合所产生的。而直接雷电过电压则是因为流经被击物很大的电流所产生的。不单单会对自动化系统设备造成巨大的危害，同时还会引起电子系统的误动作问题发生，对于电子系统会造成致命性的破坏，从而产生巨大的经济损失，因此一定要对其进行相应的预防。

关键词：配电线路 过电压保护 防雷保护

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一、自动化系统的雷电防护

    针对自动化系统在雷电防护方面的相关措施进行分析研究。首先对于暴露在外面的设备应该通过雷电防护系统（LPS）来进行相应的控制，而在这一方面最有效的方式就是避雷针。通常来说避雷针在设计中是非常重要的组成部分，对于自动化系统的设计以及相应的运用都需要做大全面且详细的检查，要及时的查缺补漏。在完成了LPS之后，就能够有效的避免直击雷电的大电流入侵自动化系统。而当前我们应该注重对LEMP的防护工作。

1.1基本的LEMP防护措施

    对LEMP的基本防护措施包括:

    1)接地以及等电位连接，接地措施能够将雷电引入到地下，而等电位连接则能够将各个设备之间的电位差降低到最小值，这样也就能够达到最小磁场的目标。

    2)空间屏蔽是对于雷电闪击所产生磁场的一种减弱方式，避免出现内部浪涌现象。

    3)内外部线路屏蔽，这里应该使用相应的线来进行金属管以及屏蔽电线等方面的链接，随后将电磁脉冲引流，避免进入到设备中产生浪涌。

    4)内部合理的布线能够有效的降低回路面积，从而减少在回路方面的感应电压。

    5)使用浪涌保护器组合来限制外部以及内部浪涌行为。

上述几种方式对于雷电所产生的进场磁场都进行了最大限度的减弱，从而让进入到供电线路以及信号领域中的浪涌得到相应的控制和管理，让大量的电磁消散到大地中，这样就能够有效的增加设备的承受能力。

1.2接地和等电位连接

    一个健全的接地系统通常来说都需要等电位连接网和终端装置所构成，而等电位连接网就是接地系统中的一个重要的组成部分。因为自动化系统属于敏感电子系统，因此自动化系统在建筑物中应该采取B类接地处理，另外还应该注重周围环状接地极的设计。为了能够更好的避免各个设备之间出现电位差危险问题，会通过低阻抗等电位来进行网络连接，这也是一项必要的设计体系。因为设备连接到等电位的导体长度以及电位连接母线长度应该保持在最短，场地要低于X20，这样才能够实现感应点位的最低值。

1.3磁屏蔽和线缆布线

    1.空间磁屏蔽，这里所指的就是要将设备放置在一个完全闭合并且健全的导电导磁系统中，通过适当的厚度来有效的屏蔽内部磁场，达到最弱的电磁场位置。

2.线缆屏蔽，连接供电等线缆都需要注重屏蔽处理，也就是说使用屏蔽线缆来进行相应的链接。

3.要合理的进行布线，这样才能够有效的减少感应回路以及内部浪涌。

4.屏蔽以及合理布线的结合运用。

5.查处设备空间以及地下冗余部分的金属管线，实现与等电位之间的链接，要合并到等电位的链接网络中。

4.使用浪涌保护器SPD

    自动化系统中的雷电防护系统LPS接地以及等电位链接应该给系统一个良好的电磁环境，不过需要注意的一点就是LEMP会在电源线以及信号线等方面产生浪涌，并且会自动传递到自动化系统中，在系统中增加浪涌保护器也是一件必要的工作，是实现雷电防护的关键所在，SPD能够成为电子元件中的自动化系统组成部件，也是一项有效的配套措施。

    在自动化系统中坚决避免使用导体来进行等电位的连接，比如说信号线或者是电源线等等，此外就是要使用SPD的非线性限制浪涌电压来进行电流分流，这样也就能够达到等电位链接的作用，实现对于自动化系统的全面保护。

    SPD的选项运用有如下几点原则:

    1.电源系统中需要按照接地形式以及额定工作电压等相应的要求来选择一个合理的SPD。

2.在信号系统领域中，信号SPD的选择还需要通过设备电压以及工作频率范围等相应的指标来选择一个合理的适配SPD。

3.自动化系统中的所有子系统以及电源、信号等方面都需要增加SPD。

4.在选择使用SPD组的时候，需要充分的考量不同级之间的能量适配性问题以及安装的距离。

5.针对一些重要的设备可以选择双端口多级继承SPD来进行相应的链接。

6.信号以及测控类线路方面可以使用CPI系列的相关产品，并且还可以在线式产品这一方面来进行相应的线路更换，不过需要注意的就是不要影响到信号的传输效率，保证线路的正常工作。

7.在电源系统的SPD方面，应该注重的就是自保护以及后保护的作用。比如说使用CPM-R产品的时候，会减少连接线的长度，这样就能够达到降低残压提高运行速度的作用。

1.4合理的选择避雷器的类型

1.4.1避雷器的连续雷电冲击保护能力

　　有时高压设备很可能受到连续雷电的冲击和影响，连续雷电脉冲是指两次雷电侵入之间的时间间隔仅为数千秒，即短间隔多次雷击。碳化硅避雷器的保护功能是释放雷击电流，切断续流。一般来说，主保护循环时间超过10000秒。只有这样才能将其恢复到可操作状态。因此，碳化硅避雷器不具备对连续雷电冲击的保护能力。氧化锌避雷器的保护作用仅为释放雷击电流。一般来说，它将在100秒内释放，并立即恢复其运行能力。因此，氧化锌避雷器具有连续抗雷击的能力，在多雷区或特殊雷击活动区域的防雷中发挥着重要作用。

1.4.2避雷器的保护特性

　　避雷器的保护特性是输配电设备绝缘配合的基础。性能优越的避雷器可将自动化系统中的过电压限制在无害绝缘水平。从而有效地提高避雷器的保护性能。不仅如此，还可以提高输变电系统的运行效率，降低电气设备的绝缘水平，有效降低设备的重量和成本。

    避雷器是防止过电压损坏电力设备的重要保护装置。事实上，它是一个避雷器。当雷电侵入波或运行波超过一定电压值后，避雷器将被限制并联，从而限制过电压的产生，保护并联电源设备。

二、结语

雷电防护是一个系统性的工程，雷电防护的中心内容就是要释放雷电和均衡电流电压。其中释放雷电的重点就是通过大地来进行电磁脉冲能量的传递，在相应的原则上来进行泄放。在层次性这一方面需要按照防雷保护区来进行雷电能量的削减。均衡是保持各个系统之间不会产生导致设备损坏的电位差。也就是说在系统内部保持电位的瞬态现象，这是一种在均电压等电位基础上的综合连接行为。自动化系统的雷电防护中，其重点就在于对于雷电电子脉冲的防护，主要就是因为LEMP的影响范围相对来说比较大。在自动化系统内部会存在很多微电子元件，这对于LEMP的影响也比较大，所以说针对自动化系统要进行相应的防护，每一种防护措施都应该各司其职，并且还是缺一不可的状态，只有这样才能够达到相应的防护目的。

参考文献

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