水泥厂电气自动化系统的接地与防雷技术探讨侯鹏飞

水泥厂电气自动化系统的接地与防雷技术探讨侯鹏飞

侯鹏飞

(新疆天山水泥股份有限公司塔什店分公司新疆库尔勒市841011)

摘要：目前，工业领域自动化生产令企业的经济效益有了很大提升，同时也保证了较为安全的生产环境。水泥厂电气自动化便是其中一个典型例证。随着水泥厂产业规模的不断增大，对水泥厂电气自动化系统安全运行也提出了更高的要求。本文在对水泥厂电气自动化系统的接地防雷技术进行探讨的同时，分析了不同的防雷技术和接地常识。希望对水泥工厂电气自动化工作提供帮助。

关键词：水泥厂自动化系统；电气自动化；接地技术；防雷技术

一、电气自动化系统接地技术介绍

（一）接地系统概况

水泥厂电气自动化系统接地形式有单独接地和等电位接地两种。其接地类型又分为工作接地、本安系统接地、保护接地、防雷接地和防静电接地五种。工作接地的作用是确保系统有正常的工作环境，它的接地对象有逻辑接地、系统接地、仪表信号回路接地、屏蔽接地四种；本安系统接地可以保证易爆行业防爆系统安全运转，其接地对象根据不同行业有不同规定；保护接地有保护操作者安全和设备安全的作用，主要运用于操作台、控制柜、继电器柜、仪表柜、配电柜等设备的金属外壳；防雷接地能够有效防止雷电损坏电子元件，其使用方式是电涌保护器上安装防雷接地设备；防静电接地能够保护电子元件损害不受静电损害，其接地对象为PLC、DCS等控制室里的工作台、活动地板、导静电地面。

单点接地是系统接地的主要原则。指将所有电气连接关联的设备集中在一起，寻找电气连接的聚集点，并对这个聚集点作接地工作。只要切断这个地环路，就可以阻止“电网地电位”和“雷电地电位”进入侵弱电系统的。从而达到防干扰、防浪涌、防雷电的效果。

此外，系统接地对电阻的阻值也有着不同要求:防静电接地和防雷保护接地的电阻分别要求控制在100Ω和10Ω内；共用接地体的电阻要小于1Ω；交流、直流工作接地和独立安全保护接地的电阻则不能大于4Ω。

（二）接地材料

目前，接地材料主要分为三种：有色金属、碳钢和复合材料。

1、以有色金属材料作为接地装置的材料。接地用有色金属包括铝、锌、铜、铅等。具有极佳的抗腐蚀能力，但存在其刚性差，造价高、施工难度高的问题。

2、以碳钢作为接地装置的材料。接地用碳钢包括圆钢、角钢、钢管、扁钢等材料。其有点是造价低廉、施工方便和刚性大。但有着抗腐蚀能力差与常温下易发生物质反应的缺陷。

3、以复合材料作为接地装置的材料。复合材料有着碳钢、有色金属材料的共同优点：在保证刚性的同时兼顾了抗腐蚀性。但是成本较高。

在设置接地材料时，需要注意防腐蚀，热镀锌就是一个极佳的防腐蚀措施。如果无法投入热镀锌或施工现场无法满足使用要求时，可以先选择铜包线。此外，接地材料需要和屏蔽地连线材料的选择相匹配。一般情况下，优先选择铜材接地线和接地体。

（三）接地系统构成介绍

接地导体和接地极构成了接地装置的主要部分。接地线为电气设备接地极直接间用以连接的金属导电部分。而埋在土地中并直接与土地接触的金属导体称为接地极。

水泥厂中需要接地的系统大致分为四种:自动化系统等的防雷及接地系统、低压供配电系统的工作及安全系统、10kV及以上供配电安全系统、建筑防雷系统。根据上文叙述接地主要原理。我们将全体水泥的人工和自然接地体连接，构成一个统一的接地系统。对于一般设置在中央控制楼、变电站及电气室周围的人工接地体环网,可以使用接地线将其统一连接。这种做法的优点是，无论切断哪条单独接地线都不会使整个联合接地系统失效。需要注意的是，水泥厂工频电阻应小于1Ω，保证所有不同用途的接地系统在共用同一个总接地装置时不会发生漏电或更加严重的事故。

二、电气自动化系统的防雷技术介绍

水泥厂电气自动化系统是由各类电子部件构成，过电压、过电流和电磁脉冲往往对其有极大的破坏性。雷击会严重损坏电气自动化的电子部件，甚至令整个水泥厂失去正常运行功能。

（一）防止电气自动化系统雷电危害的基本要求

水泥厂需按照国家规定，为所有高于20米的建筑安装防雷装置。应在电气室内配备测量仪和控制设备，同时技术人员必须对所在地天气进行实时监控并及时做出汇报。工作人员在设计电气自动化防雷电相关设备和仪表电缆时，要使电源线远离避雷装置，改变电源线引入地下的方式，以保证总接地端和接地体的正确连接，尽可能减少电气控制设备对电位的影响。

（二）电气自动化系统防雷电具体措施

110kv、10kv和0.4kv是水泥厂供配电系统的三级电压。其中，110kv供电线路是最容易遭到雷击的架空线路。当其被雷击中，电流会顺着供配电系统流窜至变压器，随后破坏电气自动化设备的计算机系统及仪表。而10kv和0.4kv供电线路由于采用的是电缆线路,受到雷击的可能性较低。

因此，水泥厂必须对110kv线路的供配电系统做好防雷设计。可以针对在电气自动化系统的电源系统做三级雷电防护设计：电气自动化设备高压一侧安置通容量大的防雷装置，为第一级防护；低压配电装置的进线口安置防雷器，为第二级防护；对配电箱出口安装防浪涌器，为第三级防护。

同时,水泥厂还可以采用其他措施避免电气自动化设备被雷电流侵入。如将外界信号系统的传输系统改为光缆线路,可以有效地防止雷电流侵害；设置多级电源防雷装置，对过电压进行限制；及时泄放过电流，提高电气自动化系统的安全稳定程度。

（三）水泥厂电气自动化系统的其他防雷策略

除了在电气自动化系统的电源系统上设置三级防护措施以外，为增强水泥厂自动化系统的稳定性和安全性，中央控制室内还需要装备等电位端子板并连接室内电气自化设备,同时也要在静电地板下铺设0.5见方的裸铜均压网,构成完整的等电位网络。

三、结语

为保证水泥厂供配电系统和电气自动化系统的安全，水泥厂电气自动化系统的接地与防雷技术至关重要。例如某市水泥厂曾发生过重大雷击事故：由于该水泥的生产线接地系统设计存在缺陷，雷雨季节的雷击事故令大部分设备或元件完全损害，由于其具有瞬发性，事后也无法查清设备及元件损坏的根本原因。因此水泥厂进行设计电气自动化系统设计时,应当全面考虑其电气自动化系统的安全，装配能够保证安全生产的接地系统和防雷系统。

参考文献:

[1]郭中鹏.浅谈水泥厂建筑和设备的接地与防雷[J].建材与装饰,2016(45):210-211.

[2]张佳岭,万朋.浅谈水泥厂的防雷接地问题[J].河南建材,2016(02):180-181.

[3]朱明,刘丽.浅谈水泥厂电气自动化系统接地问题[J].中国水泥,2014(09):103-105.

[4]洪云.水泥厂接地与防雷中几个问题的探讨[J].水泥,2006(06):54-56.