第4-2章案例和风险评估.pptVIP

DCS遭雷击的案例分析和雷害的风险评估 徐义亨 浙江中控技术有限公司 本部分的主要内容 1 DCS遭雷击的典型案例； 2 DCS雷害的风险评估； 3 从“亡羊补牢”到“防患于未然”。 前言 我公司在近四年来对遭雷害的DCS进行案例分析和风 险评估，使我们逐渐清楚： 1）雷电是通过什么耦合途径给DCS带来危害的； 2）如何进行控制系统雷害的风险评估； 3）自动化的工程环境对DCS防雷有着举足轻重的影响； 4）应提高DCS本身的电磁兼容性（EMC）。 1 DCS遭雷击的典型案例 1.1 某污水处理装置雷击案例 雷害时间：2002年6月28日. 现场情况： 空旷、潮湿、有高压输电 线，是明显的引雷点。 该装置的DCS在厂长办公室 内设立了一个监控站，从控制室 到厂长办公室的通信电缆，在室 外大概有6米一段长度是和建筑 物的避雷带（相距仅100mm）平 行敷设的 。 事故情况： 由于避雷带中的雷电流通过 电磁感应，将高电位沿着通信电 缆引入系统，将两端的网卡击 穿。 解决方法： 方案一：拉开距离。将通信电缆重新敷设，保持和避雷带、引 下线起码要相隔2米以上的距离。同时还应在金属走线槽的两端接 地，槽与槽之间保持良好的电气连接。 方案二：改用光纤通信。这当然是解决问题的一种方案，但在 敷设光缆时同样也要注意光缆金属部分的防雷。 一点思考： 该装置的所有I/O信号电缆全部在0.8米以下并用金属走线槽或 穿金属管埋地敷设，所以任凭雷击，所有的I/O卡都安然无恙。 这就引起我们的思考-----关于信号传输线的双层屏蔽为什么能 起到防雷的作用。 1.2 某化工公司邻硝装置案例分析 雷害时间:2004年3月17日. 事故情况:遭受雷击，现场的多 台变送器（包括德国的E+H液位 变送器）和对应的AI卡同时被雷 击坏。 事故原因： 由于控制系统采用单独接地，即便变送器的电子线路在现场侧没 有工作接地，而且它和变送器的外壳隔有一定间隙（或串接一个反向 二极管），但变送器的外壳和金属安装支架（或与金属设备相连）形 成了自然接地。当变送器附近的设备或建筑物遭雷击时，由于地电位 的浮动，可以使变送器和控制系统两处的地电位差达几万、几十万 伏，故通过信号电缆足以将变送器和控制系统的AI卡同时击穿，或击 穿其中之一（具体要视设备和导线的分压比）。 解决方法： 将变送器外壳和控制系统实现等电位接地。 雷电反击原理图 1.3 某石蜡加氢装置案例分析 雷害时间：2004年7月8日下午4 点。 事故情况：遭受雷击。使操作站 的工控机的主板被雷击坏。 事故原因： 因为工控机所在机柜位于离大窗户和门口不到0.8米，承受着和室外一样的电磁场强度。而工控机的外壳没有屏蔽接地，遭雷击时，机柜门又半虚掩。 解决方法： 首先是工控机的外壳屏蔽接地。其次，将控制室建筑物内的钢筋、金属门窗等连接起来，进行格栅屏蔽。 1.4 某石化公司沥青装置的案例分析 雷害时间：2003年7月21日。 某石化总厂沥青装置的控制室平面 问题1：在雷电的当即，为什么显示器会发生黑屏？2秒钟后为什么又自动恢复？ 据现场调查，在遭雷击时，控制室内的UPS没有发生停电事 故，控制器和操作站的电源开关也没有断开过。显示器黑屏2秒钟后 又恢复到黑屏前的显示画面，这说明操作站的主机在黑屏后也没有 重新启动过（即一直处于通电状态）。 因此遭成显示器黑屏的原因只能是强大的雷电电磁脉冲对阴极 射线管（CRT）内的电子束产生的干扰所至。因为距控制室南墙大 窗户只有3米左右的操作站，承受着和室外一样的电磁场强度。 这种干扰产生的后果是使显示器失效，而不是破坏。即显示器 在雷电电磁脉冲的作用下，失去正常功能，过2秒钟干扰消失后又恢 复正常。 问题2：为什么连接在I/O信号卡前面的LB900 型齐纳安全栅却安然 无恙，而I/O卡却坏了？ 由齐纳安全栅原理图可知，无论是由非本安端或现场端，当电 压超过一定值时，要过毫秒级的时间（制造商提供的数据）后方使 齐纳二极管VD1、VD2反向击穿并产生雪崩，从而将能量释放到地 里去。而雷电脉冲的时间是μs级的，远小于雪崩时间和快速熔断器 FA1的熔断时间。 再则，如果雷电波在金属导线内的的传输速度为每秒15万公 里，假定安全栅位于DCS前面3米，则从安全栅到DCS的传输时间为 20ns。如果一旦有雷电波从现场经过安全栅，还未等齐纳二极管产 生雪崩，雷电波已进入DCS系统，将DCS损坏，