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摘要 近年来，随着我国计算机技术，通信技术和化工自动化控制技术的快速发展，化工厂自动化控制系统使用越来越普遍化，但是近年来化工控制信号线、化工仪表以及机房等受雷击影响越来越严重，所以对化工控制系统的信号线屏蔽显得十分重要。现在我们国内对信号线的屏蔽采用单端接地方式还是两点以上的接地方式分歧较大。本文通过分析单点以及两点接地的优点，提出了对化工控制系统的信号线屏蔽措施的观点。
关键词 化工 控制系统 防雷 屏蔽
中图分类号：TQ05 文献标识码：A
Analysis on Prevent lightning Shield of Chemical Automation Control System
CHEN Daohui[1], ZHU Liyuan[2], JI Xing[1]
([1] Guangzhou Institute of Lightning Facility Detection, Guangzhou, Guangdong 511436;
[2]Qingyuan Weather Bureau, Guangzhou, Guangdong 511500)
AbstractIn recent years, withthe rapid development of China's computer technology, communication technology and chemical technology and automatic control technology , automatic chemical control system had been more universal use, but in recent years, chemical control signal lines, chemical instrumentation and computer room, etc. by lightning affect more and more serious, so chemical control system signal line shielding is very important and essential, but now our domestic shielding the signal line by way of a single termination or two or more grounding divergence, this paper analysis of single-point and two ground advantage, make the author's own control system for chemical signal line shielding point of view.
Key wordschemical; control system; prevent lightning; shield
1 化工控制系统屏蔽的相关规范要求
《GB 50217-1994电力工程电缆设计规范》——3.6.8 控制电缆金属屏蔽的接地方式，应符合下列规定：
（1）计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，宜用集中式一点接地。
（2）除（1）项等需要一点接地情况外的控制电缆屏蔽层，当电磁感应的干扰较大，宜采用两点接地；静电感应的干扰较大，可用一点接地，双重屏蔽或复合式总屏蔽，宜对内、外屏蔽分用一点，两点接地。
（3）两点接地的选择，还宜考虑在暂态电流作用下屏蔽层不致被烧断。
《GB50057-2000建筑物防雷设计规范》——第6.3.1条规定：……当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按前述要求处理。
那么化工控制系统同时存在以上几种情况，应该经过分析确定一种行之有效的屏蔽接地方式。
2 雷电损坏化工自动化控制系统的途径
雷电可能影响化工自动化系统有三种方式：直击雷、感应雷以及雷电波入侵。
（1）直击雷，这一种方式雷电直接击中化工自动化仪表或与之相连的化工设备，大量电流的通过化工设备流入与相连的地网，在接地装置上产生很高的电阻压降，即地电位升高，对化工自动化控制系统造成损坏。
（2）感应雷，某一回路的雷电过电压通过相互之间感应产生雷电电磁脉冲，耦合到与之相近的弱电系统上，或者由于雷电在附近接闪的发生（包括雷电击中建筑物的防雷装置），化工自动化控制系统上空及周围，产生交变的磁场，从与使到化工自动化控制系统的回路产生幅值较大的感应电动势，使到化工自动化控制系统遭到损坏。
（3）雷电波入侵，雷电击中与化工自化控制系统相连的电源线、信号线，过电压通过线路耦合到自动化回路上，给系统告成损坏。
3 信号线屏蔽层接地
化工自动化控制系统的电源线和信号线，一般使用屏蔽电缆，但是这些屏蔽电蔽平衡特性较差，因此屏蔽线的完整性和有效接地对屏蔽电缆来说是有着十分重要的意义。屏蔽屋接地是为了减少弱电设备因受到电磁干扰，而影响其正常工作，但是接地方式到底是一端接地还是两端接地，一直以来科学界都有着不同的声音，两端接地。特别是保持屏蔽的完整性，屏蔽效果就会好很多，不完整的屏蔽将极大地降低屏蔽效果；如果屏蔽只在一端接地，在非接地端的包皮对地将可能出现很高的暂态电压。控制电缆屏蔽层两端接地的优点是：（1）当控制电缆为母线暂态电流产生的磁通所包围时，在电缆的屏蔽层中将感应出屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵消母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响。假定屏蔽作用理想，两者共同作用的结果，将使被屏蔽层完全包围的电缆芯线中的磁通为零，屏蔽层形成了一个理想的法拉第笼，起到非常好的效果。（2）屏蔽层两端接地，可以降低由于地电位升高产生的暂态感应电压。当雷电经避雷器注入地网，使地网中的冲击电流增大时，将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地电阻也将暂时升高，对弱电控制系统影响相当大。
但是屏蔽电缆的屏蔽层两端接地时，如果系统中出现短线电流，或是直击雷、感应雷、雷电波入侵等三种方式产生的过电压时，由于电缆屏蔽层两端接地电阻不一样，造成电位不同，从与产生的地环环流，将对信号控制线路成干扰。
所以两端接地还是一端接地，是一个更具争议的问题。
4 结束语
因此化工自动化控制系统，双层屏蔽，最外层屏蔽两端接地，内层屏蔽一端等电位接地。此时，外层屏蔽由于电位差而感应出电流，因此产生降低源磁场强度的磁通，从而基本上抵消没有外屏蔽层时所感应的电压，这种方法集两种接地的优点于一身，可以解决单点接地和两点接地的缺点，对于化工自动化控制系统防雷电电磁感应起着很重要的作用。
参考文献
[1]王晓瑜.几种雷电屏蔽分析模型物理基础的研究[J].高电压技术,1994.20(2).
[2]许高峰,司马文霞,顾乐观.输电线路雷电屏蔽问题研究的现状和发展[J].高电压技术,1999.25(12).
[3]Brown G W,Whitehead E R. Field and analytical studies of t ransmissionline shielding (part Ⅱ) [J]. IEEE Trans on Power Apparatus and System,1969.88(5).
[4]王晓瑜.雷电屏蔽性能的模拟试验和分析模型的研究[J].高电压技术,1994.20(2).
[5]Eriksson A J . An imp roved elect rogeomet ric model for t ransmission lineshielding analysis[J].IEEE Trans on PWRD,1987.2(3).
关键词 化工 控制系统 防雷 屏蔽
中图分类号：TQ05 文献标识码：A
Analysis on Prevent lightning Shield of Chemical Automation Control System
CHEN Daohui[1], ZHU Liyuan[2], JI Xing[1]
([1] Guangzhou Institute of Lightning Facility Detection, Guangzhou, Guangdong 511436;
[2]Qingyuan Weather Bureau, Guangzhou, Guangdong 511500)
AbstractIn recent years, withthe rapid development of China's computer technology, communication technology and chemical technology and automatic control technology , automatic chemical control system had been more universal use, but in recent years, chemical control signal lines, chemical instrumentation and computer room, etc. by lightning affect more and more serious, so chemical control system signal line shielding is very important and essential, but now our domestic shielding the signal line by way of a single termination or two or more grounding divergence, this paper analysis of single-point and two ground advantage, make the author's own control system for chemical signal line shielding point of view.
Key wordschemical; control system; prevent lightning; shield
1 化工控制系统屏蔽的相关规范要求
《GB 50217-1994电力工程电缆设计规范》——3.6.8 控制电缆金属屏蔽的接地方式，应符合下列规定：
（1）计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，宜用集中式一点接地。
（2）除（1）项等需要一点接地情况外的控制电缆屏蔽层，当电磁感应的干扰较大，宜采用两点接地；静电感应的干扰较大，可用一点接地，双重屏蔽或复合式总屏蔽，宜对内、外屏蔽分用一点，两点接地。
（3）两点接地的选择，还宜考虑在暂态电流作用下屏蔽层不致被烧断。
《GB50057-2000建筑物防雷设计规范》——第6.3.1条规定：……当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按前述要求处理。
那么化工控制系统同时存在以上几种情况，应该经过分析确定一种行之有效的屏蔽接地方式。
2 雷电损坏化工自动化控制系统的途径
雷电可能影响化工自动化系统有三种方式：直击雷、感应雷以及雷电波入侵。
（1）直击雷，这一种方式雷电直接击中化工自动化仪表或与之相连的化工设备，大量电流的通过化工设备流入与相连的地网，在接地装置上产生很高的电阻压降，即地电位升高，对化工自动化控制系统造成损坏。
（2）感应雷，某一回路的雷电过电压通过相互之间感应产生雷电电磁脉冲，耦合到与之相近的弱电系统上，或者由于雷电在附近接闪的发生（包括雷电击中建筑物的防雷装置），化工自动化控制系统上空及周围，产生交变的磁场，从与使到化工自动化控制系统的回路产生幅值较大的感应电动势，使到化工自动化控制系统遭到损坏。
（3）雷电波入侵，雷电击中与化工自化控制系统相连的电源线、信号线，过电压通过线路耦合到自动化回路上，给系统告成损坏。
3 信号线屏蔽层接地
化工自动化控制系统的电源线和信号线，一般使用屏蔽电缆，但是这些屏蔽电蔽平衡特性较差，因此屏蔽线的完整性和有效接地对屏蔽电缆来说是有着十分重要的意义。屏蔽屋接地是为了减少弱电设备因受到电磁干扰，而影响其正常工作，但是接地方式到底是一端接地还是两端接地，一直以来科学界都有着不同的声音，两端接地。特别是保持屏蔽的完整性，屏蔽效果就会好很多，不完整的屏蔽将极大地降低屏蔽效果；如果屏蔽只在一端接地，在非接地端的包皮对地将可能出现很高的暂态电压。控制电缆屏蔽层两端接地的优点是：（1）当控制电缆为母线暂态电流产生的磁通所包围时，在电缆的屏蔽层中将感应出屏蔽电流，由屏蔽电流产生的磁通，将抵消母线暂态电流产生的磁通对电缆芯线的影响。假定屏蔽作用理想，两者共同作用的结果，将使被屏蔽层完全包围的电缆芯线中的磁通为零，屏蔽层形成了一个理想的法拉第笼，起到非常好的效果。（2）屏蔽层两端接地，可以降低由于地电位升高产生的暂态感应电压。当雷电经避雷器注入地网，使地网中的冲击电流增大时，将产生暂态的电位波动，同时地网的视在接地电阻也将暂时升高，对弱电控制系统影响相当大。
但是屏蔽电缆的屏蔽层两端接地时，如果系统中出现短线电流，或是直击雷、感应雷、雷电波入侵等三种方式产生的过电压时，由于电缆屏蔽层两端接地电阻不一样，造成电位不同，从与产生的地环环流，将对信号控制线路成干扰。
所以两端接地还是一端接地，是一个更具争议的问题。
4 结束语
因此化工自动化控制系统，双层屏蔽，最外层屏蔽两端接地，内层屏蔽一端等电位接地。此时，外层屏蔽由于电位差而感应出电流，因此产生降低源磁场强度的磁通，从而基本上抵消没有外屏蔽层时所感应的电压，这种方法集两种接地的优点于一身，可以解决单点接地和两点接地的缺点，对于化工自动化控制系统防雷电电磁感应起着很重要的作用。
参考文献
[1]王晓瑜.几种雷电屏蔽分析模型物理基础的研究[J].高电压技术,1994.20(2).
[2]许高峰,司马文霞,顾乐观.输电线路雷电屏蔽问题研究的现状和发展[J].高电压技术,1999.25(12).
[3]Brown G W,Whitehead E R. Field and analytical studies of t ransmissionline shielding (part Ⅱ) [J]. IEEE Trans on Power Apparatus and System,1969.88(5).
[4]王晓瑜.雷电屏蔽性能的模拟试验和分析模型的研究[J].高电压技术,1994.20(2).
[5]Eriksson A J . An imp roved elect rogeomet ric model for t ransmission lineshielding analysis[J].IEEE Trans on PWRD,1987.2(3).