仪表系统上的静电放电(ESD)和电快速瞬态爆发(EFT)将具有不同程度的伤害。静电放电在5至200 MHz的频率范围内产生强烈的射频辐射。这种辐射能的峰值通常发生在35MHz和45MHz之间。许多信息传输电缆的谐振频率也通常在该频率范围内,电缆的结果将被串联成大量的静电放电辐射能量。电快速瞬态脉冲串也产生相对较强的辐射发射,其耦合到电缆和底盘线路。当电缆暴露于4〜8kV静电放电环境时,信号传输电缆端子负载可以测量感应电压可以达到600V,这个电压远远超出典型的数字仪表阈值电压0.4V,典型的感应脉冲持续时间约400纳秒。
仪器经常遇到意外的电压瞬变和浪涌,导致电子设备的损坏。其原因是仪器中的半导体器件(包括二极管,晶体管,晶闸管,集成电路等)都会烧坏或击穿。据统计,仪器故障的75%到期瞬变和浪涌。电压瞬变和浪涌无处不在,电网,雷击,爆破,甚至走在地毯上的人都会产生数万伏的静电感应电压,这些都是器具隐形致命的杀手。因此,为了提高仪器的可靠性和人体的安全性,必须采取电压瞬变和浪涌保护措施。
闪电口
根据仪表工程实践的应用,闪电仪器可大致分为直接雷电,感应井和输电矿。但无论什么形式的到达设备可以总结为以下四个部分的闪电涌入,这些部分称为闪电端口,以及仪表示例。
1.1 shell端口
例如,我们可以将任何可能完全暴露于环境的传感器,传输线,信号中继线,现场仪器,DCS系统等大型或小型仪器仪表或系统视为直接闪电,从而产生在设备损坏。标准规定,当设备外壳采用4kv雷电静电放电时,会影响仪器或系统的正常运行。例如,放置在户外的传感器接线盒可能会受到雷击接触;在DCS柜内可能会受到建筑物柱体排放的影响,当排气时。
1.2信号线端口(包括天线馈线,数据线,控制线等)
在控制系统中,为了实现信号或信息的传输,应始终与外界有联系,如过程控制系统信号切换方面的总配线架,数据传输网络终端,微波设备到天线馈线端口,那么这些从外界接收信号或发出信号的界面很可能会受到雷击浪涌的影响。由于来自信号端口外部的浪涌通常会通过长电缆,因此使用10 /700μs的波形。标准线间浪涌电压为0.5kV,线对地浪涌电压为1kV。使用1.2 / 50(8/20)μs组合波,线对线,线对地浪涌电压极限常数,仪器和仪器之间的浪涌受到浪涌对电力线的浪涌影响的影响。一旦超出限制,信号端口和设备后的端口可能会被损坏。
1.3电源端口
电源端口广泛分布或易受雷电波影响。从配电箱到电源插座,这些电源端口可以在任何位置。标准设置为1.2 / 50(8/20)μs线路和线路之间的浪涌电压限制为0.5kV,线对地浪涌电压限制在1kv。但这里的浪涌电压是指定的工作电压为220V的交流电接入,如果工作电压低,则不能作为标准,电力线由小浪涌冲击不一定会立即损坏设备,但至少会对生命造成影响。
1.4地面端口
虽然在标准指标中没有具体参考地面端口,实际上信息技术设备端口非常重要。在雷电发生时,地面端口可能发生接地电位反击,地电位增大,或由于接地不良,接地不正确地小于设备损坏的参考电位要求。接地端口不仅与接地电阻/接地线(长度,直径,材料),接地方式,接地网络设置以及电气特性,工作频段,工作环境等有直接关系。同时从地侧还可以对抗直流电源端口,以损坏设备的直流工作电压。综上所述,信息技术设备的防雷可以从四个关键端口入手考虑
仪器端口保护
2.1 shell端口
仪器的外壳不仅是建筑外壳,而且还包括诸如机柜,计算机房间等的系统的设备或外壳的外壳。符合IEC 1312-1“雷电电磁脉冲保护”第一部分(一般原则)适用于建筑物或建筑仪表系统顶部的有效防雷系统的设计,安装,检查和维护。有三种主要的保护方法:接地,屏蔽和等电位连接。
2.1.1接地
IEC1024-1已经在建筑物中描述了防雷接地方法,主要是通过建筑物地下电网接地系统来满足要求。仪表系统还需要两个相邻建筑物之间的电力线,并且通信电缆必须连接到建筑物的接地系统(不能形成环路),以通过多个平行路径减少电缆中的电流。
仪表系统的接地点应注意系统的安全,防止其他系统的干扰。一般来说,仪表系统不能直接连接到接地系统,否则会由信号引起仪器系统中的杂散电流干扰。 正确的连接应在地面上将两个不同的接地,通过避雷器连接的低压避雷器使其处于闪电状态下自动连接。
2.1.2屏蔽
从理论的角度来看,仪表板上的屏蔽防雷非常有效。 但从合理的经济角度来看,还是应该从设备组件的免疫力和屏蔽效能要求中选择不同的屏蔽方法。 线路屏蔽,即在使用屏蔽电缆的仪表系统中已被广泛使用。 然而,设备或系统的屏蔽取决于具体情况。 IEC提出了一种对金属框架的建筑物加强度的使用措施的例子。
