廣東中為智能防雷技術(shù)有限公司
石油化工智慧防雷解決方案！
一、項(xiàng)目概況
1.1項(xiàng)目概述
了解一個行業(yè)特點(diǎn)，才能根據(jù)特殊要求制定解決方案，石化行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，過程控制多樣化，導(dǎo)致防雷保護(hù)相對其他行來說相對復(fù)雜。石化行業(yè)特點(diǎn)是易燃燒、易爆炸、易蒸發(fā)、易產(chǎn)生靜電、易受熱膨脹、易流動擴(kuò)散、易突沸。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)爭的形式發(fā)生了重大改變。世界各國都在積極推進(jìn)軍隊(duì)的機(jī)械化和信息化建設(shè)，軍隊(duì)油庫油料供應(yīng)系統(tǒng)的建設(shè)成為軍隊(duì)建設(shè)的重要組成部分，對應(yīng)的軍隊(duì)油庫以及加油站等化工行業(yè)的防雷也漸漸成為其不可或缺的一部分。
1.2雷電防護(hù)范圍
1.2.1保護(hù)信號傳輸 (ZVS-ICS24系列信號防雷保護(hù)器)
石化行業(yè)其過程控制現(xiàn)在主要存在以下三程控制系統(tǒng)：
1) PLC控制系統(tǒng)
2) DCS控制系統(tǒng)
3) FCS控制系統(tǒng)
對于三種控制系統(tǒng)其防雷保護(hù), 無論是PLC控制系統(tǒng)還是DCS、FCS控制系統(tǒng)，其I/O模塊及現(xiàn)場儀表的保護(hù)均只與過程控制儀表的類型、電壓、所處環(huán)境有關(guān)，與控制系統(tǒng)本身無關(guān)。對于三種控制系統(tǒng)其I/O模塊主要有四種：AI、AO、DI、DO四種信號。
1.2.2保護(hù)供電傳輸 (SPD專用后備保護(hù)器配合電源防雷保護(hù)器)
石化行業(yè)其供電部分一般分兩部分，一部分為電氣設(shè)備供電線路，其一般采用雙回路供電，兩段供電回路間采用母聯(lián)開關(guān)，正常情況下， 各自對自身負(fù)載供電，故障或檢修時，可切換母聯(lián)開關(guān)，采用一路對所有設(shè)備供電，因此其防雷保護(hù)需對兩個回路均安裝防雷保護(hù)器。另一部分為儀表供電線路，電氣供電線路將電源送到儀表控制室，原后由儀表車間的人員進(jìn)行分配、布線，給各個控制柜及現(xiàn)場儀表供電。
1.2.3廠區(qū)區(qū)域雷電防護(hù)(ZVD雷電臨近預(yù)警系統(tǒng))
不同區(qū)域的石油化工單位每年的雷雨季節(jié)稍有差別，生產(chǎn)安排往往因雷電侵害遭受到了不同程度的影響，提前預(yù)知及響應(yīng)機(jī)制顯得尤為重要。以蜂窩狀的多點(diǎn)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行布局，使廠區(qū)不但提早知道雷電侵襲，還能通過后臺分析得知雷電來襲具體方向，真正做到實(shí)時監(jiān)控、有針對性的預(yù)防雷擊侵害。
1.2.4罐區(qū)、鐵塔及廠區(qū)外設(shè)備雷擊分析(ZVT-QD雷電峰值記錄儀)
雷電數(shù)據(jù)記錄反饋系統(tǒng)中的物理層設(shè)備與后臺軟件平臺共同實(shí)現(xiàn)儲油罐底部接地極、廠區(qū)外部設(shè)備、鐵塔接地極等雷電流的監(jiān)測、傳輸并記錄儲油罐遭受雷擊的時間、雷電流峰值、雷電流走向等重要雷電參數(shù)，為儲油罐區(qū)、廠區(qū)外部設(shè)備、鐵塔的雷電防護(hù)提供第一手現(xiàn)場資料，同時為整體雷電防護(hù)方案的制定和防護(hù)效果的檢驗(yàn)提供有效的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
1.3 綜合雷電防護(hù)系統(tǒng)
系統(tǒng)特征一: 產(chǎn)品安全性
解決DCS系統(tǒng)防雷產(chǎn)品損壞造成信號短路，聯(lián)動裝置出現(xiàn)停車問題解決電源SPD起火防護(hù)、防雷保護(hù)持續(xù)有效問題
系統(tǒng)特征二: 數(shù)據(jù)追溯性
解決雷電事故發(fā)生的時間、地點(diǎn)、次數(shù)、雷電流大小數(shù)據(jù)記錄
系統(tǒng)特征三: 產(chǎn)品管控性
對防雷系統(tǒng)雷電預(yù)警、雷電接閃、浪涌防護(hù)、接地電阻的狀態(tài)進(jìn)行查詢
1.3.1系統(tǒng)組成
整個系統(tǒng)從體現(xiàn)安全第一、運(yùn)行可靠、以人為本、功能實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工維修方便、可擴(kuò)展等各方面考慮，充分滿足項(xiàng)目建設(shè)的總體目標(biāo)要求，并結(jié)合總體規(guī)劃目標(biāo)，按照統(tǒng)一規(guī)劃、安全可靠、節(jié)能高效、分步實(shí)施的原則，使石油化工行業(yè)雷電防護(hù)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、可升級性，合理節(jié)省投資成本。成為具有國內(nèi)先進(jìn)水平的安全化、智能化、數(shù)字化的基礎(chǔ)平臺，以達(dá)到資源共享、方便安全生產(chǎn)管理的目的。
1.3.2設(shè)計(jì)依據(jù)
（一）系統(tǒng)實(shí)施所涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等必須符合中華人民共和國有關(guān)條例及規(guī)范，包括但不限于：
《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010；
《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》GB50348-2004；
《出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50396-2007；
《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343-2012；
《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》GB/T 21431-2015；
《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074-2014；
《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-2014；
二、綜合雷電防護(hù)方案實(shí)施
2.1 雷電臨近預(yù)警系統(tǒng)
雷電預(yù)警系統(tǒng)是目前公認(rèn)的能預(yù)防雷擊傷亡與災(zāi)害最有效的措施之一。不同區(qū)域的石油化工單位每年的雷雨季節(jié)稍有差別，生產(chǎn)安排往往因雷電侵害遭受到了不同程度的影響，提前預(yù)知及響應(yīng)機(jī)制顯得尤為重要。以蜂窩狀的多點(diǎn)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行布局，使廠區(qū)不但提早知道雷電侵襲，還能通過后臺分析得知雷電來襲具體方向，真正做到實(shí)時監(jiān)控、有針對性的預(yù)防雷擊侵害。
“雷電預(yù)警”的基本定義是：在雷擊發(fā)生之前的10～30分鐘左右發(fā)出警報(bào)，提醒或告知管理人員，及時采取適當(dāng)?shù)拇胧┍芾住?
雷電預(yù)警系統(tǒng)的作用：
（1）提醒野外作業(yè)人員及時停止或暫停室外作業(yè)，進(jìn)屋避雷，防止雷擊傷害；
（2）對某些可能造成重大危害的作業(yè)，雷擊前及時采取適當(dāng)措施，防止重大雷擊事故發(fā)生。比如：易燃易爆場所的室外作業(yè)，此時必須停止或是暫停。
（3）就是采取一種線路隔離雷電的防護(hù)措施，對一些重要設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。
中為防雷雷電預(yù)警系統(tǒng)是一款集大氣電場監(jiān)測、雷電臨近預(yù)警等諸多功能于一體的硬、軟件高度集成的系統(tǒng)。產(chǎn)品一方面，設(shè)備兼具獨(dú)立的風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、磁通量、納聲，六大外部傳感器接口，通過監(jiān)測到的大氣環(huán)境中可能影響雷云運(yùn)動方向和速度的綜合數(shù)據(jù)，疊加到預(yù)警數(shù)據(jù)上，使所監(jiān)測的雷云信息更加實(shí)時準(zhǔn)確。另一方面，設(shè)備同時兼具外部聲光報(bào)警器及斷路器電操機(jī)構(gòu)接口。通過外部聲光報(bào)警器，擴(kuò)大報(bào)警范圍，及時做好雷電防護(hù)；同時與斷路器電操機(jī)構(gòu)聯(lián)動，將重要設(shè)備的供電系統(tǒng)電源切斷或切換至直流供電，當(dāng)預(yù)警解除后聯(lián)動切換至交流供電，第一時間做好保護(hù)設(shè)備的準(zhǔn)備。
2.1.1 預(yù)警系統(tǒng)安裝位置及硬件組成
本方案擬在廠區(qū)或加油站辦公屋頂安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)，雷電預(yù)警系統(tǒng)由：雷電預(yù)警設(shè)備、電腦及雷電預(yù)警系統(tǒng)軟件等組成。
雷電預(yù)警系統(tǒng)控制主機(jī)
雷電預(yù)警系統(tǒng)控制主機(jī)與預(yù)警器探頭采取一體式安裝，附加太陽能電池板、太陽能電池供電，無需外部接線供電；
預(yù)警設(shè)備
初定將預(yù)警設(shè)備安裝于辦公樓頂或周邊空曠的平地上，應(yīng)在安裝點(diǎn)預(yù)先做好底座安裝基礎(chǔ)，要求為：底座安裝環(huán)境1平方米水泥臺，高30cm。
通信模塊
預(yù)警系統(tǒng)控制主機(jī)內(nèi)置通信模塊，通信模塊必須使用G網(wǎng)的手機(jī)SIM卡。手機(jī)卡必須帶有至少50M上網(wǎng)流量，并確保安裝點(diǎn)范圍內(nèi)有良好的移動手機(jī)信號。手機(jī)卡的提供方由雙方協(xié)商而定 (為了避免產(chǎn)生漫游費(fèi)用宜使用本地卡)
終端電腦
擬在辦公樓控制室設(shè)置電腦，要求該電腦必須能夠連接因特網(wǎng)。
雷電預(yù)警系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
1.工作電壓：12VDC
2.配備電池：鉛酸電池12V/65Ah
3.待機(jī)功耗：0.5W（無數(shù)據(jù)通信）
4.工作功耗：2W（有數(shù)據(jù)通信）
5.數(shù)據(jù)通信接口：GPRS
6.探頭直徑：218mm
7.支撐桿直徑：60mm
8.支撐桿高度：1.5m（可定制）
9.電場探測強(qiáng)度范圍：-50kV～+50kV /m
10.預(yù)警范圍：0～15km
11.工作溫度：-20℃～60℃
12.工作濕度：20%～90%（控制主機(jī)）
13.防塵防水等級：IP65（探頭），IP65（控制主機(jī)）
2.1.2雷電預(yù)警控制軟件
雷電預(yù)警控制軟件系統(tǒng)主要包括時間管理、歷史預(yù)覽、報(bào)警數(shù)據(jù)查詢和地理信息監(jiān)控、預(yù)警點(diǎn)的群組等功能。當(dāng)聯(lián)機(jī)運(yùn)行后，即可在主窗口實(shí)時顯示當(dāng)前的電場強(qiáng)度，各個預(yù)警點(diǎn)的工作狀態(tài)并在軟件界面上對當(dāng)天的電場情況進(jìn)行預(yù)覽顯示。
（1）根據(jù)安裝雷電預(yù)警探測頭的地理信息位置，直觀的在地圖上標(biāo)出其位置信息和實(shí)時雷電預(yù)警信息。
（2）每月雷電預(yù)警查詢，根據(jù)探測頭或區(qū)域統(tǒng)計(jì)每月雷電預(yù)警信息。
（3）當(dāng)有預(yù)警發(fā)生時，矢量地圖自動將預(yù)警的點(diǎn)放在正中央，顯示預(yù)警等級且閃動。
2.2 雷電防護(hù)在線監(jiān)測系統(tǒng)
石化行業(yè)其供電部分一般分兩部分，一部分為電氣設(shè)備供電線路，其一般采用雙回路供電，兩段供電回路間采用母聯(lián)開關(guān)，正常情況下， 各自對自身負(fù)載供電，故障或檢修時，可切換母聯(lián)開關(guān)，采用一路對所有設(shè)備供電，因此其防雷保護(hù)需對兩個回路均安裝防雷保護(hù)器。另一部分為儀表供電線路，電氣供電線路將電源送到儀表控制室，原后由儀表車間的人員進(jìn)行分配、布線，給各個控制柜及現(xiàn)場儀表供電。
系統(tǒng)在各配電箱均設(shè)有智能SPD，通過通訊主機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)控制，SPD設(shè)有三級防護(hù)，保證庫區(qū)內(nèi)部供電正常，保證設(shè)備可靠運(yùn)行。中為智能雷電防護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)可知、可測、可控, 通過采集數(shù)據(jù)與監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過增強(qiáng)型RS485(TD490雙向通信)總線傳輸?shù)郊锌刂破鳎摷锌刂破髯鳛樽诱具M(jìn)行局部監(jiān)控；子站數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾碇行牡谋O(jiān)控管理平臺，實(shí)現(xiàn)“集中管理、分散控制”監(jiān)控方式。通過對電涌保護(hù)器SPD微安級漏流、雷擊沖擊電流強(qiáng)度的準(zhǔn)確檢測，實(shí)現(xiàn)SPD劣化過程、使用壽命的實(shí)時監(jiān)測和失效報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)雷電保護(hù)的安全性，降低運(yùn)行維護(hù)的成本，提高維護(hù)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
2.2.1 系統(tǒng)硬件組成
智能浪涌監(jiān)控系統(tǒng)主要由智能 SPD、SPD專用外置后備保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集終端、監(jiān)控中心四部分組成。
（1）智能 SPD 位于各配電箱柜中（具體配置詳見配電系統(tǒng)圖），其通過兼容RS485總線協(xié)議與數(shù)據(jù)采集終端通信。
（2）SPD專用外置后備保護(hù)器，能夠檢測后備保護(hù)器開合閘狀態(tài)，可通過上位機(jī)軟件實(shí)時監(jiān)控，并進(jìn)行開閘報(bào)警。
（3）數(shù)據(jù)采集終端設(shè)置于臨近配電間，采用35毫米卡軌式安裝，采用12V電源供電。對智能SPD的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，單一通信回路，長度不超過1000米，同一回路中，連接SPD數(shù)量不應(yīng)超過25套，數(shù)據(jù)采集終端通過以GPRS或TCP/IP方式與監(jiān)控中心通信。
（4）監(jiān)控中心應(yīng)包括：監(jiān)控主機(jī)、服務(wù)器、報(bào)警裝置等設(shè)備。
2.2.2 系統(tǒng)軟件功能
（1）遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測功能：對接入系統(tǒng)中所有智能SPD的信息進(jìn)行實(shí)時采集、集中監(jiān)測；包括每一個模塊的插入、拔出、運(yùn)行狀態(tài)、通信狀態(tài)、故障事件和壽命劣化程度，都可在監(jiān)測界面上識別。
（2）劣化可知：系統(tǒng)可以檢測浪涌保護(hù)器（SPD）微安級純阻性漏電流，判斷漏電流是否超限，通過內(nèi)部計(jì)算分析，達(dá)到對劣化、提前預(yù)知、報(bào)警的目的，當(dāng)漏電流超過限定值時，系統(tǒng)可通過聲、光等形式報(bào)警，并對故障進(jìn)行記錄。
（3）雷電流信息記錄：可實(shí)時記錄每臺SPD的雷擊數(shù)據(jù)，包括雷擊次數(shù)、時間、峰值、極性等數(shù)據(jù)。
（4）雷電浪涌情況查詢：系統(tǒng)自動檢測雷擊浪涌強(qiáng)度和發(fā)生時間，可以通過監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行查詢。
（5）故障報(bào)警：報(bào)警內(nèi)容包括熱脫扣、專用后備保護(hù)器脫扣、壽命到、模塊非法拔出等，監(jiān)控主機(jī)通過聲、光等方式發(fā)出報(bào)警信號，并對故障進(jìn)行記錄。
（6）SPD參數(shù)調(diào)整：通過軟件系統(tǒng)可對智能SPD的通訊參數(shù)進(jìn)行調(diào)整設(shè)置。在系統(tǒng)中存儲所有SPD的參數(shù)定值，選定操作對象后，系統(tǒng)即提供相應(yīng)對象的參數(shù)定值的當(dāng)前設(shè)置。
（7）歷史記錄和信息查詢：系統(tǒng)將所有信息記錄存儲，生成報(bào)表，用戶通過監(jiān)控主機(jī)可以自動查詢每臺在線 SPD 的信息，包括運(yùn)行狀況、故障信息、安裝位置、維護(hù)記錄等。
（8）統(tǒng)計(jì)報(bào)表及打印功能：系統(tǒng)可生成各個設(shè)備的故障據(jù)統(tǒng)計(jì)表、事件記錄表等；所有報(bào)表支持打印輸出，可導(dǎo)出Excel格式的文檔進(jìn)行保存，方便進(jìn)行管理存檔。
（9）圖形化數(shù)字化管理：界面清晰、操作便捷、功能完備，可模擬每臺SPD空間位置。
（10）操作安全防護(hù)：操作員分為四級，超級管理員、大區(qū)管理員、小區(qū)管理員和普通用戶。不同級別的管理員登陸系統(tǒng)后，可操作的內(nèi)容不同。大區(qū)管理員可為小區(qū)管理員分配賬號和可管理的SPD，不同管理員登陸后，只看到自己管理范圍內(nèi)的SPD設(shè)備。
2.3信號防雷器
作為石化行業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)大腦和眼睛的DCS系統(tǒng)中，突然出現(xiàn)因?yàn)槟硞€環(huán)節(jié)的防雷保護(hù)器件損壞而造成信號線路短路是極其危險(xiǎn)的，大面積連鎖設(shè)備停工、剎車、癱瘓，導(dǎo)致大量生產(chǎn)原料報(bào)廢,給國家經(jīng)濟(jì)帶來了不可估量的損失!
DCS系統(tǒng)中的傳感器和變送器屬于重要設(shè)備信號,每一條信息都指導(dǎo)著生產(chǎn)的進(jìn)度，當(dāng)雷電侵襲時，防雷保護(hù)器件雖然保護(hù)了傳感器和變送器的安全，但被過高的能量擊壞后自身出現(xiàn)了兩個致命的缺陷。
（1）防雷保護(hù)器件串聯(lián)在線路中，一旦損壞信號不能通過！
（2）防雷保護(hù)器件自身損壞后造成內(nèi)部電路形成短路狀態(tài)，造成連鎖設(shè)備相繼停車！
信號防雷保護(hù)器的核心器件-TVS管，損壞時呈短路狀態(tài)，信號不能向下傳輸，極易造成DCS系統(tǒng)誤停車事故!
中為防雷對防雷器的核心器件-TVS管采用特殊封裝工藝，使用稀有金屬銦合金焊料，超聲堆焊接，使熱量進(jìn)行匯聚，實(shí)現(xiàn)了安全脫扣切斷TVS電路。脫扣機(jī)構(gòu)聯(lián)動遙信干接點(diǎn)輸出，信號不間斷傳輸，對DCS系統(tǒng)極為重要！
2.4雷電信息記錄
雷電峰值記錄儀服務(wù)于儲油罐、鐵塔接地處監(jiān)測點(diǎn)，對雷電流不同感應(yīng)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)有雷電流產(chǎn)生，罐底、鐵塔接地處的雷電峰值記錄儀進(jìn)行信號采集，信號采集完畢將此信息發(fā)送至終端。
罐底的雷電峰值記錄儀主要針對地勢較低處的對地泄放雷電流和部分感應(yīng)雷電流，對泄放雷電流在不同灌區(qū)的分布進(jìn)行有針對性的信息收集。
