一、前言
雷電是一種自然放電現(xiàn)象，它具有極大的破壞力，對(duì)人類的生命、財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的危害。自從人類進(jìn)入到電氣化時(shí)代以后，雷電的破壞由以直擊雷擊毀人和物為主，發(fā)展到以通過(guò)金屬線傳輸雷電波破壞電氣設(shè)備為主。隨著近年來(lái)電子技術(shù)的飛速發(fā)展,人類對(duì)電氣設(shè)備尤其是計(jì)算機(jī)設(shè)備的依賴越來(lái)越嚴(yán)重，同時(shí)電子元器件的微型化、集成化程度越來(lái)越高，而這些高精度的微電子設(shè)備內(nèi)置大量的cmos半導(dǎo)體集成模塊，導(dǎo)致過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)能力極其脆弱。（美國(guó)通用研究公司提供磁場(chǎng)脈沖超過(guò)0.07高斯，就可引起計(jì)算失效；磁場(chǎng)脈沖超過(guò)2.4高斯就可以引起集成電路永久性損壞。）結(jié)果是各類電子設(shè)備的耐過(guò)電壓能力下降，遭雷電和過(guò)電壓破壞的比例呈不斷上升的趨勢(shì)，對(duì)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因雷害造成的損失高達(dá)十億美元以上。
發(fā)電廠的通信系統(tǒng)、mis系統(tǒng)、dcs系統(tǒng)是對(duì)雷電分敏感的弱電子設(shè)備，特別是dcs系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)電廠的正常生產(chǎn)。今年造成300億美元損失的美加大停電最初的起因就是雷擊。由于有了這樣深刻的教訓(xùn)，我國(guó)電力系統(tǒng)對(duì)雷電防護(hù)更加關(guān)注了。電力系統(tǒng)相關(guān)部門也正在采取更完善防護(hù)措施。
發(fā)電廠的廠房屬國(guó)家級(jí)二類防雷建筑物，一般來(lái)說(shuō)，在建廠時(shí)已經(jīng)具備依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50057-94設(shè)計(jì)的直接雷擊防護(hù)措施，而且接地系統(tǒng)都做得很完善。但是對(duì)于內(nèi)部的設(shè)備防雷目前還沒(méi)有做到非常系統(tǒng)的防護(hù)。

二、一般防雷理論
2.1雷電侵入的途徑

雷電對(duì)電氣設(shè)備的影響，主要由以下四個(gè)方面造成：
1.直擊雷直擊雷蘊(yùn)含極大的能量，電壓峰值可達(dá)5000kv，具有極大的破壞力。如建筑物直接被雷電擊中，巨大的雷電流沿引下線入地，會(huì)造成以下三種影響：
1．巨大的雷電流在數(shù)微秒時(shí)間內(nèi)流下地，使地電位迅速抬高，造成反擊事故，危害人身和設(shè)備安全。
2．雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，在電源線和信號(hào)線上感應(yīng)極高的脈沖電壓。
3．雷電流流經(jīng)電氣設(shè)備產(chǎn)生極高的熱量，造成火災(zāi)或爆炸事故。
2.傳導(dǎo)雷遠(yuǎn)處的雷電擊中線路或因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的極高電壓，由室外電源線路和通信線路傳至建筑物內(nèi)，損壞電氣設(shè)備。
3.感應(yīng)雷云層之間的頻繁放電產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波，在電源線和信號(hào)線上感應(yīng)極高的脈沖電壓，峰值可達(dá)50kv。
4.開關(guān)過(guò)電壓供電系統(tǒng)中的電感性和電容性負(fù)載開啟或斷開、地極短路、電源線路短路等，都能在電源線路上產(chǎn)生高壓脈沖，其脈沖電壓可達(dá)到線電壓的3.5倍，從而損壞設(shè)備。破壞效果與雷擊類似。
2.2完善的雷電保護(hù)系統(tǒng)

完善的雷電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下：
那么概括的說(shuō)，當(dāng)今電子設(shè)備的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等電位和過(guò)電壓保護(hù)五種方法。
a.分流利用避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)等將雷電流沿引下線安全地流入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設(shè)備上。
b.屏蔽計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有的金屬導(dǎo)線,包括電力電纜、通信電纜和信號(hào)線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽，在機(jī)房建設(shè)中，利用建筑物鋼筋網(wǎng)和其他金屬材料，使機(jī)房形成一個(gè)屏蔽籠。用以防止外來(lái)電磁波（含雷電的電磁波和靜電感應(yīng)）干擾機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備。
c.等電位連接將機(jī)房?jī)?nèi)所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設(shè)備外殼等金屬構(gòu)件進(jìn)行電氣連接。
d.接地在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為保證其穩(wěn)定可靠的工作、保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和人身安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，需要一個(gè)良好的接地系統(tǒng)。接地和等電位連接方式。
e.過(guò)電壓保護(hù)
在電子設(shè)備的信號(hào)線、電源線上安裝相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)器，利用其非線性效應(yīng)，將線路上過(guò)高的脈沖電壓濾除，保護(hù)設(shè)備不被過(guò)電壓破壞。主要的保護(hù)器件為氧化鋅壓敏電阻、二極或三極放電管、快速箝位二極管等，根據(jù)需要進(jìn)行組合，形成完整的防雷保護(hù)器。
2.3防雷分區(qū)

根據(jù)iec1312-1雷電電磁脈沖的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的防雷保護(hù)區(qū)分為四個(gè)區(qū)域，各區(qū)交界處應(yīng)作相應(yīng)的防雷處理。各區(qū)劃分如下：
lpz0a區(qū)：
直擊雷作用區(qū)，處于建筑物避雷針系統(tǒng)保護(hù)區(qū)以外的區(qū)域，由于本區(qū)內(nèi)所有物體均有可能遭受直接雷擊，并可能導(dǎo)走全部雷電流；另外本區(qū)能所有物體均處于雷電電磁場(chǎng)最強(qiáng)處，故對(duì)于雷電的感應(yīng)最強(qiáng)。

lpz0b區(qū)：
感應(yīng)雷主作用區(qū)，處于建筑物避雷針系統(tǒng)保護(hù)區(qū)內(nèi)，但未經(jīng)空間首次電磁屏蔽，雷電作用電磁場(chǎng)并不衰減，處于此空間的所用可導(dǎo)電物體均可感應(yīng)較強(qiáng)雷電流的區(qū)域。
lpz1區(qū)：
建筑物屏蔽區(qū)，本區(qū)內(nèi)各物體不可能遭受直擊雷，流往各導(dǎo)體的雷電流比0b區(qū)進(jìn)一步減小，本區(qū)內(nèi)電磁場(chǎng)也可能會(huì)衰減，取決于建筑物的屏蔽措施。
lpz2區(qū)：
房間屏蔽區(qū)，對(duì)于機(jī)房所處空間，應(yīng)采用屏蔽措施，以進(jìn)一步減小空間電磁場(chǎng)的干擾。
當(dāng)金屬導(dǎo)線（電源線、信號(hào)線等）穿越不同的保護(hù)分區(qū)時(shí)，因電磁感應(yīng)的作用，會(huì)產(chǎn)生較高的過(guò)電壓，影響室內(nèi)設(shè)備的安全。因此，需安裝相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)器，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。在不同的保護(hù)分區(qū)，所采用的防雷器級(jí)別是不同的。同時(shí)，需要作相應(yīng)的等電位處理。
進(jìn)入建筑物大樓的電源線和通訊線應(yīng)在lpz0與lpz1、lpz1與lpz2區(qū)交界處，以及終端設(shè)備的前端根據(jù)iec1312——雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，安裝上obo之不同類別的電源類spd，以及通訊網(wǎng)絡(luò)類spd(如圖2)。(spd瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)器)，spd是用以防護(hù)電子設(shè)備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導(dǎo)電涌過(guò)電壓的有效手段。

三、dcs系統(tǒng)防雷接地方案

　dcs為分散控制系統(tǒng)的英文（totaldistributedcontrolsystem）簡(jiǎn)稱。指的是控制危險(xiǎn)分散、管理和顯示集中。　dcs分為三大部分，帶i/o板的控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)界面（hmi）。由i/o板通過(guò)端子板直接與生產(chǎn)過(guò)程相連，讀取傳感器來(lái)的信號(hào)。i/o板有幾種不同的類型，每一種i/o板都有相應(yīng)的端子板。
　　模擬量輸入，4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)板和用以讀取熱電偶的毫伏信號(hào)板；4-16個(gè)通道不等；
　　模擬量輸出，通常都是4-20毫安的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，一般它的通道比較少，4-8個(gè)個(gè)通道；
　　開關(guān)量輸入；16-32個(gè)通道：
　　開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸入和輸出還分不同電壓等級(jí)的板，如直流24伏、125伏；交流220伏或115伏等；8-16個(gè)通道不等；
　　脈沖量輸入，用于采集速率的信號(hào)；4-8通道不等；
　　快速中斷輸入；
　　hart協(xié)議輸入板；