一、前言
雷電是一種自然放電現象，它具有極大的破壞力，對人類的生命、財產安全造成巨大的危害。自從人類進入到電氣化時代以后，雷電的破壞由以直擊雷擊毀人和物為主，發展到以通過金屬線傳輸雷電波破壞電氣設備為主。隨著近年來電子技術的飛速發展,人類對電氣設備尤其是計算機設備的依賴越來越嚴重，同時電子元器件的微型化、集成化程度越來越高，而這些高精度的微電子設備內置大量的cmos半導體集成模塊，導致過壓、過流保護能力極其脆弱。（美國通用研究公司提供磁場脈沖超過0.07高斯，就可引起計算失效；磁場脈沖超過2.4高斯就可以引起集成電路永久性損壞。）結果是各類電子設備的耐過電壓能力下降，遭雷電和過電壓破壞的比例呈不斷上升的趨勢，對設備與網絡的的安全運行造成嚴重威脅。據統計，全世界每年因雷害造成的損失高達十億美元以上。
發電廠的通信系統、mis系統、dcs系統是對雷電分敏感的弱電子設備，特別是dcs系統如果出現故障，會嚴重影響發電廠的正常生產。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，我國電力系統對雷電防護更加關注了。電力系統相關部門也正在采取更完善防護措施。
發電廠的廠房屬國家級二類防雷建筑物，一般來說，在建廠時已經具備依據《建筑物防雷設計規范》gb50057-94設計的直接雷擊防護措施，而且接地系統都做得很完善。但是對于內部的設備防雷目前還沒有做到非常系統的防護。

二、一般防雷理論
2.1雷電侵入的途徑

雷電對電氣設備的影響，主要由以下四個方面造成：
1.直擊雷直擊雷蘊含極大的能量，電壓峰值可達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，會造成以下三種影響：
1．巨大的雷電流在數微秒時間內流下地，使地電位迅速抬高，造成反擊事故，危害人身和設備安全。
2．雷電流產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的脈沖電壓。
3．雷電流流經電氣設備產生極高的熱量，造成火災或爆炸事故。
2.傳導雷遠處的雷電擊中線路或因電磁感應產生的極高電壓，由室外電源線路和通信線路傳至建筑物內，損壞電氣設備。
3.感應雷云層之間的頻繁放電產生強大的電磁波，在電源線和信號線上感應極高的脈沖電壓，峰值可達50kv。
4.開關過電壓供電系統中的電感性和電容性負載開啟或斷開、地極短路、電源線路短路等，都能在電源線路上產生高壓脈沖，其脈沖電壓可達到線電壓的3.5倍，從而損壞設備。破壞效果與雷擊類似。
2.2完善的雷電保護系統

完善的雷電保護系統設計結構如下：
那么概括的說，當今電子設備的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等電位和過電壓保護五種方法。
a.分流利用避雷針、避雷帶或避雷網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備上。
b.屏蔽計算機系統所有的金屬導線,包括電力電纜、通信電纜和信號線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽，在機房建設中，利用建筑物鋼筋網和其他金屬材料，使機房形成一個屏蔽籠。用以防止外來電磁波（含雷電的電磁波和靜電感應）干擾機房內設備。
c.等電位連接將機房內所有金屬物體，包括電纜屏蔽層、金屬管道、金屬門窗、設備外殼等金屬構件進行電氣連接。
d.接地在計算機網絡系統中，為保證其穩定可靠的工作、保護計算機網絡設備和人身安全，解決環境電磁干擾及靜電危害，需要一個良好的接地系統。接地和等電位連接方式。
e.過電壓保護
在電子設備的信號線、電源線上安裝相應的過電壓保護器，利用其非線性效應，將線路上過高的脈沖電壓濾除，保護設備不被過電壓破壞。主要的保護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，根據需要進行組合，形成完整的防雷保護器。
2.3防雷分區

根據iec1312-1雷電電磁脈沖的防護標準，計算機系統的防雷保護區分為四個區域，各區交界處應作相應的防雷處理。各區劃分如下：
lpz0a區：
直擊雷作用區，處于建筑物避雷針系統保護區以外的區域，由于本區內所有物體均有可能遭受直接雷擊，并可能導走全部雷電流；另外本區能所有物體均處于雷電電磁場最強處，故對于雷電的感應最強。

lpz0b區：
感應雷主作用區，處于建筑物避雷針系統保護區內，但未經空間首次電磁屏蔽，雷電作用電磁場并不衰減，處于此空間的所用可導電物體均可感應較強雷電流的區域。
lpz1區：
建筑物屏蔽區，本區內各物體不可能遭受直擊雷，流往各導體的雷電流比0b區進一步減小，本區內電磁場也可能會衰減，取決于建筑物的屏蔽措施。
lpz2區：
房間屏蔽區，對于機房所處空間，應采用屏蔽措施，以進一步減小空間電磁場的干擾。
當金屬導線（電源線、信號線等）穿越不同的保護分區時，因電磁感應的作用，會產生較高的過電壓，影響室內設備的安全。因此，需安裝相應的過電壓保護器，對設備進行保護。在不同的保護分區，所采用的防雷器級別是不同的。同時，需要作相應的等電位處理。
進入建筑物大樓的電源線和通訊線應在lpz0與lpz1、lpz1與lpz2區交界處，以及終端設備的前端根據iec1312——雷電電磁脈沖防護標準，安裝上obo之不同類別的電源類spd，以及通訊網絡類spd(如圖2)。(spd瞬態過電壓保護器)，spd是用以防護電子設備遭受雷電閃擊及其它干擾造成的傳導電涌過電壓的有效手段。

三、dcs系統防雷接地方案

　dcs為分散控制系統的英文（totaldistributedcontrolsystem）簡稱。指的是控制危險分散、管理和顯示集中。　dcs分為三大部分，帶i/o板的控制器、通訊網絡和人機界面（hmi）。由i/o板通過端子板直接與生產過程相連，讀取傳感器來的信號。i/o板有幾種不同的類型，每一種i/o板都有相應的端子板。
　　模擬量輸入，4-20毫安的標準信號板和用以讀取熱電偶的毫伏信號板；4-16個通道不等；
　　模擬量輸出，通常都是4-20毫安的標準信號，一般它的通道比較少，4-8個個通道；
　　開關量輸入；16-32個通道：
　　開關量輸出，開關量輸入和輸出還分不同電壓等級的板，如直流24伏、125伏；交流220伏或115伏等；8-16個通道不等；
　　脈沖量輸入，用于采集速率的信號；4-8通道不等；
　　快速中斷輸入；
　　hart協議輸入板；