广东中为智能防雷技术有限公司
石油化工智慧防雷解决方案！
一、项目概况
1.1项目概述
了解一个行业特点，才能根据特殊要求制定解决方案，石化行业生产工艺复杂，过程控制多样化，导致防雷保护相对其他行来说相对复杂。石化行业特点是易燃烧、易爆炸、易蒸发、易产生静电、易受热膨胀、易流动扩散、易突沸。随着科学技术的发展，战争的形式发生了重大改变。世界各国都在积极推进军队的机械化和信息化建设，军队油库油料供应系统的建设成为军队建设的重要组成部分，对应的军队油库以及加油站等化工行业的防雷也渐渐成为其不可或缺的一部分。
1.2雷电防护范围
1.2.1保护信号传输 (ZVS-ICS24系列信号防雷保护器)
石化行业其过程控制现在主要存在以下三程控制系统：
1) PLC控制系统
2) DCS控制系统
3) FCS控制系统
对于三种控制系统其防雷保护, 无论是PLC控制系统还是DCS、FCS控制系统，其I/O模块及现场仪表的保护均只与过程控制仪表的类型、电压、所处环境有关，与控制系统本身无关。对于三种控制系统其I/O模块主要有四种：AI、AO、DI、DO四种信号。
1.2.2保护供电传输 (SPD专用后备保护器配合电源防雷保护器)
石化行业其供电部分一般分两部分，一部分为电气设备供电线路，其一般采用双回路供电，两段供电回路间采用母联开关，正常情况下， 各自对自身负载供电，故障或检修时，可切换母联开关，采用一路对所有设备供电，因此其防雷保护需对两个回路均安装防雷保护器。另一部分为仪表供电线路，电气供电线路将电源送到仪表控制室，原后由仪表车间的人员进行分配、布线，给各个控制柜及现场仪表供电。
1.2.3厂区区域雷电防护(ZVD雷电临近预警系统)
不同区域的石油化工单位每年的雷雨季节稍有差别，生产安排往往因雷电侵害遭受到了不同程度的影响，提前预知及响应机制显得尤为重要。以蜂窝状的多点预警监控系统进行布局，使厂区不但提早知道雷电侵袭，还能通过后台分析得知雷电来袭具体方向，真正做到实时监控、有针对性的预防雷击侵害。
1.2.4罐区、铁塔及厂区外设备雷击分析(ZVT-QD雷电峰值记录仪)
雷电数据记录反馈系统中的物理层设备与后台软件平台共同实现储油罐底部接地极、厂区外部设备、铁塔接地极等雷电流的监测、传输并记录储油罐遭受雷击的时间、雷电流峰值、雷电流走向等重要雷电参数，为储油罐区、厂区外部设备、铁塔的雷电防护提供第一手现场资料，同时为整体雷电防护方案的制定和防护效果的检验提供有效的现场数据。
1.3 综合雷电防护系统
系统特征一: 产品安全性
解决DCS系统防雷产品损坏造成信号短路，联动装置出现停车问题解决电源SPD起火防护、防雷保护持续有效问题
系统特征二: 数据追溯性
解决雷电事故发生的时间、地点、次数、雷电流大小数据记录
系统特征三: 产品管控性
对防雷系统雷电预警、雷电接闪、浪涌防护、接地电阻的状态进行查询
1.3.1系统组成
整个系统从体现安全第一、运行可靠、以人为本、功能实用、技术先进、经济合理、施工维修方便、可扩展等各方面考虑，充分满足项目建设的总体目标要求，并结合总体规划目标，按照统一规划、安全可靠、节能高效、分步实施的原则，使石油化工行业雷电防护系统具有良好的可扩展性、可升级性，合理节省投资成本。成为具有国内先进水平的安全化、智能化、数字化的基础平台，以达到资源共享、方便安全生产管理的目的。
1.3.2设计依据
（一）系统实施所涉及的技术标准和规范、产品标准和规范、工程标准和规范、验收标准和规范等必须符合中华人民共和国有关条例及规范，包括但不限于：
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004；
《出入口控制系统工程设计规范》GB50396-2007；
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2012；
《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T 21431-2015；
《石油库设计规范》GB50074-2014；
《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014；
二、综合雷电防护方案实施
2.1 雷电临近预警系统
雷电预警系统是目前公认的能预防雷击伤亡与灾害最有效的措施之一。不同区域的石油化工单位每年的雷雨季节稍有差别，生产安排往往因雷电侵害遭受到了不同程度的影响，提前预知及响应机制显得尤为重要。以蜂窝状的多点预警监控系统进行布局，使厂区不但提早知道雷电侵袭，还能通过后台分析得知雷电来袭具体方向，真正做到实时监控、有针对性的预防雷击侵害。
“雷电预警”的基本定义是：在雷击发生之前的10～30分钟左右发出警报，提醒或告知管理人员，及时采取适当的措施避雷。
雷电预警系统的作用：
（1）提醒野外作业人员及时停止或暂停室外作业，进屋避雷，防止雷击伤害；
（2）对某些可能造成重大危害的作业，雷击前及时采取适当措施，防止重大雷击事故发生。比如：易燃易爆场所的室外作业，此时必须停止或是暂停。
（3）就是采取一种线路隔离雷电的防护措施，对一些重要设备进行保护。
中为防雷雷电预警系统是一款集大气电场监测、雷电临近预警等诸多功能于一体的硬、软件高度集成的系统。产品一方面，设备兼具独立的风向、风速、温度、湿度、磁通量、纳声，六大外部传感器接口，通过监测到的大气环境中可能影响雷云运动方向和速度的综合数据，叠加到预警数据上，使所监测的雷云信息更加实时准确。另一方面，设备同时兼具外部声光报警器及断路器电操机构接口。通过外部声光报警器，扩大报警范围，及时做好雷电防护；同时与断路器电操机构联动，将重要设备的供电系统电源切断或切换至直流供电，当预警解除后联动切换至交流供电，第一时间做好保护设备的准备。
2.1.1 预警系统安装位置及硬件组成
本方案拟在厂区或加油站办公屋顶安装雷电预警系统，雷电预警系统由：雷电预警设备、电脑及雷电预警系统软件等组成。
雷电预警系统控制主机
雷电预警系统控制主机与预警器探头采取一体式安装，附加太阳能电池板、太阳能电池供电，无需外部接线供电；
预警设备
初定将预警设备安装于办公楼顶或周边空旷的平地上，应在安装点预先做好底座安装基础，要求为：底座安装环境1平方米水泥台，高30cm。
通信模块
预警系统控制主机内置通信模块，通信模块必须使用G网的手机SIM卡。手机卡必须带有至少50M上网流量，并确保安装点范围内有良好的移动手机信号。手机卡的提供方由双方协商而定 (为了避免产生漫游费用宜使用本地卡)
终端电脑
拟在办公楼控制室设置电脑，要求该电脑必须能够连接因特网。
雷电预警系统主要技术参数
1.工作电压：12VDC
2.配备电池：铅酸电池12V/65Ah
3.待机功耗：0.5W（无数据通信）
4.工作功耗：2W（有数据通信）
5.数据通信接口：GPRS
6.探头直径：218mm
7.支撑杆直径：60mm
8.支撑杆高度：1.5m（可定制）
9.电场探测强度范围：-50kV～+50kV /m
10.预警范围：0～15km
11.工作温度：-20℃～60℃
12.工作湿度：20%～90%（控制主机）
13.防尘防水等级：IP65（探头），IP65（控制主机）
2.1.2雷电预警控制软件
雷电预警控制软件系统主要包括时间管理、历史预览、报警数据查询和地理信息监控、预警点的群组等功能。当联机运行后，即可在主窗口实时显示当前的电场强度，各个预警点的工作状态并在软件界面上对当天的电场情况进行预览显示。
（1）根据安装雷电预警探测头的地理信息位置，直观的在地图上标出其位置信息和实时雷电预警信息。
（2）每月雷电预警查询，根据探测头或区域统计每月雷电预警信息。
（3）当有预警发生时，矢量地图自动将预警的点放在正中央，显示预警等级且闪动。
2.2 雷电防护在线监测系统
石化行业其供电部分一般分两部分，一部分为电气设备供电线路，其一般采用双回路供电，两段供电回路间采用母联开关，正常情况下， 各自对自身负载供电，故障或检修时，可切换母联开关，采用一路对所有设备供电，因此其防雷保护需对两个回路均安装防雷保护器。另一部分为仪表供电线路，电气供电线路将电源送到仪表控制室，原后由仪表车间的人员进行分配、布线，给各个控制柜及现场仪表供电。
系统在各配电箱均设有智能SPD，通过通讯主机将数据传输至上位机控制，SPD设有三级防护，保证库区内部供电正常，保证设备可靠运行。中为智能雷电防护监控系统实现了系统可知、可测、可控, 通过采集数据与监控系统，现场数据通过增强型RS485(TD490双向通信)总线传输到集中控制器，该集中控制器作为子站进行局部监控；子站数据通过Internet网络传输到管理中心的监控管理平台，实现“集中管理、分散控制”监控方式。通过对电涌保护器SPD微安级漏流、雷击冲击电流强度的准确检测，实现SPD劣化过程、使用寿命的实时监测和失效报警，从而实现雷电保护的安全性，降低运行维护的成本，提高维护的智能化、网络化。
2.2.1 系统硬件组成
智能浪涌监控系统主要由智能 SPD、SPD专用外置后备保护器、数据采集终端、监控中心四部分组成。
（1）智能 SPD 位于各配电箱柜中（具体配置详见配电系统图），其通过兼容RS485总线协议与数据采集终端通信。
（2）SPD专用外置后备保护器，能够检测后备保护器开合闸状态，可通过上位机软件实时监控，并进行开闸报警。
（3）数据采集终端设置于临近配电间，采用35毫米卡轨式安装，采用12V电源供电。对智能SPD的数据进行采集，单一通信回路，长度不超过1000米，同一回路中，连接SPD数量不应超过25套，数据采集终端通过以GPRS或TCP/IP方式与监控中心通信。
（4）监控中心应包括：监控主机、服务器、报警装置等设备。
2.2.2 系统软件功能
（1）远程实时监测功能：对接入系统中所有智能SPD的信息进行实时采集、集中监测；包括每一个模块的插入、拔出、运行状态、通信状态、故障事件和寿命劣化程度，都可在监测界面上识别。
（2）劣化可知：系统可以检测浪涌保护器（SPD）微安级纯阻性漏电流，判断漏电流是否超限，通过内部计算分析，达到对劣化、提前预知、报警的目的，当漏电流超过限定值时，系统可通过声、光等形式报警，并对故障进行记录。
（3）雷电流信息记录：可实时记录每台SPD的雷击数据，包括雷击次数、时间、峰值、极性等数据。
（4）雷电浪涌情况查询：系统自动检测雷击浪涌强度和发生时间，可以通过监控主机进行查询。
（5）故障报警：报警内容包括热脱扣、专用后备保护器脱扣、寿命到、模块非法拔出等，监控主机通过声、光等方式发出报警信号，并对故障进行记录。
（6）SPD参数调整：通过软件系统可对智能SPD的通讯参数进行调整设置。在系统中存储所有SPD的参数定值，选定操作对象后，系统即提供相应对象的参数定值的当前设置。
（7）历史记录和信息查询：系统将所有信息记录存储，生成报表，用户通过监控主机可以自动查询每台在线 SPD 的信息，包括运行状况、故障信息、安装位置、维护记录等。
（8）统计报表及打印功能：系统可生成各个设备的故障据统计表、事件记录表等；所有报表支持打印输出，可导出Excel格式的文档进行保存，方便进行管理存档。
（9）图形化数字化管理：界面清晰、操作便捷、功能完备，可模拟每台SPD空间位置。
（10）操作安全防护：操作员分为四级，超级管理员、大区管理员、小区管理员和普通用户。不同级别的管理员登陆系统后，可操作的内容不同。大区管理员可为小区管理员分配账号和可管理的SPD，不同管理员登陆后，只看到自己管理范围内的SPD设备。
2.3信号防雷器
作为石化行业生产系统大脑和眼睛的DCS系统中，突然出现因为某个环节的防雷保护器件损坏而造成信号线路短路是极其危险的，大面积连锁设备停工、刹车、瘫痪，导致大量生产原料报废,给国家经济带来了不可估量的损失!
DCS系统中的传感器和变送器属于重要设备信号,每一条信息都指导着生产的进度，当雷电侵袭时，防雷保护器件虽然保护了传感器和变送器的安全，但被过高的能量击坏后自身出现了两个致命的缺陷。
（1）防雷保护器件串联在线路中，一旦损坏信号不能通过！
（2）防雷保护器件自身损坏后造成内部电路形成短路状态，造成连锁设备相继停车！
信号防雷保护器的核心器件-TVS管，损坏时呈短路状态，信号不能向下传输，极易造成DCS系统误停车事故!
中为防雷对防雷器的核心器件-TVS管采用特殊封装工艺，使用稀有金属铟合金焊料，超声堆焊接，使热量进行汇聚，实现了安全脱扣切断TVS电路。脱扣机构联动遥信干接点输出，信号不间断传输，对DCS系统极为重要！
2.4雷电信息记录
雷电峰值记录仪服务于储油罐、铁塔接地处监测点，对雷电流不同感应区域进行监测。当有雷电流产生，罐底、铁塔接地处的雷电峰值记录仪进行信号采集，信号采集完毕将此信息发送至终端。
罐底的雷电峰值记录仪主要针对地势较低处的对地泄放雷电流和部分感应雷电流，对泄放雷电流在不同灌区的分布进行有针对性的信息收集。
