硫酸裝置防雷整改的實踐與探討

    １概述雷擊是“不可抗拒力”的十大自然災(zāi)害之一，具有高電壓、大電流、窄脈沖、不可預(yù)知等特點，給人類生命財產(chǎn)造成很大損失。特別是電子、信息、控制設(shè)備迅猛發(fā)展的３０年，它的成災(zāi)率更高、影響更廣、損失更巨大。所以雷災(zāi)是大家都要面對的一項重要課

    ２威頓雷災(zāi)情況
    威頓（中國）化工有限責任公司有２套４００ｋｔ／ａ硫磺制硫酸裝置。其中一期投產(chǎn)于２００３年７月，二期投產(chǎn)于２００５年９月。２套裝置均連續(xù)運行至今，其歷年雷災(zāi)情況如表１。

    一期ＤＣＳ熱電偶和熱電阻卡件容易遭雷擊，不排除這些卡件端子板防雷設(shè)計不好。從歷史看，弱電系統(tǒng)是在幾年一遇的暴雷情況下，雷害波及面才比較廣，但一般不會造成停車。有的年份即使打雷，—臺儀表也未損壞。
    二期則非常容易受雷雨天氣影響。特別是主風機隨機所配３臺與調(diào)速保護有關(guān)的進口儀表，幾乎遇雷必壞，并造成停車。當班人員不得不經(jīng)常冒著大雷大雨處理突發(fā)的緊急情況，設(shè)備和人員的安全風險都極大。這些進口儀表又比較昂貴，有時并沒有因其一發(fā)生損壞即采購新件更換，所以主風機又經(jīng)常處于手動和解除聯(lián)鎖下運行，設(shè)備運行缺乏安全保障，裝置也因風機速度不能自調(diào)而不停波動。總之，二期主風機儀表的雷災(zāi)問題成了整個裝置的一個心病。

    ３相關(guān)設(shè)計
    １）一期、二期裝置正南北向布置，為兩個約１２０ｍ正方形拼接成的長方形，海拔９０４￣９０７ｍ，年平均氣壓０．０９１１ＭＰａ，全年雷暴日５０ｄ。一期裝置總體比二期裝置高１．３米左右。
    ２）防雷設(shè)計。一期、二期裝置分別設(shè)置配電室，均為中低壓（６ｋＶ／０．４ｋＶ）共用一個配電室，６ｋＶ配電中性點不接地，０．４ｋＶ低壓配電系統(tǒng)采用三相五線制ＴＮ－Ｓ，均為工業(yè)用電二級負荷。一期低壓配電未配置抗浪涌保護器；現(xiàn)場進入ＤＣＳ通道共配置１０個左右隔離器，為熱電偶控制回路和電動執(zhí)行頭反饋信號所用。二期低壓配電五處設(shè)置了抗浪涌保護器；現(xiàn)場進入ＤＣＳ的模擬信號全部設(shè)置了隔離器。兩套裝置電氣部分設(shè)置了多個接地站，然后聯(lián)成接地網(wǎng)。
   ３）接地電阻值。表２是某次各接地站接地電阻檢測結(jié)果，其它頻次的檢測結(jié)果大同小異。

    裝置每年都請當?shù)貧庀蟛块T檢測防雷設(shè)施，均是合格的。４）信號電纜單層屏蔽，熱電偶補償導(dǎo)線沒有屏蔽。采用不帶屏蔽層的玻璃鋼橋架隨工藝管廊架空敷設(shè)。設(shè)計上要求儀表供電電纜與信號電纜相互隔開，實際上混裝的也不少。且隨著時間的推移，橋架中間的金屬隔板早已腐蝕成粉末。ＤＣＳ系統(tǒng)采用一點接地原則，接地電阻要求小于４ｆｌ，不與電氣接地相連。要求系統(tǒng)地樁與其他電氣地樁或避雷地樁之間的距離大于１５ｍ，實際是否做到不詳。４實踐中的困惑公司的雷擊損傷面雖然很廣，但較令大家頭疼的還是二期透平風機調(diào)速保護儀表的防雷問題，大家每每聞雷都惶惶不安。生產(chǎn)人員雖經(jīng)常反映訴求解決這一問題，但因種種原因拖成了“大案久案”。２０１１年公司專題會討論這一問題，雖然會上有不同意見和建議，但較終由筆者負責處理這一事務(wù)，
其實自己也是一頭霧水，不知先從哪人手：
    １）雷災(zāi)是世界性難題。雖有如“智能型大氣等離子避雷技術(shù)＂，在２００２年聯(lián)合國組織的國際發(fā)明博展會上，獲得國際發(fā)明持別金獎。但個人仍然認為，多少年來都沒有操作性強、適應(yīng)面廣、性價比高、具有突破性的防雷技術(shù)產(chǎn)生。
    ２）裝置都是專業(yè)設(shè)計院按規(guī)范設(shè)計，也是正規(guī)大型施工單位組織實施。設(shè)計或施工雖有差池但也不至于存在嚴重缺陷。即使有，設(shè)計選擇本來存在彈性，已施工的隱蔽工程也難以去査證，更難以證明是因它們而導(dǎo)致的雷災(zāi)問題。
    ３）筆者在接手該項工作以前，二期透平風機５０５調(diào)速器（９９０７－１６４）、超速保護器（ＶＯＩＴＨ／ＣＴＯ－Ｂ４５１０２）、電液轉(zhuǎn)換器（ＶＯＩＴＨ／ＤＳＧ－Ｂ０７１１２）等已經(jīng)做過防雷整改，增加了日本愛模公司的抗浪涌保護器（ＭＤ７ＳＴ、ＭＤＨＡ），直流供電回路和模擬信號回路均有，但似乎沒有起到任何防雷作用。
    ４）工程應(yīng)用上有各種防雷抗干擾的設(shè)計施工標準，比如國際電信聯(lián)盟標準（ＩＴＵ—ＴＫ．３９）、ＩＥＣ標準（ＩＥＣ６１６６２）、國家標準（ＧＢ５０３４３—２００４）、氣象行業(yè)標準（ＱＸ３—２０００）、行業(yè)標準（ＳＨ３０８１—２００３）．．？，是否選擇其中一個標準進行實施？以哪種標準中的哪些內(nèi)容為主進行選擇性實施？
    ５）無論哪種標準、各種實踐經(jīng)驗以及眾多廠家的產(chǎn)品及其工程應(yīng)用，基本都是圍繞等電位聯(lián)接、屏蔽技術(shù)、合理布線、防止反擊、防雷區(qū)劃分（ＬＰＺ）、電涌保護（ＳＰＤ）等等開展進行，措施繁多。有甚者如：在建筑物四邊墻內(nèi)安裝１．５ｍｍ厚鋼板屏蔽接地，控制室建筑物頂部采用網(wǎng)狀避雷網(wǎng)；采用雙層屏蔽電纜；弱電系統(tǒng)間采取等電位接地；盡量用金屬橋架，塑料橋架需要屏蔽層；弱電系統(tǒng)的電纜進室前盡量采用埋地方式；根據(jù)經(jīng)驗公式和假設(shè)計算建筑物和線纜遭直擊雷的可能性，評定雷電防護等級，以之實施專門的防雷工程．．．以上諸多我們基本都沒有那樣做。對一個已經(jīng)投人運行的裝置而言，要實現(xiàn)不僅僅成本巨大，有些推倒重來肯定也不可行。
    ６）—期、二期的煙囪為較高建筑物，高均約７９ｍ，兩煙囪相距７０ｍ。一期煙囪與干吸、轉(zhuǎn)化設(shè)施相鄰，二期煙囪與主風機房之間隔了焚硫、轉(zhuǎn)化和干吸設(shè)施。如果煙囪是較容易招引雷的話，無論直擊雷還是感應(yīng)雷，為什么較容易受傷的是二期主風機的調(diào)速保護儀表？一期煙囪的海拔高度比二期的還高１．３ｍ的，所有抗浪涌保護器又從未有動作。

    ５整改歷程及結(jié)果
    較終決定整改的地方還是選擇了接地，認為這個是重點、切實可行、性價比高、一舉多得，只不過根據(jù)實際情況作了因地制宜地處理。實施優(yōu)化接地措施后有效果但很有限，于是又圍繞煙囪優(yōu)化了其接閃器及接地，錢花的多卻幾乎無效。較后轉(zhuǎn)向只處理二期主風機的調(diào)速保護儀表抗浪涌器，沒想到一發(fā)即中，不僅“徹底”解決了二期主風機遇雷必跳這個心病，整個裝置防雷效果也有了根本性好轉(zhuǎn)，至今已經(jīng)“無雷災(zāi)”運行超過３年。

    ６討論
    １）花錢多不一定防雷效果好。本裝置如果按照高標準設(shè)計和實施防雷措施，花個幾百萬都是可能的，但不一定都有效，不排除有的還有反作用。
    ２）有學者對目前接地電阻儀測量的結(jié)果并不認可。如果接地電阻并不可測，或者是測量誤差極大，那就不能以接地電阻儀測量結(jié)果為主去評價防雷設(shè)施。
    ３）像煙囪這樣高聳的建筑物又與其它裝置緊密相聯(lián)，是否在防雷設(shè)計時保留一定的獨立性？如何保留？為了保護裝置，設(shè)計時到底是選擇主動招惹雷還是盡量躲避雷，值得業(yè)界思考。
    ４）與防雷有關(guān)的闡述很多，有的很權(quán)威，有的內(nèi)容要求很苛刻，看起來都很有道理，但哪些較有用、哪些較適合自己卻很難辨別，不排除還有許許多多的混淆視聽者。威頓公司自制的抗浪涌保護電路也只不過用了幾個常規(guī)電容和雙向鉗位二極管，５０５調(diào)速器的輸出一套，二期主風機現(xiàn)場柜一套，當然也說不定真正起作用的還是其中的某一個元件。
    ５）從威頓公司與雷作斗爭的歷程說明，復(fù)雜的東西要簡化有時是很難的，還要和某些權(quán)威作斗爭。筆者覺得現(xiàn)在業(yè)界對防雷技術(shù)的演繹有點過了，覺得重點應(yīng)放在各產(chǎn)品自身防雷設(shè)計的改進上，而不是老想著接地，古時候還有絕緣防雷呢。筆者的抗浪涌保護器沒有學進口的保護器，完全不去接地。
    ６）處理防雷問題如同處理棘手案子，是容易“起點錯、跟著錯、錯到底”的。其實防雷問題有可能很簡單，重點和難點在于如何抓住牛鼻子，而不是一定完全地落實標準規(guī)范、一味地選用高大上的產(chǎn)品。

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