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”的十大自然災害之一，具有高電壓、大電流、窄脈沖、不可預知等特點，給人類生命財產造成很大損失。特別是電子、信息、控制設備迅猛發展的３０年，它的成災率更高、影響更廣、損失更巨大。所以雷災是大家都要面對的一項重要課

    ２威頓雷災情況
    威頓（中國）化工有限責任公司有２套４００ｋｔ／ａ硫磺制硫酸裝置。其中一期投產于２００３年７月，二期投產于２００５年９月。２套裝置均連續運行至今，其歷年雷災情況如表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計不好。從歷史看，弱電系統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臺與調速保護有關的進口儀表，幾乎遇雷必壞，并造成停車。當班人員不得不經常冒著大雷大雨處理突發的緊急情況，設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生損壞即采購新件更換，所以主風機又經常處于手動和解除聯鎖下運行，設備運行缺乏安全保障，裝置也因風機速度不能自調而不停波動。總之，二期主風機儀表的雷災問題成了整個裝置的一個心病。

    ３相關設計
    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）防雷設計。一期、二期裝置分別設置配電室，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低壓配電系統采用三相五線制ＴＮ－Ｓ，均為工業用電二級負荷。一期低壓配電未配置抗浪涌保護器；現場進入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行頭反饋信號所用。二期低壓配電五處設置了抗浪涌保護器；現場進入ＤＣＳ的模擬信號全部設置了隔離器。兩套裝置電氣部分設置了多個接地站，然后聯成接地網。
   ３）接地電阻值。表２是某次各接地站接地電阻檢測結果，其它頻次的檢測結果大同小異。

    裝置每年都請當地氣象部門檢測防雷設施，均是合格的。４）信號電纜單層屏蔽，熱電偶補償導線沒有屏蔽。采用不帶屏蔽層的玻璃鋼橋架隨工藝管廊架空敷設。設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速保護儀表的防雷問題，大家每每聞雷都惶惶不安。生產人員雖經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，
其實自己也是一頭霧水，不知先從哪人手：
    １）雷災是世界性難題。雖有如“智能型大氣等離子避雷技術＂，在２００２年聯合國組織的國際發明博展會上，獲得國際發明持別金獎。但個人仍然認為，多少年來都沒有操作性強、適應面廣、性價比高、具有突破性的防雷技術產生。
    ２）裝置都是專業設計院按規范設計，也是正規大型施工單位組織實施。設計或施工雖有差池但也不至于存在嚴重缺陷。即使有，設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致的雷災問題。
    ３）筆者在接手該項工作以前，二期透平風機５０５調速器（９９０７－１６４）、超速保護器（ＶＯＩＴＨ／ＣＴＯ－Ｂ４５１０２）、電液轉換器（ＶＯＩＴＨ／ＤＳＧ－Ｂ０７１１２）等已經做過防雷整改，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）工程應用上有各種防雷抗干擾的設計施工標準，比如國際電信聯盟標準（ＩＴＵ—ＴＫ．３９）、ＩＥＣ標準（ＩＥＣ６１６６２）、國家標準（ＧＢ５０３４３—２００４）、氣象行業標準（ＱＸ３—２０００）、行業標準（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容為主進行選擇性實施？
    ５）無論哪種標準、各種實踐經驗以及眾多廠家的產品及其工程應用，基本都是圍繞等電位聯接、屏蔽技術、合理布線、防止反擊、防雷區劃分（ＬＰＺ）、電涌保護（ＳＰＤ）等等開展進行，措施繁多。有甚者如：在建筑物四邊墻內安裝１．５ｍｍ厚鋼板屏蔽接地，控制室建筑物頂部采用網狀避雷網；采用雙層屏蔽電纜；弱電系統間采取等電位接地；盡量用金屬橋架，塑料橋架需要屏蔽層；弱電系統的電纜進室前盡量采用埋地方式；根據經驗公式和假設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。對一個已經投人運行的裝置而言，要實現不僅僅成本巨大，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、轉化設施相鄰，二期煙囪與主風機房之間隔了焚硫、轉化和干吸設施。如果煙囪是較容易招引雷的話，無論直擊雷還是感應雷，為什么較容易受傷的是二期主風機的調速保護儀表？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，只不過根據實際情況作了因地制宜地處理。實施優化接地措施后有效果但很有限，于是又圍繞煙囪優化了其接閃器及接地，錢花的多卻幾乎無效。較后轉向只處理二期主風機的調速保護儀表抗浪涌器，沒想到一發即中，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，至今已經“無雷災”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果為主去評價防雷設施。
    ３）像煙囪這樣高聳的建筑物又與其它裝置緊密相聯，是否在防雷設計時保留一定的獨立性？如何保留？為了保護裝置，設計時到底是選擇主動招惹雷還是盡量躲避雷，值得業界思考。
    ４）與防雷有關的闡述很多，有的很權威，有的內容要求很苛刻，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電容和雙向鉗位二極管，５０５調速器的輸出一套，二期主風機現場柜一套，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，復雜的東西要簡化有時是很難的，還要和某些權威作斗爭。筆者覺得現在業界對防雷技術的演繹有點過了，覺得重點應放在各產品自身防雷設計的改進上，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范、一味地選用高大上的產品。

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