摘要：華電運營(yíng)試運的尼日利亞歐莫托休二期4*125MW 單循環(huán)燃機電廠(chǎng)，雷雨天氣時(shí)發(fā)生過(guò)兩次戶(hù)外多型號變送器同時(shí)損壞的現象，經(jīng)多方求證分析，得出雷擊過(guò)電壓燒損變送器的結論，經(jīng)過(guò)對防雷裝置的改進(jìn)和完善，#終消除了隱患。
關(guān)鍵詞：兩線(xiàn)制變送器；雷擊；同時(shí)故障；過(guò)電壓；浪涌保護
故障描述
2013年04月14日17：23分30秒，
尼日利亞翁多州電閃雷鳴，暴雨突襲，華電運營(yíng)公司負責運維的某電廠(chǎng)（500MW燃機電廠(chǎng)）產(chǎn)現場(chǎng)，在#1、#2、#3、#4機組閉式循環(huán)水系統、消防水系統、生活水系統、取水系統中露天布置的壓力、流量、液位、差壓24V/4~20mADC兩線(xiàn)制變送器共15臺同時(shí)輸出故障，清單附后，運行人員在DCS系統上發(fā)現上述測點(diǎn)趨勢圖在17:23:30秒都同時(shí)發(fā)生異常跳變，DCS顯示壞點(diǎn)。
此次故障現象讓現場(chǎng)人員聯(lián)想到2012年11月7日19：23出現的類(lèi)似的故障，當時(shí)造成現場(chǎng)21臺變送器燒損。
1、事故檢查及初步分析
1.1經(jīng)過(guò)華電運營(yíng)熱工維護人員初步檢查，發(fā)現這些三暢變送器在24V DC電源輸入正常的情況下，輸出信號都變成DC 30~40mA且維持不變，初步判斷這些就地變送器的遠傳輸出電路同時(shí)瞬間故障，這些就地變送器故障發(fā)生的原因可能與當時(shí)的天氣有關(guān)，極有可能是遭受了瞬時(shí)雷擊過(guò)電壓沖擊造成變送器過(guò)電壓損壞。
1.2同類(lèi)事故在2012年11月7日19：23分地衣次出現過(guò)，當時(shí)也損壞大量三暢變送器，經(jīng)現場(chǎng)各單位分析討論后，認為與電網(wǎng)電壓不穩造成過(guò)電壓有關(guān)，隨后DCS 廠(chǎng)家先后進(jìn)行了DCS 卡件軟件升級、在DCS盤(pán)柜電源出口安裝浪涌保護器等防范措施。
1.3本次檢查DCS系統控制柜，測得DCS的UPS電源(245VAC)和24VDC直流電源均正常，DCS的所有卡件均正常工作，DCS及就地儀表的接線(xiàn)柜裝置接地符合DCS設計施工圖，浪涌保護器工作正常，由此排除三暢變送器電源側串入高電壓的可能。
1.4初步分析認為，雷擊電壓侵入變送器二次側電纜是造成變送器損壞的非常好原因。
2、事故原因的確定
2.1從設計方面考慮，一期工程電廠(chǎng)無(wú)空冷器，即無(wú)避雷針，其循環(huán)水泵進(jìn)出口母管壓力、流量變送器沒(méi)有設計防雷接地，未出現問(wèn)題。二期按一期經(jīng)驗未設計防雷接地措施，因有空冷器設有避雷針，變送器估計距空冷器避雷針在10m之內，當在雷電作用下，這些變送器存在發(fā)生雷擊損壞的可能。
2.2綜合設計院、廠(chǎng)家及現場(chǎng)技術(shù)人員意見(jiàn)認為，雷擊感應過(guò)電壓導致了變送器損毀，沖擊來(lái)自DCS和三暢變送器間的電纜，同時(shí)沖擊DCS和變送器，由于DCS側采集回路設有過(guò)電壓保護，所以DCS側未受影響，三暢變送器無(wú)浪涌保護裝置，導致?lián)p毀。
2.3#終各方統一意見(jiàn)，認為變送器損壞的直接原因就是三暢變送器未能承受超過(guò)其耐受電壓的過(guò)電壓沖擊而損毀。而過(guò)電壓只有兩種：一個(gè)是系統內部的操作過(guò)電壓，而對于低壓、尤其是控制系統、弱電系統，操作過(guò)電壓是微乎其微、可以忽略的；二是外部過(guò)電壓或者說(shuō)是雷擊過(guò)電壓，其對于某個(gè)設備的影響可以來(lái)自三個(gè)方面：
2.3.1直擊雷產(chǎn)生的過(guò)電壓，也就是雷直接打在該設備上產(chǎn)生的過(guò)電壓。
2.3.2雷擊電涌侵入過(guò)電壓，雷擊到別的物體，大部分雷電流被釋放入地，有少部分雷電流通過(guò)電纜等金屬導體傳導到該設備上產(chǎn)生過(guò)電壓。
2.3.3雷擊感應過(guò)電壓，雷擊到設備附近，通過(guò)空間的電磁感應直接在設備上產(chǎn)生的過(guò)電壓或者雷擊到設備附近感應到電纜等金屬導體上，再通過(guò)電纜傳導到該設備上產(chǎn)生過(guò)電壓。
2.4本工程運行近一年，高壓系統、中壓系統乃至低壓系統都未出現雷擊事故，說(shuō)明了直接雷的防護設計沒(méi)有問(wèn)題。
3、技術(shù)防范措施分析
對于敏感的弱電系統或設備的雷電防護無(wú)論是國內或國際IEC或IEEE標準都是要求多層防護，就好像是雞蛋有蛋殼一層防護、蛋白一層防護、蛋黃一層防護，#好將敏感設備放到蛋黃內受到多層保護，實(shí)際在工程中采用的保護措施如下：
3.1對于集中布置的在建筑物內的弱電設備其直接雷防護（無(wú)論是采用避雷針、避雷帶或建筑物采用鋼筋混凝土結構或鋼結構）是很容易做到的；其雷擊感應過(guò)電壓防護采用屏蔽措施（可采用鋼結構或鋼絲網(wǎng)屏蔽結構具體視屏蔽的要求而定，并注意接地）也是不難做到的；對于雷擊電涌侵入過(guò)電壓或稱(chēng)傳導過(guò)電壓的防護只能采用加強接地和分層設置浪涌保護器或稱(chēng)過(guò)電壓保護器，在同樣的雷電沖擊下，#先損壞的總是絕緣#弱或耐受電壓#低的設備或部分，要使每個(gè)設備入口處的過(guò)電壓控制在該設備耐受電壓以下。
3.2對于分散在戶(hù)外各處、且不高的弱電設備，其遭受直擊雷的概率極低、且無(wú)法集中設置直擊雷防護，其直擊雷防護措施是：不設直擊雷防護或者單個(gè)設備自己本身加強或設置直擊雷防護。
4、采取的應對措施
考慮現場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)各方討論形成統一改進(jìn)意見(jiàn)并實(shí)施如下：
4.1變送器本身加強外殼防護。采用封閉的金屬外殼，其金屬板材厚度至少在4mm以上（按照油罐的防雷標準為4mm以上），將敏感的三暢變送器保護在其中，且外殼要可靠接地，可以起到防雨、防護直接雷和感應雷的綜合作用。
4.2在各變送器入口加浪涌保護器，其安裝要滿(mǎn)足相關(guān)規范以及浪涌保護器廠(chǎng)家的要求，聯(lián)接和接地線(xiàn)不能過(guò)長(cháng)，要使浪涌保護器和連接線(xiàn)、接地線(xiàn)一起構成的殘壓與變送器的耐壓相配合。
4.3檢查各變送器附近的避雷針接地情況，一是要確保避雷針可靠接地且在接地處要加設集中接地裝置，其接地電阻要不大于10Ω，二是盡可能拉開(kāi)避雷針接地點(diǎn)與三暢變送器以及電纜接地點(diǎn)的距離。
4.4至變送器的電纜穿鋼管埋入地中至少在10m以上越長(cháng)越好，這對于減少和衰減沿電纜傳導的雷電侵入波很有好處。
5、取得的效果
經(jīng)過(guò)一年多的運行考驗，項目現場(chǎng)所有變送器再未發(fā)生過(guò)雷擊過(guò)電壓導致的損壞事故，證明以上措施行之有效，防止變送器過(guò)電壓的層層保護措施發(fā)揮了重要作用。
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