摘要：華電運營試運的尼日利亞歐莫托休二期4*125MW 單循環(huán)燃機電廠，雷雨天氣時發(fā)生過兩次戶外多型號變送器同時損壞的現(xiàn)象，經多方求證分析，得出雷擊過電壓燒損變送器的結論，經過對防雷裝置的改進和完善，最終消除了隱患。
關鍵詞：兩線制變送器；雷擊；同時故障；過電壓；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，華電運營公司負責運維的某電廠（500MW燃機電廠）產現(xiàn)場，在#1、#2、#3、#4機組閉式循環(huán)水系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)、取水系統(tǒng)中露天布置的壓力、流量、液位、差壓24V/4~20mADC兩線制變送器共15臺同時輸出故障，清單附后，運行人員在DCS系統(tǒng)上發(fā)現(xiàn)上述測點趨勢圖在17:23:30秒都同時發(fā)生異常跳變，DCS顯示壞點。
此次故障現(xiàn)象讓現(xiàn)場人員聯(lián)想到2012年11月7日19：23出現(xiàn)的類似的故障，當時造成現(xiàn)場21臺變送器燒損。
1、事故檢查及初步分析
1.1經過華電運營熱工維護人員初步檢查，發(fā)現(xiàn)這些仕樂克變送器在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瞬間故障，這些就地變送器故障發(fā)生的原因可能與當時的天氣有關，極有可能是遭受了瞬時雷擊過電壓沖擊造成變送器過電壓損壞。
1.2同類事故在2012年11月7日19：23分第一次出現(xiàn)過，當時也損壞大量仕樂克變送器，經現(xiàn)場各單位分析討論后，認為與電網電壓不穩(wěn)造成過電壓有關，隨后DCS 廠家先后進行了DCS 卡件軟件升級、在DCS盤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(tǒng)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，由此排除仕樂克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唯一原因。
2、事故原因的確定
2.1從設計方面考慮，一期工程電廠無空冷器，即無避雷針，其循環(huán)水泵進出口母管壓力、流量變送器沒有設計防雷接地，未出現(xiàn)問題。二期按一期經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、廠家及現(xiàn)場技術人員意見認為，雷擊感應過電壓導致了變送器損毀，沖擊來自DCS和仕樂克變送器間的電纜，同時沖擊DCS和變送器，由于DCS側采集回路設有過電壓保護，所以DCS側未受影響，仕樂克變送器無浪涌保護裝置，導致?lián)p毀。
2.3最終各方統(tǒng)一意見，認為變送器損壞的直接原因就是仕樂克變送器未能承受超過其耐受電壓的過電壓沖擊而損毀。而過電壓只有兩種：一個是系統(tǒng)內部的操作過電壓，而對于低壓、尤其是控制系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)，操作過電壓是微乎其微、可以忽略的；二是外部過電壓或者說是雷擊過電壓，其對于某個設備的影響可以來自三個方面：
2.3.1直擊雷產生的過電壓，也就是雷直接打在該設備上產生的過電壓。
2.3.2雷擊電涌侵入過電壓，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電纜等金屬導體傳導到該設備上產生過電壓。
2.3.3雷擊感應過電壓，雷擊到設備附近，通過空間的電磁感應直接在設備上產生的過電壓或者雷擊到設備附近感應到電纜等金屬導體上，再通過電纜傳導到該設備上產生過電壓。
2.4本工程運行近一年，高壓系統(tǒng)、中壓系統(tǒng)乃至低壓系統(tǒng)都未出現(xiàn)雷擊事故，說明了直接雷的防護設計沒有問題。
3、技術防范措施分析
對于敏感的弱電系統(tǒng)或設備的雷電防護無論是國內或國際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，最好將敏感設備放到蛋黃內受到多層保護，實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；其雷擊感應過電壓防護采用屏蔽措施（可采用鋼結構或鋼絲網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電壓或稱傳導過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過電壓保護器，在同樣的雷電沖擊下，最先損壞的總是絕緣最弱或耐受電壓最低的設備或部分，要使每個設備入口處的過電壓控制在該設備耐受電壓以下。
3.2對于分散在戶外各處、且不高的弱電設備，其遭受直擊雷的概率極低、且無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(xiàn)場實際情況，經過各方討論形成統(tǒng)一改進意見并實施如下：
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），將敏感的仕樂克變送器保護在其中，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，其安裝要滿足相關規(guī)范以及浪涌保護器廠家的要求，聯(lián)接和接地線不能過長，要使浪涌保護器和連接線、接地線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，二是盡可能拉開避雷針接地點與仕樂克變送器以及電纜接地點的距離。
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
經過一年多的運行考驗，項目現(xiàn)場所有變送器再未發(fā)生過雷擊過電壓導致的損壞事故，證明以上措施行之有效，防止變送器過電壓的層層保護措施發(fā)揮了重要作用。
