合肥水泥研究设计院有限公司安徽合肥230051
摘要：水泥厂电气自动化系统的接地与防雷直接关系着整个水泥厂自动化系统和供配电系统的安全稳定性。而当前我国很多水泥厂的电气室相距较小，在施工过程中，各种接地装置难以严格分开，导致水泥厂的电气自动化系统很容易遭受雷电流的侵害，严重影响水泥厂的良好运行，因此必须要不断改进水泥厂电气自动化系统的接地与防雷技术，确保水泥厂电气自动化系统的正常运行。
关键词：水泥厂；电气自动化；接地；防雷
引言
水泥厂作为我国重要的工业企业，对于国民经济的发展有着重要的影响。电气自动化系统是水泥厂的一个重要组成部分，关系着水泥厂的生产运营，而一旦出现雷击事故，电气自动化系统的分散控制设备和电源很容易发生故障，并且雷击瞬间会损坏大量的电气设备，给水泥厂的运营带来严重的经济损失。因此，必须完善和优化电气自动化系统接地与防雷技术，综合考虑电气自动化系统的实际情况，采取合适的接地与防雷策略，保障电气自动化系统的安全性和稳定性，从而提高水泥生产企业的经济效益。
一、电气自动化系统在水泥厂应用的重要性
一般水泥厂的常用设备分为四项：1）烧成车间的煤预均化设备、转子称、煤磨机、回转窑、冷却机、预热器等；2）水泥车间的包装机、水泥调配、辊压机、水泥磨等；3）生料车间石灰石预均化用的堆取料机、生料磨机和：石灰石破碎机（锤破、颚破等）；4）各种计量皮带、皮带机、风机以及循环水系统。按照水泥的生产过程，其作业过程可概括为“二磨一烧”的三个阶段，第一阶段：制备生料，使用石灰质和粘土质的原料，并将较少的校正原料破碎，再按照一定的比例将这些材料调配在一起磨细，生产出来的生料要求成分符合标准，质量分布均匀。第二阶段为熟料煅烧阶段，即将先前制备好的生料投入到水泥窑内进行煅烧，煅烧至部分生料熔融，成为以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。最后一个阶段为水泥粉磨及出厂，将适量的石膏、混合材料或者一些外加剂与第二阶段煅烧完成的熟料混合在一起，经过细磨加工后成为水泥，再经散装后出厂销售。水泥厂的发展目标为获得规模效益，这些繁杂的流程必须形成一定的生产线，使用机械化生产，应用电气自动化系统形成规模效益，不断降低可变成本。水泥厂科学合理地引进电气自动化系统，不仅能够提高本企业的生产效率，更能降低人工失误，以提高生产的安全性以及水泥的生产质量。
二、水泥厂电气自动化系统的接地系统
2.1在系统接地网设计时应遵循的原则
在用建筑物低级的钢筋和自然金属物进行接地操作时，要以自然接地物为主，以人工接地物为辅，统一接地网，且接地的阻值不能超过额定限度，最好采用最小的接地电阻。
2.2系统信号电缆的屏蔽层接地处理方式
信号屏蔽电缆的屏蔽层接地应为单点接地，应根据信号源和接收仪表的不通情况采用不同接法。当信号源浮空时，屏蔽层应在计算机侧接地；当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时，应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。
2.3仪表盘、仪表柜、控制柜的接地处理
柜、盘内的接地端子或接地汇流排，经各自的接地分干线连接至接地连接板，再由接地总干线与接地体连接。各汇流排、分干线应彼此绝缘。接地支线的连接、接地分干线的连接、接地总干线与接地连接板之间的连接，应设置铜制接线片，并采用铜制紧固件固定。各类接地连线中，严禁接入开关或熔断器。
三、水泥厂电气自动化系统的防雷技术
3.1雷电流对电气自动化系统的影响
水泥厂电气自动化系统主要由各类电子器件构成，其抗电磁脉冲、过电流和过电压的能力较弱，一旦电气自动化系统遭受雷击，会严重损坏电子器件，导致整个水泥厂运行中止。
3.2防止感应雷和直击雷的重要技术
通常情况下，水泥厂中高于20米的建筑物都设有由引下线和接闪器组成防雷装置，并且分散控制设备和仪表都安装在各个电气室或建筑物中控室中，所以分散控制设备和仪表会受到建筑物防直击雷的保护，除非设备处于雷电的暴露区，否则其不太可能遭受直击雷的侵害。但是这些分散控制设备和仪表很容易遭受感应雷，因此要重点考虑雷电波和感应雷的防护问题。
当前，我国很多水泥厂的分散控制设备和现场仪表频繁发生被雷电波损坏的事故。经调查显示，雷电波主要从非光纤通讯线、信号线、仪表电源以及电源线等引入分散控制设备。为了防止雷电波对分散控制设备和仪表的损坏，在设计分散控制设备和仪表和电源线和信号电缆时，要尽量远离避雷引下线，确保接地体与总接地端子的连接点和接地体与避雷引下线的连接点之间的距离大于2米，最大程度地减小接地网电位变化对分散控制设备接地电位的影响。同时，水泥厂要尽量采用光纤通讯电缆，并且在非光纤通讯线、仪表电源信号线和分散控制设备电源进线回路中安装SPD浪涌吸收装置。
3.3配电回路的防雷电措施
在水泥厂的日常运行过程中，雷电很容易通过电源进线侵害电气自动化系统，严重影响系统的安全运行。水泥厂供配电系统主要由110kV(35kV)/10kV(6kV)/0.4kV(0.23kV)三级电压构成。110kV(35kV)供电线路主要为架空线路，很容易遭受直击雷，在被直击雷击中后，雷电流会沿着供配电线路从低压线路耦合到变压器，通过电气自动化设备和电源线路，从而损坏计算机系统或者仪表。而其他两级电压都采用电缆线路，遭受直击雷的概率较低。
针对110kV(35kV)架空线路的供配电系统，必须要做好防雷设计，加强雷电防护。电气自动化系统的电源系统必须采用三级雷电防护，第一级防护，即在水泥厂供配电室的电气自动化设备高压端安装通容量尽可能大的防雷装置；第二级防护，在低压配电装置的进线位置安装阀型防雷器；第三级防护，在配电箱出口回路位置安装防浪涌装置。同时，根据水泥厂的实际情况，可以采取多级防护措施。通过设置多级电源防雷装置，最大程度地限制过电压、泄放过电流，防止雷电电流沿着电力线路进入电气自动化系统，提高电气自动化系统的安全性和稳定性。
另外，雷电流还可以沿着外界信号系统的网络线流入，破坏电气自动化系统。而由于外界信号系统与水泥厂的运行直接联系较少，并且外界信号系统多采用光缆线路，可以有效地防止雷电流侵害，因此可以不考虑这种情况。
3.4水泥厂电气自动化系统的其他防雷策略
为了进一步提高水泥厂电气自动化系统的安全性，除了对电气自动化系统的电源系统设置三级防护措施以外，水泥厂中央控制室要尽量在静电地板下铺设0.5见方的裸铜带格栅均压网，构成等电位的连接网络。另外，在中央控制室内加装等电位端子板，放射式端子板连接室内各种电气自动化设备，提高电气自动化系统的防雷效果。
四、结论
水泥厂电气自动化系统对于各个环节的施工具有重要意义，而其接地与防雷技术的采用将会直接决定整个自动化系统的安全，我国水泥厂生产自动化程度还不像国外那样成熟和先进，因此，在设计中需要按照原则行事。如果不然，极有可能在设计中出现严重的缺陷，给水泥生产带来严重的后果，从而对企业的经济效益产生一定的影响。因此，我国水泥厂的未来发展将朝着什么样的方向发展还是需要所有相关人员的共同努力。
参考文献
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