控制信号防雷器在工业控制系统中的技术应用

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随着工业自动化水平的不断提升,PLC、SIS、DCS 等控制系统已广泛应用于石油化工、天然气、电力及轨道交通等领域。此类系统依赖大量现场信号线路实现数据采集、逻辑控制和安全联锁,信号的连续性和准确性直接关系到装置运行安全。然而,受雷电感应、电源系统耦合干扰及静电放电等因素影响,控制信号线路极易遭受瞬态过电压冲击,成为系统雷电防护中的薄弱环节。



PART.01

控制信号线路面临的雷电风险



在大型工业装置中,信号线路通常具有布线距离长、回路多、分布分散的特点。当雷击发生时,雷电流通过空间电磁感应或接地电位反击方式侵入信号回路,可能导致 PLC 模块损坏、DCS 通道漂移或 SIS 误动作,严重时引发装置非计划停机甚至安全事故。


因此,对控制信号线路实施有效、可监测的浪涌防护,是工业控制系统防雷设计的重要内容。



PART.02

技术原理与应用优势



带信号指示功能的控制信号防雷器采用串联型防护方式,通过多级非线性保护器件协同工作,在不影响信号正常传输的前提下,对雷电感应过电压、操作过电压及静电放电进行快速限制和泄放。其内部选用高性能浪涌抑制元件,具备响应速度快、通流容量大、残压水平低等技术特点。


与传统信号防雷器相比,该类产品增加了工作状态指示功能,可直观显示防雷模块的运行状态。当内部防护元件因多次浪涌冲击而性能下降或失效时,指示状态发生变化,提示运维人员及时检查和更换,从而避免防护失效后系统长期“带病运行”。





PART.03

在 PLC、SIS、DCS 控制柜中的典型应用



在石油化工和天然气行业,控制信号防雷器通常安装于 PLC、SIS、DCS 控制柜内,布置在现场信号进入控制系统的关键节点。其应用可有效降低外部雷电电磁脉冲对模拟量、开关量及通信信号的干扰风险,提升过程控制系统的稳定性和安全联锁系统的可靠性。


对于连续生产装置和高安全等级系统,该类防雷器的状态可视化设计,显著提高了巡检效率,减少了因防雷器隐性失效带来的系统运行风险,尤其适合雷暴频发区域及高价值装置应用。


PART.04

标准符合性与工程适配性



带信号指示功能的控制信号防雷器在设计和选型过程中,充分考虑工程规范与行业标准要求,满足《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-2010)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB 50343-2012)以及《石油化工仪表系统防雷设计规范》(SH/T 3164-2021等相关标准中对信号线路浪涌防护的技术要求,适用于新建及改造项目的防雷系统配置。


在现代工业控制系统中,控制信号防雷已从单纯的浪涌抑制发展为可监测、可维护、可管理的系统化防护。通过将防护性能与状态指示相结合,为 PLC、SIS、DCS 等关键系统提供更加安全、可靠的雷电防护方案,是工业自动化领域信号防雷技术的重要应用方向。


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