DCS遭雷击的案例分析.doc

风险是一个捉摸不定和难以把握的概念，一般定义为遭受灾害和损失的可能性，或者具有不确定性的可能损失。风险评估就是人们处理风险的一种常用措施。 要对DCS进行雷害的风险评估，首先要有一个评估算标准。我们以去年发布的国家标准“《建筑物电子信息系统的防雷技术规范》（GB50343—2004）”[1]作为评估的标准，并增加我们认为有必要阐述的存在隐患。 风险评估应包括风险的来源评估以及风险的损失评估，本文仅讨论风险的来源评估。 现以某石化加氢裂化装置的DCS为例介绍DCS雷害的风险评估。 2.1工程环境的描述 该装置采用不着DCS系统为美国Foxboro公司的I/A系列。控制室、机柜室和电气设备间（包括变压器和位于三楼的配电间等）为一座钢筋混凝土结构的独立建筑物（长48米，宽15米，高20米），位于工艺装置的北侧，相距约30米。控制室的所在建筑物的四边墙内都衬有1.5mm厚的钢板并屏蔽接地。控制室所在建筑物的顶部采用网状避雷网，利用建筑物墙柱内的结构钢筋作引下线并独立接地。DCS系统采用单独接地，但其接地体和建筑物防直击雷的接地体相距仅12米，小于规范标准规定的20米距离。从控制室通往现场的电缆绝大部分采用环氧树酯走线槽架空敷设。 2.2控制室所在建筑物年预计雷击次数N1的计算 已知条件： 上海地区的年平均雷暴日Td=49.9d/a；控制室所在建筑物的长L=48m、宽W=15m、高H=20mm。 计算： （1）雷击大地的平均密度Ng： 即按地区的年平均雷暴日Td换算成每年每平方公里遭受雷击的次数。 （2）建筑物截收相同雷击次数的等效面积： 即把和建筑物的长、宽、高有关的体积换算成截收相同雷击次数的等效面积。 （3）控制室所在建筑物年预计雷击次数： N1=k·Ng·Ae 式中K为校正系数，它可以按表1选取。现取1.5，所以： N1=1.5×3.87×0.0196=0.114（次/年） 即控制室所在建筑物遭雷击雷的可能性是每近九年一次。 表1不同建筑物结构或近处地理环境的k值： 建筑物结构或所处地理环境校正系数k 旷野孤立的建筑物2.0 金属屋面的砖木结构建筑物1.7 位于潮湿地带、土壤电阻率较小的建筑物1.5 2.3进控制室I/0电缆年预计雷击次数N2的确定 所以：N2=3.87（0+0.3）=1.161（次/年） 即进控制室I/0电缆年预计雷击次数是每年1.161次。 2.4按雷击风险评估DCS的雷电防护等级 （1）控制室所在建筑物以及进控制室I/0电缆年预计雷击次数N的确定： N=N1+N2=0.114+1.161=1.275（次/年） （2）可接受的最大年平均雷击次数Nc的计算： 式中c——各类因子c=c1+c2+c3+c4+c5+c6，它们各自的取值可参见表2~表7。 表2所在建筑材料结构因子c1： 建筑物材料结构因子金属结构钢筋混凝土砖混结构砖木结构木结构 C10.51.01.52.02.5 表3DCS重要程度因子C2： DCS重要程度因子等电位及屏蔽 完善的设备架空线缆的设备集成化程度较高的低电压微电流设备 C22.51.03.0 表4DCS抗浪涌能力因子C3： DCS抗浪涌能力因子一般较弱相当弱 C30.51.03.0 表5DCS所在雷电防护区（LPZ）因子C4： DCS所在雷电防护区（LPZ）因子LPZ2区或以上LPZ1区内LPZB0区内 C40.51.01.5~2.0 表6DCS发生雷击事故的后果因子C5： DCS发生雷击事故的后果因子中断后不会产生不良后果原则上不允许中断，中断后会产生严重后果 C50.51.01.5~2.0 表7区域雷暴等级因子C6： 区域雷暴等级因子少雷区多雷区高雷区强雷区 C60.81.01.21.4 现取： C1——DCS所在建筑物材料结构因子，钢筋混凝土结构取1.0； C2——DCS重要程度因子，集成化程度较高的低电压微电流设备取3.0； C3——DCS抗浪涌能力因子，相当弱取3.0； C4——DCS所在雷电防护区（LPZ）因子，在LPZ2区取0.5； C5——DCS发生雷击事故的后果因子，因中断后会产生严重后果取1.5； C6——区域雷暴等级因子，因该地区为高雷区故取1.2。 所以： C=1+3+3+0.5+1.5+1.2=10.2 即该装置因直击雷和雷电电磁脉冲引起DCS损坏可接受的年平均最大雷击次数每年仅为0.0182次。 （3）防雷装置拦击效率E的计算： 由于可接受的最大年平均雷击次数为Nc，则NC/N为同控制室所在建筑物以及进控制室I/0电缆年预计雷击次数N的相比较值，所以1-Nc/N就为防雷装置防雷器应该拦击的相对值，即拦击效率E。 根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）第4.2.4条款有关雷电防护等级的规定： 当E0.98时, 定为A级; 当0.90E