雷電的表現形式主要有2種，一種是直擊雷，是指帶電云層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象。

　　直擊雷威力巨大，雷電壓可達幾萬伏至幾百萬伏，瞬間電流可達十幾萬安，在雷電通路上，物體會被高溫燒傷甚至融化；另一種是感應雷，是指當直擊雷發生后，帶電云層迅速消失，而地面上某些范圍由于散流電阻大，出現局部高電壓，或由于直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物因電磁感應而產生高電壓以致發生閃擊的現象，統計表明，感應雷引起的事故約占雷害事故的80%～90%。

　　1.1 建筑物外的侵入

　?。?）雷電遠點襲擊電力線。雷電首先擊在電力線上，通過電力線直接擊穿用電設備的電子元件，從而影響DCS的供電。（2）雷電近點電力線的入侵。實際上是雷電襲擊用電設備所在的建筑物避雷針，引起雷電電磁脈沖，除通過避雷引線、水管、金屬門窗等門地面有遷接的金屬物質的雷電流外，剩下的部分將擊穿UPS輸出和輸入對地線端，從而影響DCS的供電和網絡設備。（3）錯相位雷擊。如果一個高能量雷打在一條火線上，而另一個低能量雷打在另一條火線上，線線之間會產生電壓差侵入用電設備，直接影響三相UPS、DCS及整個控制系統的供電。

　　1.2 建筑物內感應雷擊

　　雷電對DCS的危擊主要是通過直擊雷和雷電電磁脈沖干擾2種形式。

　?。?）雷電直接擊中建筑物或地面，雷電流沿引下線、接地體流功過程中在土壤中產生強大的感應電磁場，通過感應耦合到DCS而損壞其電子元器件。另外，控制室建筑物的防直擊雷裝置在接閃時，強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置，會使局部地電位浮動并產生跨步電壓，若防雷接地裝置是獨立的，它和控制系統的接地體沒有足夠的絕緣距離，它們之間會放電（稱為雷電反擊）而對DCS的I/0模塊產生干擾或破壞，如前述4起雷害中的案例1、4。

　?。?）雷電電磁脈沖干擾是指強大的雷閃電流產生的脈沖電磁場，它對DCS的干擾有：a.控制室建筑物的防直擊雷裝置接閃時，引下線會流過強大的瞬間雷電流，如在引下線一定距離內有連接DCS的電源及I/0電纜等，則引下線內的雷電流會對這些電纜產生電磁輻射，將雷電流引入DCS損壞I/0模塊（如前述案例2）；b.控制室周圍發生雷擊放電時，會在各種金屬管道、電纜線路上產生感應電壓。如果這些管道和線路引入到控制室把過電壓傳導到DCS上，也會對DCS產生干擾或損壞。

　　二、DCS及控制室防雷主要措施

　　雷電會產生強大的電磁波，一般0.24mT的電磁波沖擊就能造成電子設備的直接損壞，0.003mT的電磁波沖擊就能造成電子設備的誤動，因此，自20世紀90年代起，IEC先后頒布了文獻[1]、[2]等防雷標準。

　　如果和生產設備在同一建筑物內，其防直擊雷設施應根據生產設備的特點綜合確定和設計。如果DCS控制室是獨立的建筑物，應按該標準規定的三類防雷建筑物的標準設防。

　　將控制室的墻和鋼筋、金屬門窗等進行等電位聯接，并與防直擊雷的接地裝置相聯，使控制室形成一個法拉第籠，可減少雷電磁脈沖的影響[4]?？刂剖矣性S多電纜和外部相聯，因此要對從室外進入控制室的各種電纜采取屏蔽措施，對容易被雷電波侵入的地方更應重視，只有堵死一切雷電導入的通路，才能有效保護DCS設備免受雷電的侵害。

　　2.2  DCS設備的防雷

　　DCS應用中最不清楚但又必須解決的問題就是接地問題。不僅很多用戶不清楚，甚至有的DCS廠家也未必很清楚。各DCS廠家為保證系統能在各種復雜的應用現場正常運行，提出的接地要求也各不相同，不但概念比較籠統、模糊（如將工作接地和保護接地混為一談），而且對接地的具體技術要求也存在較大差異，有的很苛刻，有的則相對較寬松，如 I/A Series對內部交流地、邏輯地、系統地是不區分的，當電源的3根線（相線、零線、地線）接到機柜的配電盒時，即完成了系統接地。TELEPERM一ME采用1個接地點且與電氣網共地方式。H一3000的安全地采用就地接大地或接入匯集板（總接地板），而系統地（直流工作地）則采用匯集板接地方式。而INFI一90則以大地零電位為參考電位。但不管如何不同，用戶應注意如下2點。

　?。?）保護接地：DCS的所有設備均有一個保護地，該保護地一般在機柜和其它設備設計加工時已在內部接好，有的系統已將該保護地在內部同電源進線的保護地（三芯插頭的中間頭）連在一起，有的不允許將保護地同該線相連，用戶一定要仔細閱讀廠家提供的接地

　　安裝說明書，不管哪種方式，保護接地必須將一臺設備上所有的外設或系統的保護接地連在一起，然后用較粗的絕緣銅導線將各站的保護接地連在一起，再從一點上與大地接地系統相連。

　?。?）屏蔽地（模擬地）：是所有接地中要求最高的一種。幾乎所有的DCS都提出屏蔽地一點接地，且接地電阻小于lΩ。在DCS機柜內部都安置了屏蔽地匯流排，用戶在接線時將屏蔽線分別接到屏蔽地匯流排上，在機柜底部，用絕緣的銅辮連到一點，然后將各機柜的匯流點再用絕緣的銅辮或銅條以輻射狀連到接地點上。大多數的DCS不僅要求各機柜屏蔽地對地電阻小于lΩ，且各機柜間的電阻也要小于1Ω。

　　不同的接地方式對接地電阻的要求也不同。電力部門對DCS接地電阻的要求是：采用獨立接地時 接地電阻小于4Ω；采用與電氣網共地時接地電阻應小于lΩ；采用防雷地、電氣地、DCS地三者共地時應小于0.5Ω，實測結果說明火電廠電氣接地網的接地電阻可達到小于0.1Ω。

　　對屏蔽電纜的接地原則上要求一端接地，另一端懸空。但單端接地只能防靜電感應，不能防磁場強度變化所感應的電壓，不能阻礙雷電波的侵入。為減少屏蔽芯線的感應電壓，僅在屏蔽層一端做等電位聯接的情況下，應采用有絕緣隔開的雙層屏蔽，外層屏蔽（如用金屬走線槽或穿線金屬管作為第2屏蔽層）應至少在兩端做等電位聯接。從防雷角度看，走線糟及穿線金屬管應選擇金屬材質而不應選用環氧樹脂等絕緣材料。

　　要將DCS的接地系統和防雷電系統的接地系統進行等地位聯接，即使受到雷電反擊，它們之間因不存在電位差，所以不可能通過雷電反擊構成對電子元件的威脅，因此等電位聯接是DCS免遭雷擊的重要措施。

　　企業以太網的防雷是確保網絡安全的重要方向，特別是多雷地區一些采用粗纜將各分廠相互連接的企業，雷電經常會造成交換機、計算機及其網絡接口卡等設備損壞（如前述案例3）。對這種粗纜遭雷擊情況分析表明，凡室外敷設電纜埋地深度在0.6m以上時，幾乎不會將雷電波引入網卡，對防雷是非常有利的。

　　2.3 防雷接地及布線

　　防雷工程的一個重要方面是接地及引下線路的布線問題[4，7]，整個工程的防雷效果如何甚至防雷器件能不能發揮作用都與此有關。因為所有的防雷設施都需要通過接地系統把雷電流泄入大地，從而保護設備和人身。如果接地系統做得不好，不但會引起設備故障、燒壞元器件，嚴重時還將危及工作人員的生命安全。恃別是強功能高價值設備的廣泛應用，要求更可靠的接地保護；另一方面由于微電子技術的發展，使現代電子設備要求更低的接地電阻。

　　相關技術規范對不同類型的接地系統接地電阻有明確規定，通常在設計時要求：（1）接地連接方式和接地參數并重；（2）以減少或消除同系統中不同性質的接地（如防雷接地、工作地、外殼接地、靜電地、信號地等）之間的電位差為目的，選用適當的布線方式；（3）根據地網所在地的接地電阻、土層分布等地質情況，盡量進行準確設計施工。此外，要認真做好接地系統的定期維護保養，特別是在每年雷電到來前應做好：（1）對全廠接地網的完好程度、接地電阻大小等進行檢測，對投產多年的電廠，要認真做好接地網壽命周期、接地體腐蝕狀況評估，發現問題及時整改；（2）認真檢查露天安裝控制設備（變送器、液位計等）殼體、屏蔽電纜、走線槽等接地狀況，嚴防接地線纜松動、虛接、脫落、接地電阻過大等異常情況的發生。