1 具有 SIMATIC S7 Ex 模块的自动化系统的机械组态
1.9 避雷
1.9.1 措施
概述
在存在危险区的系统中，最重要的任务（不仅出于防爆原因）是避免过电压；无法避免过电压 的地方，必须降低电压并安全放电。
除了提供外部避雷作用外，这些措施还提供内部避雷和过电压保护作用。这些措施必须符合与 设备相关的 EMC。
在“前言”中指定的各个系统的手册中，可以找到有关避雷和过电压保护方面的详细信息。在 此，还可以找到可用于此目的的组件的概述。
1.9.2 建筑物的外部避雷 /屏蔽
措施
外部避雷是一种避免建筑物遭破坏和火灾破坏的措施。对于此任务，使用一个大网眼电线笼即 可，该笼子由避雷针和引下线组成。
对于具有敏感电子设备的建筑物（例如控制室），外部避雷必须再辅以建筑物屏蔽。为此，在 可以连接的地方将建筑物的金属表面、墙的加固物、地板和天花板连接起来形成屏蔽笼。在不 能连接的地方，避雷针和引下线应缩小网眼，并应在适当的地方将中间地板的支撑结构电气 互连。
伸出房顶的电气设备必须具有抵御直接雷击的保护装置。当此类设备用金属连接至外部避雷系 统时，则在遭到雷击时，建筑物会吸合部分电流；这会损坏对过电压敏感的设备。通过保护伸 出房顶的电气设备遭受直接雷击，可以避免吸合部分雷电流，保护方法是采用与设备绝缘的避 雷针（45 度保护区）或者采用拉紧的电线或电缆笼。
外部避雷的引下线以及加固物和支撑结构（如果可用）应连接至接地系统。每个独立的建筑物 都具备自身的功能接地系统。接地系统联网形成一个公共接地网。这样便降低了建筑物间的 电压。
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具有 SIMATIC S7 Ex 模块的自动化系统的机械组态 1.9 避雷
1.9.3 创建使用 S7-300 和 ET 200M 的分布式系统
措施
设备的过程工程（例如供气）需要在使用分布式 Ex I/O 设备的系统和中央、电气和电子测控系 统之间进行大范围信息交换。这就需要大量的电缆连接，某些时候需要延长好几百米 — 如果 是气体存储系统，则需要超过好几千米。因此在遭到雷击时，会发生广泛的电压吸合。
用相对较短的电缆连接至设备的仪器和控制设备进行分布式排列，分布式 I/O 站通过总线 (PROFIBUS-DP) 或光缆相互连接以及与中央控制器相连接，是降低设备各部分之间过电压的 重要措施。
可在“前言”中指定的手册 中找到有关此排列的详细信息。
1.9.4 电缆和建筑物的屏蔽
措施
实际上无法通过联网避免各个设备部分或建筑物之间过电压。在遭到雷击时，环流将溢过由建 筑物之间或建筑物与 I/O 设备之间的金属连接创建的路径。电缆芯是提供此作用的最佳物质。
因此，必须为雷电流或部分雷电流提供其它导电连接。可以不同方式执行的屏蔽尤为适合，
例如：
● 螺旋状额定电流金属条或金属编织物作为电缆屏蔽，例如 NYCY 或 A2Y(K)Y。
● 通过在持续连接的金属导管（两端都接地）中安装电缆。
● 通过在使用通连钢筋的钢筋混凝土管道中或在封闭的金属电缆支架中安装电缆。
● 通过铺设与电缆并联的导线（屏蔽导线）。但是，该措施只能减轻部分雷电流电缆的负担。
或
● 通过铺设光缆。
还必须屏蔽过电压敏感的设备以确保电缆末端的电流不会损坏该设备。可使用金属外壳或通过 在金属开关柜（与接地导线连接）中安装设备来实现该目的。
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1.9.5 用于避雷的等电位连接
措施
“内部避雷”包括所有附加的措施，防止在受保护的建筑物内受到雷电流的电磁影响。特别是 这些措施包括“用于避雷的等电位连接”，可以降低由雷电流引起的电位差。
内部避雷依据的原理是在用于避雷的等电位连接系统中包括保护管道的所有输入线和输出线，
即除了整个金属管道系统（供气、供水和供热管道）外，还包括必须连接到相应保护设备的所 有电源线和 IT 电缆。因为部分雷电流相当大，其可以溢过这些线并且必须由保护设备放电，所 以必须选择具有适当载流能力的电线（雷电流导线）。
1.9.6 过电压保护
常规
效果更多地取决于过电压保护设备的连接和布线。在危险区中或在本安电路中使用设备时，必 须遵守 EN60079-14。
安装系统后，必须遵守 EN 50020 指定的最小点火曲线和最大热度。
本安电路中的过电压保护
过电压保护设备可以防止本安电路过电压。
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图 1-12 本安电路中的过电压保护
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对于安全方面的讨论仅限于电感和电容数据的直接比较。
表格 1-7 电感和电容数据的比较
Ex 模块 比较 避雷器 1 线路 避雷器 2 传感器/执行器
La ≥ LBD1 +LLtg +LBD2 +Li
Ca ≥ CBD1 +CLtg +CBD2 +Ci
表格 1-8 电感和电容数据的比较实例
Ex 模块 比较 避雷器 1 线路 避雷器 2 传感器/执行器
La = 4 mH ≥ < 0.5 µH < 50 µH < 0.5 mH < 0.6 mH Ca = 270 nF ≥ < 1 nF < 10 nF < 6 nF < 6 nF 本节中描述的过电压保护元件仅在与外部避雷一起使用的情况下有效。外部避雷措施降低了雷 击的影响。
可从以下地址获得 Ex 模块的适当避雷针：
DEHN + SOEHNE GmbH + Co. KG
Elektrotechnische Fabrik Hans-Dehn-Str. 1 D-92318 Neumarkt http://www.dehn.de
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1.9.7 避雷和过电压保护的实例
压气站的避雷和过电压保护
图“压气站的避雷和过电压保护”显示了如何使用保护设备的实例。
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图 1-13 压气站的避雷和过电压保护
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1.9.8 雷击
措施
当易爆气体遭受雷击时，始终会点火。还存在由于在闪电放电路径中温度升温过高而导致的点 火危险。在区域 0、1 和 10 中，为了避免在这些区域外发生的雷击的有害作用，必须在适当位 置安装浪涌分流器等设备。配有电气设备的地上金属罐系统或与容器电隔离的导电组件需要等 电位连接，例如，测控设备和填充管的等电位连接。
说明
避雷设备和接地系统在完成后必须由专家进行测试，并且必须定期进行测试。根据 ElexV，在 易爆室内运行的电气保护和避雷系统的指定检测周期为三年。
小结：
● 所有建筑物和系统上增强的外部避雷（缩小的网眼、增多的引下线）。
● 将建筑物中的接地系统联网以创建区域接地。
● 联网的等电位连接。
● 在电源系统中安装避雷针和浪涌分流器。
● 在测控电缆的两端安装过电压精密保护设备。
● M&C 电缆的屏蔽。
● 具有双绞线芯的 M&C 电缆。