仪表防雷和接地怎么做：信号防雷器、屏蔽层和等电位
每到雷雨季，总有水厂、泵站反映雷后几台变送器没了输出，或者控制室的模拟量卡烧了一片。多数不是直击雷，而是附近落雷在长电缆上感应出浪涌。先说结论：仪表防雷靠三件事配合，信号线两端装信号防雷器、供电回路装电源防雷器、全站做好接地和等电位，缺一项都可能白装。这篇写给仪表班组和设计人员。
仪表防雷先弄清感应雷怎么进来
落雷点附近电磁场很强，室外长信号电缆就像天线，会感应出很高的瞬时电压。雷电流入地时，附近地面电位也会瞬间抬高，现场仪表和控制室两端的地之间出现很大电位差，这个差值会沿着信号线冲进卡件。
最容易出事的是露天的液位计、流量计和分析仪，以及电缆长、走架空或浅埋的回路。仪表防雷的重点就落在长电缆的两端。
仪表防雷的信号防雷器怎么配
信号防雷器串在信号回路里，平时几乎不影响信号，浪涌来时把多余能量泄放到地。配的时候注意这几点：
图 1：Endress+Hauser HAW562 导轨式浪涌保护器。图片来源：Endress+Hauser官网
- 按信号类型选，4–20mA、RS-485、HART 各有对应的型号，工作电压要和回路匹配；
- 长电缆两端都装，现场侧靠近仪表，控制室侧装在进卡件之前；
- 防雷器有一定串联电阻，回路负载本来就紧的，要核算会不会影响带载能力；
- 防爆区域要选和本安回路相容的型号。
恩德斯豪斯 Endress+Hauser 的 HAW562 就是一类导轨安装的浪涌保护器，装在机柜端子旁。有的变送器本身可以选带过电压保护的接线模块，现场侧就省了一个外置件。
常有人问隔离栅能不能顶替。隔离栅不能代替仪表防雷器件，像 Endress+Hauser RN22 这类有源隔离栅主要解决供电和信号隔离，扛不住雷击浪涌，两者只能配合。
电源防雷器装在哪里
分析仪、控制柜的交流供电同样会进浪涌，仪表防雷不能只管信号线。电源防雷常按级配置：总配电处装一级泄放大电流，仪表柜进线处再装一级把残压压低。24V直流回路如果从室外引入，也要加防护。
电源防雷器的接地线要短、要直，接地线越长，浪涌经过时压降越大，保护效果明显打折。
仪表接地为什么讲究单点接地
仪表的信号地如果在现场和控制室各接一次地，两个接地点之间只要有电位差，就会在信号线上形成地环流，平时表现为读数跳动，雷击时更危险。所以仪表工作地一般采用单点接地，汇到控制室的仪表接地汇流排，再接到全站的接地网。
单点接地不等于另起一套孤立的地。多数规范要求各类接地最终共用一个接地网，在汇流排上分开汇集再连到一起，这也是仪表防雷的基础。
屏蔽层接地：一端接还是两端接
信号电缆的屏蔽层通常在控制室一端接地，现场仪表端悬空并做好绝缘，目的是防止屏蔽层上流过地环流。这是仪表接地里最常见的要求。
电缆外层的铠装或穿线钢管则不同，一般两端都接地，起保护屏蔽作用，能削弱外部磁场对芯线的感应。有的项目对抗干扰要求高，会在屏蔽层另一端经放电管接地，雷击时临时导通、平时仍是一端接地，具体按设计规范执行。
等电位连接怎么做
仪表防雷里的等电位，是让站内所有金属体在雷击瞬间电位尽量一致：仪表外壳、支架、电缆桥架、钢管、防雷器接地端、机柜外壳，都用连接线可靠接到同一接地系统上。
现场常见的漏项有：桥架断开处没跨接、仪表支架只靠螺栓接触、屏蔽层和防雷器接地各接各的。泵体漏电和接地检查思路可以对照机械隔膜计量泵泵体带电的接地检查，原理相通。
雷雨季前后检查和接线安全
仪表防雷器件会“用坏”，泄放过几次大浪涌后性能会下降。雷雨季前后各查一次：看状态指示窗是否变色，查端子是否松动，复测接地连接。读数异常跳动的，顺手查一下屏蔽层是不是两端都接了。
接线、更换防雷器前一定先断电并验电，雷雨天气不要在室外仪表和长电缆上作业。在线仪表接PLC的回路怎么接，可参考在线仪表接PLC的接法。
结论
仪表防雷不是装一个防雷器就完事：信号线两端装信号防雷器，供电装电源防雷器，仪表接地采用单点汇集、共用接地网，屏蔽层一端接地，全站金属做等电位连接，雷雨季前后检查。这几项一起做，雷后烧卡件的情况会少很多。隔离栅和配电器可以在隔离栅与配电器分类里查，控制柜里的防雷和接地端子怎么排，可结合计量泵控制箱的配置一起考虑。把回路数量、信号类型和电缆走向发给我们，联系选型 帮你配防雷方案。
常见问题
仪表防雷只在控制室一端装信号防雷器够吗？
电缆短、仪表在室内时基本够。电缆长且仪表在室外的，现场侧也要装，否则浪涌先打坏的往往是现场变送器。
装了防雷器以后读数变小了，正常吗？
可能是防雷器的串联电阻吃掉了回路负载余量，或者接线错误。先核算回路负载，再检查接线和型号。
屏蔽层两端都接地会怎样？
两端地电位不同时，屏蔽层上会流过地环流，干扰信号，雷击时还可能把浪涌引入。按一端接地整改即可。
仪表接地电阻要做到多少？
按项目执行的设计规范和当地要求来定，不同行业要求不一样，验收时按图纸数值复测。
防雷器坏了怎么看出来？
很多型号有状态指示窗，变色就要换；没有指示的，雷雨季后按厂家方法检测，或者直接按周期更换模块。