天然氣長輸管道站場閥室雷擊案例分析及安全檢測要點

摘要：文章根據天然氣川氣東送管道站場閥室防雷系統(tǒng)的設計，結合輸氣站場閥室雷擊案例，分析了其故障原因，總結相應的整改措施，歸納了日常運行期間防雷防靜電安全檢測技術要點，保證各類設備的安全平穩(wěn)運行。

關鍵詞：輸氣站場；雷擊案例；安全檢測

中圖分類號：TV547 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0156-02

1 工程概況

川氣東送管道工程西起川東北普光首站，東至上海輸氣站，途徑四川、重慶、湖北、安徽、江蘇、浙江、上海等7?。ㄖ陛犑校?3個縣市。管道設輸氣站場25座、閥室93座。管道管徑1016mm，設計輸送壓力10MPa。

2 站場閥室防雷設計

綜合樓均為三類防雷建筑，建筑物的防雷裝置滿足直擊雷、防電感應雷及防雷電波的侵入。在屋頂采用￠10熱鍍鋅圓鋼作避雷帶。接地母線采用-40×4的鍍鋅扁鋼，接地極采用鍍鋅角鋼L50×5×2500。自控儀表接地電阻不大于3歐，其余接地電阻不大于10?。其中自控、通信、防腐電涌保護器由機柜自帶，電源系統(tǒng)電涌保護器安裝于UPS及配電柜內。將自控、通信、防腐設備及其它正常不帶電的外殼與MEB連接，MEB與戶外的接地網連接。同時，放空區(qū)與工藝區(qū)的接地網是互相獨立的。

3 案例分析

3.1 案例一：應急發(fā)電機控制器故障分析

該管線輸氣站場的發(fā)電機電壓等級為400V，頻率為50Hz，功率因數為0.8，功率從80～125kW不等。

某晚雷雨天氣，某站場市電中斷，值班人員啟動了應急發(fā)電機。40分鐘后，在站控室內看見工藝區(qū)收發(fā)球筒方向有一道耀眼的閃電，并伴有巨大雷聲，隨后發(fā)現發(fā)電機組停止運轉、工藝區(qū)照明關閉、收發(fā)球筒區(qū)視頻監(jiān)控裝置無法正常工作、激光對射有兩組報警無法消除。在雷電減弱后，對發(fā)電機進行檢查，發(fā)現控制器內保險并未受損，但控制器主邏輯通訊電路板的集成模塊爆裂，互連板電路板也無任何反應，判斷此現象為控制器多處受到雷擊而造成機組不能正常工作。

部分輸氣站場的應急發(fā)電機在雷雨季節(jié)均出現工作不正常的現象，如控制器內通訊端口輸出電壓不正常，導致數據無法上傳至站控室，無法實現遠程監(jiān)視；發(fā)電機無法連續(xù)運行，頻繁異常停機。經過分析，判斷結果為設備遭受雷擊，導致發(fā)電機組的電源板、主板損壞，致使應急發(fā)電機組不能正常。如果站場的外電源一旦長時間失電，應急發(fā)電機不能連續(xù)正常運轉，將嚴重影響輸氣生產。

原因分析：（1）部分應急發(fā)電機所在建筑并沒有防直擊雷的措施，建筑物頂上未安裝避雷帶或者避雷針，僅發(fā)電機外殼接地。（2）在直擊雷擊發(fā)生時，大約50%的雷電流將沿接閃——引下線通路直接泄放入地，頻率成分非常復雜的雷電流快速通過引下線時會感應出極強的電磁場，建筑物中的管線相對切割磁力線產生感應電流（即雷擊電磁脈沖），間接導致應急發(fā)電機損壞；另外，至少有50%的雷電流將沿著進出建筑物的管線泄放，因控制器內的各種電路板件對大電流敏感，因此對控制器構成直接威脅。

解決措施：為了保證各站場燃氣發(fā)電機在雷雨季節(jié)的正常運行，減少雷擊事件的發(fā)生，根據應急發(fā)電機廠家提供的資料及發(fā)電機遭受雷擊的具體情況分析，經過與發(fā)電機組供貨商溝通，對發(fā)電機在400V輸出回路、充電回路、通訊回路、直流回路（自帶的直流裝置前端）、自啟動控制回路加裝浪涌保護器等進行了防雷設計，如圖1所示。浪涌保護器通過外殼或就近的接地點進行有效接地。通過電源浪涌保護器防止由電源線侵入的感應雷電或電涌破壞數據、信息、控制等系統(tǒng)；通過信號浪涌保護器防止由信號傳輸線侵入的感應雷電或浪涌破壞數據、信息、控制等

系統(tǒng)。

3.2 案例二：可燃氣體控制器機柜GIA102故障分析

該工程閥室內有一臺可燃氣體控制器，柜內電源走向如圖2所示，根據可燃氣體控制器柜內電源走向，合上開關后，報警器顯示F4，現場可燃氣體探頭無顯示，經檢查，報警控制器沒有24V電供給探頭，0.5A保險多次燒毀。

原因分析：檢查現場探頭到火氣機柜的電纜沒有短接和接地現象（可以判斷出保險熔斷不是由于現場的原因），因報警器損壞，換上新的保險后再次燒毀。為什么有大電流通過此回路，浪涌保護器未起保護設備的作用呢？雖然此設備有接地線引至等電位端子排，但測量等電位端子排處的接地電阻為100?以上，說明等電位端子排并未與接地網實現良好連接，無法將大電流引入地網。

解決措施：將接地扁鐵表面防腐層打磨，然后與等電位端子箱母排連接，及時整改完成后，要求接地電阻小于4?，以免造成控制設備損壞。

3.3 設備遭雷擊的原因

本工程發(fā)生了多次因雷擊或接地系統(tǒng)問題導致的設備故障或者損壞，站場閥室在投產運行兩年內發(fā)生此類雷擊現象，經過分析，造成以上情況的原因可總結如下：

（1）因部分施工方未嚴格按照防雷設計的要求進行施工，部分設備并未與接地系統(tǒng)實現連接。如浪涌保護器、可燃氣體檢測儀、可燃氣體探頭、電子控制單元、攝像頭、太陽能電池板的基座、各種機柜外殼未接地。

（2）因部分閥室地處山區(qū)，施工難度較大，接地系統(tǒng)的接地電阻未能滿足設計要求。

（3）因雷雨季節(jié)，天氣潮濕，設備與接地系統(tǒng)連接處銹蝕嚴重，連接效果不好，影響接地效果。

（4）因部分地區(qū)為雷雨多發(fā)段，個別設備內部自帶的防雷設計不能滿足要求，設計未能全面考慮感應雷的防護措施。

（5）浪涌保護器的型號選擇有誤，未嚴格根據該地區(qū)的雷電流進行選型。

4 日常運行防雷安全檢測要求

4.1 檢測的范圍

輸氣管道行業(yè)定期進行防雷防靜電安全檢測是雷電防護系統(tǒng)工程的重要一環(huán)，防雷防靜電安全檢測應當每半年檢測一次，全面檢測建筑物、生產裝置、設備、容器、自控儀表、電氣配電裝置、防靜電裝置的接地情況，與以前數據進行對比，以便及時發(fā)現雷電災害安全隱患，避免或減少安全事故的發(fā)生。

4.2 檢測要點

根據相關的標準規(guī)范，防雷接地檢測要點如下：

（1）下雨后和土壤吸收水分太多的時候以及氣候、溫度、壓力等急劇變化時不能測量。

（2）接地電阻測試方法有誤必然產生錯誤的測試結果，從而為管道運行增加了不安全因素。在進行接地電阻測試時，應打開斷接卡進行測量。若沒打開斷接卡，測試結果是不準確的，同時有可能會損壞儀器儀表。

（3）測量地極的安排。為了正確地測量出某地極的接地電阻，接地極應合理安排，盡量避免將其安排在工藝生產區(qū)，遠離地下管道、電纜等較大金屬體，其中電流極應遠離10m以上，電壓極應遠離50m以上。同時宜選擇土壤電阻率大的位置時候。

（4）注意電流極插入土壤的位置，應使接地棒處于零電位的狀態(tài)。

（5）外引加聯(lián)接線的影響。測量地點比較遠，地極和測量儀器的所放位置受限制而不能到達被測位置時，應加外引加接線，所用的加接線的截面積一般不應小于1～1.5mm2。

（6）各種引線應與地絕緣。測量時引線中會流過微弱的電流，如果各種引線的絕緣破壞，會影響電流的分配從而引起測量數據的不準確。

（7）反復在不同的方向測量3～4次，取其算數平

均值。

5 結語

天然氣長輸管道站場閥室的建筑物、設備、容器、構筑物大多為易燃易爆場所，企業(yè)要求必須重視防雷工作，在實際生產中，不僅要保證防雷施工按照規(guī)范進行，建立完善的綜合防雷系統(tǒng)；同時也要做好安全檢測工作，保證測量的接地電阻真實可靠，以便及時發(fā)現問題，及時整改，以免影響人身安全和生產事故。

參考文獻

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[4] 李良福.易燃易爆場所防雷抗靜電安全檢測技術（第二版）[M].北京：氣象出版社.

作者簡介：吉敏（1987—），女，四川人，供職于天然氣川氣東送管道分公司，研究方向：天然氣川氣東送管道輸氣部分站場閥室的配電系統(tǒng)。

（責任編輯：黃銀芳）