天然氣長輸管道站場閥室雷擊案例分析及安全檢測要點(diǎn)

摘要：文章根據(jù)天然氣川氣東送管道站場閥室防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，結(jié)合輸氣站場閥室雷擊案例，分析了其故障原因，總結(jié)相應(yīng)的整改措施，歸納了日常運(yùn)行期間防雷防靜電安全檢測技術(shù)要點(diǎn)，保證各類設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸氣站場；雷擊案例；安全檢測

中圖分類號：TV547 文獻(xiàn)標(biāo)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省（直轄市）53個(gè)縣市。管道設(shè)輸氣站場25座、閥室93座。管道管徑1016mm，設(shè)計(jì)輸送壓力10MPa。

2 站場閥室防雷設(shè)計(jì)

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(yīng)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(hù)器由機(jī)柜自帶，電源系統(tǒng)電涌保護(hù)器安裝于UPS及配電柜內(nèi)。將自控、通信、防腐設(shè)備及其它正常不帶電的外殼與MEB連接，MEB與戶外的接地網(wǎng)連接。同時(shí)，放空區(qū)與工藝區(qū)的接地網(wǎng)是互相獨(dú)立的。

3 案例分析

3.1 案例一：應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制器故障分析

該管線輸氣站場的發(fā)電機(jī)電壓等級為400V，頻率為50Hz，功率因數(shù)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(dòng)了應(yīng)急發(fā)電機(jī)。40分鐘后，在站控室內(nèi)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(xiàn)發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)、工藝區(qū)照明關(guān)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(bào)警無法消除。在雷電減弱后，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)控制器內(nèi)保險(xiǎn)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(yīng)，判斷此現(xiàn)象為控制器多處受到雷擊而造成機(jī)組不能正常工作。

部分輸氣站場的應(yīng)急發(fā)電機(jī)在雷雨季節(jié)均出現(xiàn)工作不正常的現(xiàn)象，如控制器內(nèi)通訊端口輸出電壓不正常，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法上傳至站控室，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視；發(fā)電機(jī)無法連續(xù)運(yùn)行，頻繁異常停機(jī)。經(jīng)過分析，判斷結(jié)果為設(shè)備遭受雷擊，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的電源板、主板損壞，致使應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不能正常。如果站場的外電源一旦長時(shí)間失電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)不能連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將嚴(yán)重影響輸氣生產(chǎn)。

原因分析：（1）部分應(yīng)急發(fā)電機(jī)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(jī)外殼接地。（2）在直擊雷擊發(fā)生時(shí)，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(fù)雜的雷電流快速通過引下線時(shí)會(huì)感應(yīng)出極強(qiáng)的電磁場，建筑物中的管線相對切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流（即雷擊電磁脈沖），間接導(dǎo)致應(yīng)急發(fā)電機(jī)損壞；另外，至少有50%的雷電流將沿著進(jìn)出建筑物的管線泄放，因控制器內(nèi)的各種電路板件對大電流敏感，因此對控制器構(gòu)成直接威脅。

解決措施：為了保證各站場燃?xì)獍l(fā)電機(jī)在雷雨季節(jié)的正常運(yùn)行，減少雷擊事件的發(fā)生，根據(jù)應(yīng)急發(fā)電機(jī)廠家提供的資料及發(fā)電機(jī)遭受雷擊的具體情況分析，經(jīng)過與發(fā)電機(jī)組供貨商溝通，對發(fā)電機(jī)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(dòng)控制回路加裝浪涌保護(hù)器等進(jìn)行了防雷設(shè)計(jì)，如圖1所示。浪涌保護(hù)器通過外殼或就近的接地點(diǎn)進(jìn)行有效接地。通過電源浪涌保護(hù)器防止由電源線侵入的感應(yīng)雷電或電涌破壞數(shù)據(jù)、信息、控制等系統(tǒng)；通過信號浪涌保護(hù)器防止由信號傳輸線侵入的感應(yīng)雷電或浪涌破壞數(shù)據(jù)、信息、控制等

系統(tǒng)。

3.2 案例二：可燃?xì)怏w控制器機(jī)柜GIA102故障分析

該工程閥室內(nèi)有一臺可燃?xì)怏w控制器，柜內(nèi)電源走向如圖2所示，根據(jù)可燃?xì)怏w控制器柜內(nèi)電源走向，合上開關(guān)后，報(bào)警器顯示F4，現(xiàn)場可燃?xì)怏w探頭無顯示，經(jīng)檢查，報(bào)警控制器沒有24V電供給探頭，0.5A保險(xiǎn)多次燒毀。

原因分析：檢查現(xiàn)場探頭到火氣機(jī)柜的電纜沒有短接和接地現(xiàn)象（可以判斷出保險(xiǎn)熔斷不是由于現(xiàn)場的原因），因報(bào)警器損壞，換上新的保險(xiǎn)后再次燒毀。為什么有大電流通過此回路，浪涌保護(hù)器未起保護(hù)設(shè)備的作用呢？雖然此設(shè)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(wǎng)實(shí)現(xiàn)良好連接，無法將大電流引入地網(wǎng)。

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(shí)整改完成后，要求接地電阻小于4?，以免造成控制設(shè)備損壞。

3.3 設(shè)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(dǎo)致的設(shè)備故障或者損壞，站場閥室在投產(chǎn)運(yùn)行兩年內(nèi)發(fā)生此類雷擊現(xiàn)象，經(jīng)過分析，造成以上情況的原因可總結(jié)如下：

（1）因部分施工方未嚴(yán)格按照防雷設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行施工，部分設(shè)備并未與接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。如浪涌保護(hù)器、可燃?xì)怏w檢測儀、可燃?xì)怏w探頭、電子控制單元、攝像頭、太陽能電池板的基座、各種機(jī)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(shè)計(jì)要求。

（3）因雷雨季節(jié)，天氣潮濕，設(shè)備與接地系統(tǒng)連接處銹蝕嚴(yán)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(gè)別設(shè)備內(nèi)部自帶的防雷設(shè)計(jì)不能滿足要求，設(shè)計(jì)未能全面考慮感應(yīng)雷的防護(hù)措施。

（5）浪涌保護(hù)器的型號選擇有誤，未嚴(yán)格根據(jù)該地區(qū)的雷電流進(jìn)行選型。

4 日常運(yùn)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(jìn)行防雷防靜電安全檢測是雷電防護(hù)系統(tǒng)工程的重要一環(huán)，防雷防靜電安全檢測應(yīng)當(dāng)每半年檢測一次，全面檢測建筑物、生產(chǎn)裝置、設(shè)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(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)雷電災(zāi)害安全隱患，避免或減少安全事故的發(fā)生。

4.2 檢測要點(diǎn)

根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，防雷接地檢測要點(diǎn)如下：

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

（2）接地電阻測試方法有誤必然產(chǎn)生錯(cuò)誤的測試結(jié)果，從而為管道運(yùn)行增加了不安全因素。在進(jìn)行接地電阻測試時(shí)，應(yīng)打開斷接卡進(jìn)行測量。若沒打開斷接卡，測試結(jié)果是不準(zhǔn)確的，同時(shí)有可能會(huì)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(yīng)合理安排，盡量避免將其安排在工藝生產(chǎn)區(qū)，遠(yuǎn)離地下管道、電纜等較大金屬體，其中電流極應(yīng)遠(yuǎn)離10m以上，電壓極應(yīng)遠(yuǎn)離50m以上。同時(shí)宜選擇土壤電阻率大的位置時(shí)候。

（4）注意電流極插入土壤的位置，應(yīng)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(diǎn)比較遠(yuǎn)，地極和測量儀器的所放位置受限制而不能到達(dá)被測位置時(shí)，應(yīng)加外引加接線，所用的加接線的截面積一般不應(yīng)小于1～1.5mm2。

（6）各種引線應(yīng)與地絕緣。測量時(shí)引線中會(huì)流過微弱的電流，如果各種引線的絕緣破壞，會(huì)影響電流的分配從而引起測量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

（7）反復(fù)在不同的方向測量3～4次，取其算數(shù)平

均值。

5 結(jié)語

天然氣長輸管道站場閥室的建筑物、設(shè)備、容器、構(gòu)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(shí)際生產(chǎn)中，不僅要保證防雷施工按照規(guī)范進(jìn)行，建立完善的綜合防雷系統(tǒng)；同時(shí)也要做好安全檢測工作，保證測量的接地電阻真實(shí)可靠，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)整改，以免影響人身安全和生產(chǎn)事故。

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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(zé)任編輯：黃銀芳）