接地系統(tǒng)在天然氣管輸行業(yè)的研究與應(yīng)用

黨鑫(中國(guó)石油西氣東輸管道公司延川壓氣站 陜西 延安 717208)

李佳鵬（中國(guó)石油西氣東輸管道公司海原壓氣站 寧夏 中衛(wèi) 755200）

一、壓氣站概述

壓氣站是天然氣管輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，其主要的建筑設(shè)施為站控區(qū)、工藝區(qū)、生活區(qū)等，工藝區(qū)作為其核心工作區(qū)可以實(shí)現(xiàn)截?cái)?、分離、過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量、分輸、放空、排污、越站、預(yù)留、標(biāo)定和安全泄放等功能。壓氣站應(yīng)用大量電氣設(shè)備，設(shè)備自動(dòng)化程度和儀表集成化程度高，加之壓氣站大都位于空曠原野，極易遭受雷擊和雷電電磁脈沖的干擾和影響。為了確保天然氣輸氣場(chǎng)站的安全運(yùn)行，必須采取必要的防雷措施，來(lái)最大化降低雷電事故的發(fā)生。

二、干擾源（內(nèi)部、外部）

接地系統(tǒng)在場(chǎng)站中的干擾有：1）強(qiáng)電干擾，由于電路中的過(guò)電壓和沖擊電流的產(chǎn)生造成的干擾。沖擊電流和過(guò)電壓來(lái)源于兩方面，一是電氣設(shè)備自身斷電產(chǎn)生的，這種干擾的影響比較小。二是雷電中雷電電流和電磁感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓，由雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓和沖擊電流產(chǎn)生的影響對(duì)壓氣站的安全生產(chǎn)運(yùn)行至關(guān)重要。2）接地干擾，因在接地系統(tǒng)中接地不當(dāng)而形成接地環(huán)路。在電氣設(shè)備中存在電位差，因不同位置的接地點(diǎn)的電位是不同的，設(shè)備之間的負(fù)載不平衡、過(guò)載、漏電也會(huì)有電位差的出現(xiàn)。無(wú)論何種電位差都會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成影響。3）輻射干擾，由于雷閃過(guò)后的空間區(qū)域內(nèi)的電纜會(huì)出現(xiàn)電磁感應(yīng)。雷電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)的脈沖非常大，這就會(huì)干擾站場(chǎng)中的電氣設(shè)備正常運(yùn)行。

三、雷電種類及對(duì)天然氣站場(chǎng)的危害

隨著電氣設(shè)備的大量應(yīng)用，雷電的危害影響也從原來(lái)的直擊雷發(fā)展到雷電感應(yīng)、雷電波侵入以及地電位反擊等，對(duì)電氣設(shè)備造成的影響也更為廣泛。1）直擊雷，即雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電流直接通過(guò)地表輸氣管道或者設(shè)備，產(chǎn)生巨大的機(jī)械振動(dòng)和高溫，對(duì)設(shè)備的破壞也是最直接的。強(qiáng)大的沖擊力和巨大的電壓足以造成設(shè)備損壞、人員傷亡。2）雷電感應(yīng)，是指壓氣站附近的引雷設(shè)備在接閃過(guò)后能夠在周圍空間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的雷電電磁脈沖。這樣在該區(qū)域中的電纜就會(huì)相應(yīng)的感應(yīng)產(chǎn)生瞬時(shí)的萬(wàn)伏以上電壓并將這種電壓傳遞到電氣、儀表及通信設(shè)備上，造成設(shè)備損壞。3）雷電波侵入，是一種間接雷電破壞。由直擊雷和雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓，經(jīng)由金屬線路傳遞到壓氣站中的電氣設(shè)備中，對(duì)其產(chǎn)生破壞和干擾。4）地電位反擊，同樣是受雷電的間接影響產(chǎn)生的。是因在引雷裝置將雷電巨大的電流引入大地的時(shí)候，由于大地本身電阻的存在雷電電荷不能瞬時(shí)泄放，造成局部地電位上升的情況。這個(gè)時(shí)候如果壓氣站中的電氣設(shè)備接地體沒(méi)有和地電位升高點(diǎn)距離足夠遠(yuǎn)，就會(huì)有反擊電流的出現(xiàn)，造成電氣設(shè)備損壞。

四、接地的種類及應(yīng)用

接地是為了防止壓氣站中的電力電子設(shè)備遭受雷擊而采取的保護(hù)措施，常用的接地方式有：1)安全接地，即保險(xiǎn)接地，是一種最廣泛的接地保護(hù)措置，通過(guò)低阻抗的導(dǎo)體將電氣設(shè)備外殼跟大地相連接，避免因電氣設(shè)備外殼漏電或者靜電放電而導(dǎo)致觸電事故的發(fā)生。2）防雷接地，在壓氣站廠房中安裝避雷針和引雷措施，將雷電產(chǎn)生的電流引入到大地中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓氣站廠房、設(shè)備和人員的保護(hù)。3）工作接地，即由于電氣設(shè)備自身的工作需要而采取的接地措施。工作接地需要根據(jù)設(shè)備以及電路的實(shí)際來(lái)選取恰當(dāng)?shù)慕拥攸c(diǎn)和接地線，如果選取不適宜的工作接地方式反而可能造成設(shè)備之間的互相干擾。4）屏蔽接地，這是一種需要配合使用的接地方式，其根本在于將干擾源和敏感電路之間設(shè)置金屬屏蔽體，最大化的將干擾或者電場(chǎng)屏蔽起來(lái)，以降低對(duì)電氣設(shè)備的影響。

五、干擾源控制措施

場(chǎng)站中的干擾源控制一方面要對(duì)電氣設(shè)備自身的干擾進(jìn)行規(guī)避，另一方面對(duì)雷電造成的干擾控制。對(duì)設(shè)備的電路板優(yōu)化控制，將電纜之間的干擾間距控制在最小。在站場(chǎng)廠房和電氣設(shè)備接地的時(shí)候要選取合適的接地點(diǎn)。合理的利用場(chǎng)站的外層屏蔽以及電氣設(shè)備中的金屬外殼的屏蔽作用，還有就是在電路的電源部分安裝合適的瞬態(tài)過(guò)電壓和浪涌電流保護(hù)措施。

六、站場(chǎng)雷電防護(hù)措施

首先，要在輸氣站場(chǎng)中布置引雷裝置來(lái)接閃，可以用避雷針和建筑物上方的金屬構(gòu)件來(lái)與防雷設(shè)備相連接，形成閉合的通路將雷電的強(qiáng)大電流引導(dǎo)到大地中去。其次，接地。將天然氣站場(chǎng)中的電氣設(shè)備的金屬外殼、電纜線路的金屬外皮以及金屬罐體都要作電氣連接并且接地。金屬設(shè)備中要有兩條以上的接地線路，金屬連接的閥門(mén)、法蘭盤(pán)等也需要用金屬線來(lái)跨接。也有必要將工藝區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)的接地采用環(huán)形閉合接地裝置，形成接地網(wǎng)，將所有的接地都連接在此接地網(wǎng)上。還有就是分流。在電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的信號(hào)回路和供電電源部分采取浪涌保護(hù)器SPD，來(lái)限制瞬態(tài)過(guò)電壓和浪涌電流。這樣在雷電電磁脈沖造成巨大電壓時(shí)候就能夠很好的進(jìn)行規(guī)避和降低損失。還有電磁屏蔽也是很好的避雷措施。其有兩個(gè)層面的屏蔽：1）將控制室房屋結(jié)構(gòu)中的金屬鋼筋連接處進(jìn)行電氣連接形成防雷屏蔽；2）利用電氣設(shè)備的金屬箱體的等電位連接進(jìn)行防雷屏蔽。PLC系統(tǒng)、儀表柜、手操盤(pán)臺(tái)應(yīng)同時(shí)設(shè)置屏蔽接地匯流排和保護(hù)接地螺釘，分別作為信號(hào)接地和電源接地。同時(shí)，應(yīng)定期對(duì)防雷、防靜電裝置進(jìn)行定期檢測(cè)及檢修，保證接地完好有效，接地電阻符合要求；保證站場(chǎng)閥門(mén)、法蘭用金屬線跨接且可靠接地；法蘭連接間電阻應(yīng)小于0.03Ω，對(duì)地電阻不得大于100Ω；檢修拆除的跨接線一定要恢復(fù)。

結(jié)語(yǔ)

隨著天然氣資源的廣泛使用，天然氣管道也在大量的增加建設(shè)，對(duì)天然氣場(chǎng)站的防雷保護(hù)就顯得尤為重要，最大化的保證天然氣的安全平穩(wěn)輸送。接地系統(tǒng)是最為有效的防雷電措施，伴隨著天然氣管輸行業(yè)的發(fā)展，接地系統(tǒng)也得到了很廣泛的應(yīng)用。接地系統(tǒng)不僅僅是保護(hù)建筑、電氣設(shè)備，更為重要的是對(duì)人身安全的保護(hù)。謹(jǐn)希望本文的研究能夠?yàn)閷?shí)際的接地系統(tǒng)在管輸行業(yè)中的應(yīng)用提供指導(dǎo)，保證天然氣輸送站場(chǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

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