天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室雷擊案例分析及安全檢測(cè)要點(diǎn)探析

廖哲

（廣東省天然氣管網(wǎng)有限公司，廣州510503）

1 引言

天然氣長(zhǎng)輸管道經(jīng)過(guò)的地理位置比較復(fù)雜，自然環(huán)境多變，天然氣管道沿線站場(chǎng)和閥室分布相對(duì)較分散，在站場(chǎng)和閥室實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于受到雷擊的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)元器件和設(shè)備燒毀的現(xiàn)象，影響天然氣運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。因此，必須要做好天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室的防雷工作，應(yīng)用微電子技術(shù)將防雷技術(shù)從以往的強(qiáng)電系統(tǒng)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向弱電系統(tǒng)，增強(qiáng)對(duì)雷電監(jiān)測(cè)的靈敏性，提高防雷擊的效率。

2 站場(chǎng)閥室防雷保護(hù)措施

天然氣長(zhǎng)輸管道的站場(chǎng)閥室屬于具有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域，需要建立一級(jí)或二級(jí)防雷設(shè)施，盡可能減少雷電感應(yīng)中的靜電感應(yīng)，避免出現(xiàn)感應(yīng)電壓，防止出現(xiàn)火花放電而引起火災(zāi)或者爆炸危險(xiǎn)。

2.1 天然氣站場(chǎng)防雷保護(hù)措施

天然氣站場(chǎng)內(nèi)部管道采用三層PE 外防腐層或者犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法進(jìn)行管道防腐，在進(jìn)出站場(chǎng)位置處設(shè)置有絕緣接頭，要求自控儀表的接地電阻不高于四歐姆，天然氣站場(chǎng)工藝裝置區(qū)設(shè)置接地電阻小于四歐姆的接地網(wǎng)進(jìn)行防雷保護(hù)，在裝置區(qū)內(nèi)部將接地網(wǎng)與管道自控儀表和工藝裝置連接，管道絕緣接頭處跨接防爆型地極保護(hù)器，并將管道陰極保護(hù)材料與接地裝置相接，使陰極保護(hù)與接地效應(yīng)融合，保證防雷效果。天然氣站場(chǎng)完整的防雷工程包括外部防雷裝置、等電位連接屏蔽防閃絡(luò)技術(shù)和裝置以及電涌保護(hù)設(shè)備，這三種設(shè)備缺一不可，只有綜合運(yùn)用這幾種措施，才能真正實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)系統(tǒng)的防雷，避免雷擊對(duì)站場(chǎng)正常運(yùn)營(yíng)的影響[1]。

2.2 天然氣管道閥室防雷保護(hù)措施

天然氣閥室防雷劃分為第二類防雷建筑物，主要包括普通閥室和RTU 閥室兩種，一般閥室高度不會(huì)超過(guò)五米。其中，天然氣管道中的RTU 閥室主要用于天然氣運(yùn)輸數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，普通閥室一般是手動(dòng)閥室，閥室內(nèi)部設(shè)置有主管道閥門、自控儀表以及放空立管閥門等。天然氣閥室主管道的外防護(hù)采用三層PE 外防腐層加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，相關(guān)儀表要求接地電阻不高于四歐姆。放空等支線管道防腐采用液體涂料犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，在天然氣閥室墻上設(shè)置有避雷帶作為接閃器，避雷帶的網(wǎng)格通常不大于五米×五米，將接地網(wǎng)與室內(nèi)儀表相連，接地網(wǎng)電阻要小于四歐姆。將天然氣閥室內(nèi)部的接地網(wǎng)與放空管線通過(guò)防爆型地級(jí)保護(hù)器相連，保證金屬管道的防腐保護(hù)和防雷保護(hù)[2]。其次，還需要做好接地裝置材料的防腐處理，當(dāng)管道在進(jìn)出建筑物的位置處與防雷相關(guān)裝置相連時(shí)，要避免腐蝕對(duì)管道連接處的影響，保證防腐效率，提高防腐效果。在使用地極保護(hù)器保護(hù)管道過(guò)程中，可以利用內(nèi)部的間距使得兩個(gè)電極之間可以組成絕緣腔，一旦發(fā)生雷擊現(xiàn)象，絕緣腔內(nèi)部受到電壓的作用會(huì)產(chǎn)生氣體放電，兩個(gè)電極之間就會(huì)變成臨時(shí)的電氣連接狀態(tài)，避免雷電對(duì)周圍金屬導(dǎo)體和管道的影響，防止擊穿空氣放電對(duì)管道正常運(yùn)行帶來(lái)的危害，也避免管道絕緣接頭管道防腐層被擊穿，從而起到對(duì)閥室以及閥室相關(guān)設(shè)備的保護(hù)作用[3]。

3 天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室雷擊案例分析

3.1 可燃?xì)怏w探測(cè)器引起的故障

某天然氣長(zhǎng)輸管道閥室內(nèi)部設(shè)置有一臺(tái)可燃?xì)怏w探測(cè)器，該探測(cè)器報(bào)警控制電路板與可燃?xì)怏w探頭相串接，報(bào)警控制器電路板內(nèi)部設(shè)置有0.5A 的電源保險(xiǎn)，可燃?xì)怏w探測(cè)器開(kāi)關(guān)合上之后，可燃?xì)怏w探頭無(wú)明顯變化，報(bào)警器顯示F4。對(duì)可燃?xì)怏w探測(cè)器的異常情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，報(bào)警控制器內(nèi)部的保險(xiǎn)出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，電源沒(méi)有傳輸?shù)教筋^中而引起探頭工作異常。初次檢驗(yàn)來(lái)看，報(bào)警控制器內(nèi)部保險(xiǎn)熔斷不是由于現(xiàn)場(chǎng)原因?qū)е碌?，火氣機(jī)柜與現(xiàn)場(chǎng)探頭之間的電纜不存在接地或者短接的現(xiàn)象，而且換上新的保險(xiǎn)后再次燒毀，同時(shí)，線路中的浪涌保護(hù)器也沒(méi)有起到良好的設(shè)備保護(hù)作用。進(jìn)一步的檢查和分析來(lái)看，該線路等電位端子排接出來(lái)的接地電阻大于一百歐姆，說(shuō)明該線路接地網(wǎng)與等電位端子排之間連接出現(xiàn)異常，無(wú)法將雷擊產(chǎn)生的大電流引入大地，工程人員可以將接地扁鐵表面的防腐槽進(jìn)行打磨，然后與等電位端子相連接，連接之后的接地電阻要不大于四歐姆，避免雷擊現(xiàn)象發(fā)生后電流無(wú)法及時(shí)引入地面而引起設(shè)備的故障問(wèn)題，保證控制設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

3.2 應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制器故障

某天然氣管線輸氣站場(chǎng)發(fā)電機(jī)頻率為50Hz，電壓等級(jí)500V，功率因數(shù)為0.9，受到大規(guī)模持續(xù)的雷電天氣的影響，該天然氣管線站場(chǎng)市電中斷，應(yīng)急發(fā)電機(jī)隨即自啟，一段時(shí)間之后發(fā)現(xiàn)站場(chǎng)工藝區(qū)收發(fā)球筒方向位置處出現(xiàn)一道耀眼的閃電，緊接著工藝區(qū)照明關(guān)閉，發(fā)電機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)控裝置無(wú)法正常工作，工作人員在雷電減弱后對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)控制器電路板集成模塊破壞，但保險(xiǎn)并沒(méi)有受損，互聯(lián)板電路也無(wú)任何反應(yīng)，由此可見(jiàn)，該控制器的異常情況是由于雷擊造成的。在雷電多發(fā)的季節(jié)很多天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)無(wú)法正常工作，出現(xiàn)多種問(wèn)題，比如控制器通訊端口輸出電壓異常，發(fā)電機(jī)頻繁異常關(guān)機(jī)以及站場(chǎng)外電源供電問(wèn)題等，這些異常情況嚴(yán)重影響天然氣工程輸氣的穩(wěn)定性和安全性。

對(duì)引起天然氣管線輸氣站場(chǎng)異常情況的原因進(jìn)行分析，首先，天然氣管道站場(chǎng)部分應(yīng)急發(fā)電機(jī)所處的位置并沒(méi)有有效防護(hù)雷擊的措施，建筑物頂部位置沒(méi)有安裝避雷針或者避雷帶。其次，當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，會(huì)有一半的雷電流沿著接地裝置直接引入接地網(wǎng)，該部分雷電流在快速流動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生極強(qiáng)的感應(yīng)電磁場(chǎng)，在建筑物管線內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流及雷電電磁脈沖，間接影響應(yīng)急發(fā)電機(jī)的正常工作。此外，還有一半的雷電流會(huì)沿著管線排放，由于控制器內(nèi)部的各種電路設(shè)備對(duì)大電流相對(duì)比較敏感，也會(huì)引起控制器的工作異常。

為了減少雷電對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)正常工作的影響，必須要做好各站場(chǎng)發(fā)電機(jī)的防雷電工作。根據(jù)相關(guān)線路具體運(yùn)行情況以及設(shè)備的工作環(huán)境進(jìn)行分析，對(duì)發(fā)電機(jī)的相關(guān)設(shè)備加裝防雷裝置，比如發(fā)電機(jī)的充電電路、輸出電路、直流回路、通訊回路以及自啟動(dòng)控制回路等。

4 天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室雷擊安全檢測(cè)要點(diǎn)

根據(jù)天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，在當(dāng)?shù)貧夂?、溫度、壓力等急劇變化的情況下以及土壤水分過(guò)多的時(shí)候，不能進(jìn)行接地電阻測(cè)量。測(cè)量過(guò)程中，也要注意如下事宜，首先，接地測(cè)量要在斷接卡打開(kāi)的前提下進(jìn)行，如果沒(méi)有提前打開(kāi)斷接卡，不僅會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，還會(huì)損壞儀器儀表。其次，要合理安排接地極，保證接地極的接地電阻測(cè)量效果，接地極設(shè)置要遠(yuǎn)離電纜和較大的金屬體，注意接地極插入土壤的位置，保證接地棒處于零電位的狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室雷擊事故會(huì)嚴(yán)重影響天然氣管道運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性，因此必須要加強(qiáng)對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道的防雷防護(hù)工作，避免雷擊對(duì)管道正常運(yùn)營(yíng)的影響。本文主要針對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)閥室雷擊案例進(jìn)行分析，指出相應(yīng)的防雷防護(hù)措施和安全檢測(cè)要點(diǎn)，希望能夠?yàn)樘烊粴忾L(zhǎng)輸管道輸氣項(xiàng)目提供一定的參考。