新時期如何做好油田儀器儀表雷電防護工作

趙洋（大慶油田工程建設有限公司化建公司，黑龍江 大慶 163000）

1 雷電對油田的儀器儀表主要有四種危害形式

1.1 直擊雷

直擊雷是指雷電和大地上某一點之間發生的迅猛放電現象，直擊雷的電壓峰值最高可達到幾十千瓦或者幾百千瓦。這種在幾微秒從云層中釋放的巨大能量，會給儀器和儀表帶來直接的損害。這種強大的放電現象所產生的熱效應和機械效應會瞬間直接對大大小小儀器儀表的外殼端口造成不可估量的破壞。不僅會使如傳感器，傳輸線等傳輸信號中斷，還有可能直接對暴露在環境中的設備造成損壞。如果避雷方式不當遭遇雷擊，由于熱能導致儀器儀表甚至建筑物迅速的熱膨脹，甚至還會發生爆炸，并且在油田中引發火災等一些類不可控的次生災害。輕則危害到安全的油田生產，重則會對人類的生命造成嚴重威脅。

1.2 雷電感應

閃電在其途徑的線路上釋放強大的熱效應和機械效應的同時，還會產生危害強大的雷電感應。雷電感應有兩種，一種是靜電感應。靜電感應是由于高空云層放電使高空與大地之間的電荷突然消失，導體上的電荷來不及疏散而產生的對地高壓。這種現象主要作用對象就是高壓輸電線各種信號傳輸線路。這種不穩定電流如果進入現場儀表和用電設備當中，就會對其造成損壞。

另外一種就是電磁感應。在雷電流釋放過程中，在其周圍會產生強大的交變電磁場，這種電磁場作用在有閉合回路的金屬物體上時，就會產生強大的熱量。油田中許多儀表都極易燃燒，這種熱量作用到儀表上極有可能對儀器儀表造成難以修復的物理性損傷。

1.3 雷電波入侵

由于雷電對線路和架空金屬管線的作用，極有可能沿著這些路徑侵入屋內或者儀器儀表設備當中。雷電波的入侵主要有三種：

第一種是直擊雷直接作用到管線或者線路，造成的脈沖波式高電壓入侵。

第二種是來自間接雷產生的靜電感應，使導線金屬體上產生幾千到幾十千伏的高電位脈沖波侵入儀器儀表和設備。

第三種是閃電擊在建筑物沿著引下線產生的高電壓脈沖波通過管線網絡對信號傳輸的干擾和對處于網絡之上的儀器儀表和設備的直接破壞。

1.4 雷擊電磁脈沖

這種電磁脈沖，主要是對系統、設備和信號傳輸的干擾。隨著自動化儀表的應用和各種先進的電子設備的使用。這種電磁脈沖干擾也會對油田的正常工作帶來不可估量的損失。

2 對雷電危害在油田儀器儀表中的防護

雖然這種自然現象會對油田中的儀器儀表甚至生產生活造成嚴重的影響和破壞，但是我們還是完全有方法盡量避免或者減小雷電對儀器儀表和油田生產工作中的損害。但通過分析雷電對油田儀器儀表造成損害作用的幾種方式，我們可以通過以下的方法來避免雷電對我們的生產生活造成的損害。

2.1 外部雷電防護措施

外部防護措施主要有接閃，均壓和引流等。主要通過對建筑物或者暴露在外的儀器進行直接防護，目的是通過合理布線和安裝接閃引流設備將大部分雷電的能量釋放到大地。我們可以對相關建筑或者暴露在外面的儀表采取接地，屏蔽或者等電位連接的方法，并且在設計相關建筑和外殼的時候，要充分考慮到對建筑物內或者其它部位儀器儀表系統的設計、安裝、檢查和維護。例如為高出儀表和設備加裝與現場金屬設施相連的防雷保護箱和對保護儀器儀表的建筑安裝避雷和引雷系統。值得注意的是，外部防雷工程的建設應該和油田整體的建設成為一個系統的整體。例如說儀表和建筑的防雷措施應該和旁邊儲油罐或者易燃單位共同施工設計。

2.2 內部防護措施

內部防護措施主要是室內的儀器儀表和信號線路以及供電線路。防護，對于這兩個系統的防護主要運用手段就是屏蔽和分流。

處于室內的控制系統由許多的電子元器件組成，這些儀器儀表的重要性和脆弱性意味著對它們的防雷保護十分重要。除了要在其外加裝防雷環外，最好利用相關建筑的建筑特性，例如房屋結構中的鋼筋形成一個屏蔽籠，將接地環和屏蔽籠進行有效的連接，組成一個成熟的屏蔽系統。而暴露在外的儀器儀表應該加裝金屬防護籠或者防護箱，利用防護籠和防護向與附近的防護系統有機結合，達到防雷的目的。

對電源和相關信號傳輸線路的防護則可以利用雙層金屬屏蔽層的電纜，采取外層屏蔽電纜多點接地、內層屏蔽電纜單點接地的方法，達到保證安全和抑制電磁干擾的目的。

另外隨著科技的發展和人們對雷電災害的重視，儀器儀表的雷電防護和保護工作應運而生。現在我們不僅僅有成熟的雷電防護的相關技術，還有許多對儀器儀表雷電防護的保護工具。比如說器儀表信號網絡不同接口的防雷保護器、浪涌抑制器、各種終端設備帶有防雷功能的保安單元等。

只要充分學會利用這些技術和儀器，就能夠將雷電對儀器儀表內各種元器件的物理損害和信號干擾降到最低。

3 結語

自然的力量令人敬畏，但科技的發展和日新月異的進步給我們避免和減少雷電危害帶來了有效可行的方法和技術。為了能使儀器儀表更好的為我們的油田生產服務，對于它們的防雷措施無論是外部工程還是內部防御，都是油田建設和生產中的重中之重。由于油田生產過程中存在的復雜性和多樣性，我們更應該積極的學習各種先進的理論和經驗。參照國內外先進的油田儀器儀表防雷體系，嚴格按照我們國家規定的標準做好油田儀器儀表的防雷工作。在油田生產的新時期，我們更是要以發展的眼光看待問題，不斷提高，不斷完善我們油田中儀器儀表的防雷措施。

[1]劉星,王藝蒙.朗松珂利,提供全面的SF6電力儀器儀表解決方案[J].電氣技術.2012(11).

[2]單祥茹.儀器儀表展區:聚焦新能源測試[J].中國電子商情(基礎電子).2013(04).