天然氣場站電氣控制系統防雷接地問題探析

摘 要：天然氣場站屬于防爆區，對電氣接地系統的要求非常嚴格。電氣系統接地不良或存在電位差，極易產生嚴重的安全隱患。本文以廣州燃氣集團金山門站的接地系統為例子，探析電氣控制系統接地網建設的重要性。

關鍵詞：天然氣場站；電氣控制系統；防雷；接地

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.080

1 前言

天然氣場站一般建設在較偏僻的郊區，周圍建筑物較少，在雷電天氣的時候，容易受到雷擊災害。這就對天然氣場站的接地網搭設有較高的要求，如果接地系統不良，就會導致在雷擊時不能迅速將電流傳遞到大地，使得在電氣設備的接地端疊加一個附加電壓，存在較大安全隱患；如果接地系統的各接地端存在電位差，就會導致相連接的電纜兩端存在電壓，同樣對電氣設備存在較大的安全隱患，還會導致控制系統產生干擾信號、甚至損壞設備。

2 存在的問題

金山門站于2006年建設完成并投入使用，在使用過程中，發生過多次雷擊事件并導致多臺現場儀表損壞。期間也開展兩次整改，2008年在場站外圍增加了獨立避雷針，2011年對接地系統和二次防雷進行整改。雖然經過兩次整改，雷擊故障仍然時有發生。這給安全生產帶來了較大隱患，也威脅著現場儀器設備的安全。

3 雷擊問題分析

結合歷次雷擊故障發生的部位分析，金山門站防雷接地系統主要存在以下問題：

（1）金山門站所處位置由山體開挖而成，土壤電阻率很高，實測土壤電阻率超過1000歐米。

（2）金山門站的地電網原設計由五個獨立的環形接地體（分別是綜合用房、站房、高壓計量區、收發球區、大學城計量橇區）組成，沒有形成均壓接地網。在2011年的接地系統整改中，將五個分開的接地網進行了電氣連接，但只是通過地面的等電位連接線進行連接，依然沒有形成均壓接地網。

（3）在2011年的接地系統整改中，將獨立避雷針的接地體與站共接地網進行了等位連接，由于本區域土壤電阻率極高，將獨立避雷針接地體與工作接地網連接后，由于避雷針的沖擊泄放距離不足，增加了雷電反擊的危險。

（4）在工程設計和施工時，儀表和信息系統沒有嚴格按照一點接地的原則進行施工，站區內的設備接地、儀表接地、盤柜接地、電纜接地較混亂，不能很好地實現感應電壓屏蔽和雷電流泄放。

4 解決措施

4.1 解決思路

（1）想要徹底解決金山門站的防雷問題，首先必須解決場站接地的問題，由于本區域土壤電阻率極高，場站現有的接地面積不足以實現接地電阻合格，因此應建立整體的均壓接地網。

（2）信息設備的防雷，最重要的是解決好線路的屏蔽和接地問題，按照單點接地原則，逐臺檢查設備接地方式，逐條檢查電纜線路的接地方式，重新進行線路的接地安裝。

（3）針對機柜內接線混亂的問題，按照強電與弱電布線分開、浪涌保護前與浪涌保護后的布線分開的原則，設備柜內重新布線，并更換失效的浪涌保護器。

4.2 均壓接地網的方案

（1）切斷工作接地網與獨立避雷針的電連接。由于本區域的接地網接地電阻偏高，不宜與獨立避雷針共用接地網，需切斷工作接地網與獨立避雷針的電連接。由于場地限制，原有工作接地網與獨立避雷針的接地網的地下接地體的間距較小，為了防止獨立避雷針接閃時地網反擊，對地網接地體間距不足10米的部位增設絕緣隔離帶。

（2）建造均壓接地網。由于金山門站地下為中風化巖層和回填碎石組成，原有施工時未進行接地體土壤換填，土壤電阻率很高，原有接地體的接地和均壓效果較差，解決方案按照重新埋設接地體設計。接地體采用網格結構設置，網格間距原則上按6米設計，遇有地下構筑物時適當調整；為了降低接地電阻、增強均壓效果，接地體埋設時回填焦炭作降阻劑。

4.3 線路接地和屏蔽的檢查修復

（1）設備機殼接地：設備機殼與管道接觸良好，設備與管道接地點的電氣距離不大于10米。當設備與管道接地點的距離大于10米時，管道在就近的接地點重復接地。

（2）電氣接地端子：設備上電氣部分的接地端子按設備上的標識與設備機殼可靠連接。

（3）儀表板的接地端子：設備上儀表部分的接地端子按設備上的標識與設備機殼接地點可靠連接。

（4）防爆接線箱接地：防爆接線箱本體的接地端子與對應設備的接地點可靠連接，防爆箱內裝有浪涌保護器時，浪涌保護器的接地端子與接地箱的總接地端子可靠連接。接入防爆箱內的電纜，有鎧甲的單層屏蔽電纜其鎧甲層與接地箱的總接地端子可靠連接，采用雙層蔽屏的電纜，其外層與接地箱的總接地端子可靠連接，內層的接地在機柜端進行單端接地。

5 實施整改方案后的效果

在2014年對金山門站的防雷接地系統進行全面的整改后，電氣控制系統運行穩定，未有發現遭雷擊導致的設備損壞情況。

6 結論

天然氣場站的安全穩定運營，需要有良好的防雷接地系統的保障。同時，良好的接地也是電氣控制系統的穩定運行的關鍵。

參考文獻：

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作者簡介：王堅（1984-），男，廣東汕頭人，工程師，研究方向：電氣技術。