天然氣輸氣站綜合防雷技術(shù)研究

王偉

摘要：天然氣輸氣站是比較危險(xiǎn)的場(chǎng)所，容易發(fā)生燃燒和爆炸安全事故，加上其四周比較空曠，因此在雷雨天氣下容易發(fā)生雷擊事故。雷擊事故一旦發(fā)生，會(huì)造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)的重大損失。因此，必須系統(tǒng)研究輸氣站的防雷技術(shù)，保障天然氣輸氣站在雷雨天氣下的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在本文中，筆者從天然氣輸氣站防雷現(xiàn)狀入手，系統(tǒng)研究了輸氣站的綜合防雷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：天然氣輸氣站；安全管理；防雷技術(shù)

當(dāng)前，天然氣輸氣站正向自動(dòng)化和智能網(wǎng)方向發(fā)展，大部分的輸氣站均建立了自動(dòng)化的計(jì)量、數(shù)據(jù)傳輸以及視頻監(jiān)控、無(wú)線通訊等系統(tǒng)。這些現(xiàn)代高科技設(shè)備在提高輸氣站管理水平的同時(shí)，由于電力設(shè)備以及數(shù)據(jù)線的增多，輸氣站遭受雷擊的概率也前所未有的增加。為了提高輸氣站的管理水平，筆者在本文中系統(tǒng)分析了輸氣站的綜合防雷技術(shù)。

一、天然氣輸氣站防雷先現(xiàn)狀及其問(wèn)題分析

（一）防雷系統(tǒng)缺乏科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

多數(shù)的天然氣輸氣站的都有著相當(dāng)長(zhǎng)的建站史，而由于建站之初條件的限制，大都沒(méi)有對(duì)防雷系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，低下管道進(jìn)出場(chǎng)站也沒(méi)有設(shè)計(jì)相應(yīng)的雷擊防護(hù)裝置，整個(gè)輸氣站的建筑設(shè)施、管線等幾乎全部在雷電活動(dòng)的范圍之內(nèi)，存在著較大的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。極個(gè)別的輸氣站雖然采取了防雷措施，但是由于綜合防雷技術(shù)應(yīng)用不到位、系統(tǒng)性不強(qiáng)以及沒(méi)有相應(yīng)的整體設(shè)計(jì)等因素，沒(méi)有起到相應(yīng)的防雷效果。

（二）室外儀表的敏感度較高以及接地不合標(biāo)準(zhǔn)

（1） 輸氣站室外的儀表設(shè)備絕緣強(qiáng)度較低、過(guò)電壓和過(guò)電流的耐受能力比較差，有著較高的電磁干擾敏感度，如果設(shè)備受到雷電的沖擊，則過(guò)電壓、電流和脈沖電磁場(chǎng)會(huì)通過(guò)電線、儀表信號(hào)線等把儀表設(shè)備給徹底摧毀，從而影響輸氣站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2） 儀表設(shè)備的接線端子、信號(hào)線的外幣屏蔽層沒(méi)有接地，容易使儀表主板、背板以及核心處理器、電池組等遭受雷擊。

（三）監(jiān)控設(shè)施缺乏浪涌保護(hù)器以及接閃器

為了提高輸氣站的安全性，實(shí)時(shí)監(jiān)控輸氣站的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，各個(gè)輸氣站均在較高的位置安裝了精度較高的監(jiān)控?cái)z像頭，但卻沒(méi)有安裝相應(yīng)的SPD 和接閃器。

（四）室內(nèi)的綜合防雷措施不健全

當(dāng)前，輸氣站室內(nèi)的綜合防雷措施不健全，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）當(dāng)前絕大多數(shù)天然氣輸氣站配備了計(jì)算機(jī)，室內(nèi)也有暖氣通道， 此外還安裝有金屬門(mén)和防盜網(wǎng)等設(shè)施。但是計(jì)算機(jī)后端和室外的進(jìn)線卻沒(méi)有采取任何的保護(hù)措施；暖氣管道、防盜網(wǎng)以及金屬門(mén)窗等設(shè)備的接地也不牢靠，存在不同程度的放電情況，有著形成火花的危險(xiǎn)。

（2） 室內(nèi)的線路也比較的混亂，強(qiáng)弱電線路混在一起并與接地線路在一起，這就極有可能形成較為復(fù)雜的電磁環(huán)境，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)、電磁干擾和過(guò)電壓。

（3） 配電箱沒(méi)有安裝 SPD，設(shè)備的金屬外殼接地也處于危險(xiǎn)的狀態(tài)。

二、輸氣站綜合防雷技術(shù)分析

天然氣輸氣站的綜合防雷技術(shù)措施應(yīng)當(dāng)做到統(tǒng)籌規(guī)劃和全面覆蓋，應(yīng)當(dāng)做到內(nèi)外結(jié)合、地面與地下結(jié)合以及高處與低處結(jié)合，從而形成全方位的防雷系統(tǒng)。

（一）室外儀表的技術(shù)改造措施

（1）接地

改進(jìn)室外儀表的接地，需要從 5 個(gè)方面開(kāi)展：第一，室外儀表的接地端子必須接地，外殼和金屬管道應(yīng)當(dāng)用一組接地；第二，信號(hào)線纜的屏蔽層或者是鎧裝層應(yīng)當(dāng)接地；第三，輸氣站內(nèi)的管線的接線狀況應(yīng)當(dāng)保持良好狀態(tài)；第四，金屬卡子接連支架以及未能牢固連接的本文，應(yīng)當(dāng)采用附加跨接線的方式，確保電氣通路的可靠性；第五，接線箱內(nèi)的閑置線纜也應(yīng)接地。

（2）安裝浪涌保護(hù)器

當(dāng)前，儀表還沒(méi)有足夠的空間來(lái)安裝浪涌保護(hù)器，但是可在現(xiàn)場(chǎng)儀器設(shè)備的防爆接線箱內(nèi)的直流電 24V 源上安裝浪涌保護(hù)器，在數(shù)據(jù)傳輸線上也應(yīng)當(dāng)安裝適當(dāng)?shù)睦擞勘Ｗo(hù)器；此外，電源應(yīng)當(dāng)為 LEO- III- DC24V，其信號(hào)應(yīng)為 LEO- RS- 485。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)的改造

監(jiān)控系統(tǒng)的改造，主要是室外監(jiān)控系統(tǒng)的改造，應(yīng)安裝合適的浪涌保護(hù)器，在攝像頭塔趕的頂端增加避雷針。

（三）輸氣站內(nèi)建筑物的防雷技術(shù)改造

天然氣輸氣站內(nèi)的建筑物，比如壓縮機(jī)棚等，應(yīng)當(dāng)設(shè)置避雷帶。對(duì)于站內(nèi)的其他設(shè)備、管道等的呢過(guò)，應(yīng)當(dāng)按照其高度以及面積，添置獨(dú)立的避雷針。建筑物應(yīng)當(dāng)按照一級(jí)雷電防護(hù)的要求，每間隔小于 12m 即要設(shè)置一個(gè)引下線，且設(shè)置要十分均勻，優(yōu)先采用那些環(huán)行的接地網(wǎng)。

要圍繞著建筑物設(shè)置環(huán)行的接地體，每根引下線的沖擊接地電阻應(yīng)當(dāng)小于 10Ω，并且要和電氣設(shè)備接地裝置相連接；其還要與進(jìn)入建筑物的金屬管道相連接。這樣，建筑物便有了防雷感應(yīng)的作用。

（四）輸氣站室內(nèi)綜合防雷技術(shù)改造

輸氣站室內(nèi)綜合防雷技術(shù)的改造需要做好三個(gè)方面的工作：

第一，所有進(jìn)出機(jī)房的電源、信號(hào)線路均要安裝合適的浪涌保護(hù)器， 從而有效保護(hù)電路，切斷浪涌進(jìn)入的通道。根據(jù)輸氣站現(xiàn)場(chǎng)儀表的類(lèi)型及其聯(lián)接情況，選擇合適的浪涌保護(hù)器。一般情況下，在 RS485 和 DC24V 這兩種浪涌保護(hù)器中選擇其一便可。

第二，把強(qiáng)、弱電和接電線分開(kāi)進(jìn)行布置，應(yīng)當(dāng)做好金屬線槽的接地跨接，接電線應(yīng)當(dāng)單獨(dú)布置，并與已有的線路進(jìn)行隔離。如果用于室內(nèi)的金屬線或者線管比較長(zhǎng)，則需要加強(qiáng)電磁屏蔽。

此外，電纜的屏蔽、鎧裝層以及光纜加強(qiáng)芯等，均需要進(jìn)行接地。 第三，天然氣輸氣站必須按照逐級(jí)泄放的原理，在輸氣站機(jī)房的低壓配電線路上安裝合適的浪涌保護(hù)器，選擇 A、B、C 三級(jí)浪涌保護(hù)器其中的一種。機(jī)房?jī)?nèi)的金屬機(jī)柜之間應(yīng)當(dāng)共用一個(gè)總的匯流排，每個(gè)機(jī)柜內(nèi)的金屬設(shè)備外殼應(yīng)當(dāng)與機(jī)柜共用一個(gè)匯流排，沒(méi)接以及沒(méi)有使用的線頭應(yīng)當(dāng)用絕緣膠帶按照規(guī)范包扎好。

三、綜合防雷技術(shù)改造效果

某天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠 2013 年 5 月份對(duì) 24 個(gè)輸氣站進(jìn)行了防雷技術(shù)改造，取得了良好的效果。這 24 個(gè)輸氣站在 2013 年整個(gè)夏季沒(méi)有遭受一次雷電打擊，沒(méi)有出現(xiàn)一起雷電事故。

結(jié)語(yǔ)：

夏季數(shù)天然氣輸氣站雷擊事故的多發(fā)季節(jié)，為了保障天然氣輸氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，獨(dú)具雷擊輸氣站雷擊事故，必須研究綜合防雷技術(shù)。當(dāng)前，輸氣站已經(jīng)配備了防雷技術(shù)設(shè)施，但是不完善。本文在分析天然氣輸氣站防雷現(xiàn)狀的同時(shí)，分析了完善輸氣站防雷管理的技術(shù)措施和效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜燕，王秀英，張?jiān)氯A.天然氣集氣站自動(dòng)計(jì)量防雷技術(shù)改造[J].儲(chǔ)運(yùn)安全，2011（11）

[2] 陳瑞祥，潘宏竹，張強(qiáng).天然氣集配站綜合防雷技術(shù)改造[J].安全技術(shù)，2011（3）

[3] 韓春娟.輸氣站防雷技術(shù)設(shè)計(jì)與研究[D].東北石油大學(xué)，2013