天然氣集輸站場自動化儀表系統防雷分析

劉金濤　邵旭東　王怡明

摘要：伴隨著國內工業化，對天氣條件的需求不斷增加，加油站的煤氣表朝著自動化、智能和網絡化的方向發展。如果不采取充分的防護措施，測量結果就會稍微不穩定，可能導致測量儀器不可用或造成嚴重損害，造成不同的生命損失或事故，并對燃氣發電廠的正常運行造成嚴重后果。因此，有必要制定一個為該階段設計的排雷方案，以確保氣體中心自動化系統的正常運作。為此，結合捐助者多年的經驗，為天然氣設施的自動排雷分析提出了若干建議。

關鍵詞：天然氣集輸站場;自動化儀表系統;防雷分析

引言

天然氣集輸站場儀表自控系統防雷接地復雜，涉及專業知識多。根據自控系統和儀表設備的特點，按現場儀表設備防雷、等電位連接、浪涌保護器設置等方法做好防雷接地工作，信號電纜的屏蔽、敷設及接地系統，確保區域內天然氣的安裝儀表自控系統能穩定、安全、可持續地運行。

1、天然氣流量自動計量現狀

天然氣流量自動計量是通過對天然氣的各項數據進行測量和分析后最終算出的體積流量。所以天然氣流量自動計量的特點使精準程度高，穩定性強。在實際使用過程中，天然氣流量自動計算模式有多種類型，智能儀表盤的類型也有很多，例如多參數儀表，單參數儀表，溫度傳感器等。上述幾種類型都是在實際應用中常見的幾種儀表類型，屬于集成度極高的流量計量儀表系統，為天然氣流量自動計量工作帶來了不少便利。

2、雷擊對智能儀表系統的危害形式

2.1直接雷擊

這種類型的雷擊直接發生了天然氣集輸站的儀表設備和儀表設備連接的線路，這種雷擊模式不僅會損壞儀表的傳感器核心部分，還會對發射器裝載的宣傳板產生不同程度的影響。電流沿著儀表支撐流向指標，在此過程中磁場感應力起著很大作用，這種感應力是將可用作電子信號的電路與控制室相結合，極大地破壞了控制室中的電子設備。

2.2感應雷擊

（1）靜電感應。腦運來的時候，地面物體，特別是導體聚集了大量電荷，產生了放電，放電電流流入現場系統和電氣設備，設備就會受損。（2）電磁脈沖輻射。電磁脈沖輻射在形成雷暴電流的過程中，在自己的周圍環境和空間中產生大電磁場，這種大范圍的電磁場向周圍地區發射電磁波。這些電子可以在很短的時間內與控制室的計算機、儀表、現場儀表等設備相結合，然后產生感應電動勢，產生更多電流，導致儀表設備嚴重損壞，控制系統無法正常工作。

2.3雷電過電壓侵入

直接雷擊或避雷器可能會導致電線或金屬管道過電流，從而導致不同金屬管道、電纜通道或電纜線路的高電壓，并可能導致干擾和損壞。

2.4其他因素對儀表的危害

大型儀器的啟動停止、切斷等引起的電網變動引起的浪涌過電壓是當前電子系統的最大威脅，其危害絕對高于自然雷擊的比例。雷電過電壓、浪涌過電壓屬于瞬態過電壓（瞬變浪涌電流）類別。

3、天然氣自動化儀表系統防雷的主要措施

3.1接閃

實際上，雷擊損害屬于自然災害，同時也屬于外來因素對儀表系統的侵入損害。所以，解決這種侵入損害的有效治理措施就是通過外接、導流等措施的綜合應用，才能真正做到對儀表系統的防護。接閃是防雷的主要措施之一，這種措施是通過儀表系統所屬的建筑物防雷裝置來實現的。在保護儀表系統的同時，也保護了周圍的油罐等高危設施。所以，在前期設計的過程中也會將現場儀表系統和周圍的高危設施進行融合接洽設計，從而起到現場整體防護的效果。

3.2均壓

在雷電事件進行期間，對電在短時間內流動位置的感應程度可能會有所不同，此電流流動路徑在短時間內會產生很高的電，如果發生這種情況，該地區內瞬間的金屬電信可能會變壞。但是這種均壓方式的效果并不穩定。如果發生電位差明顯大于雙方的絕緣電阻，則可能發生介質的放電破壞。這種放電破壞不僅會直接破壞氣體收集站自動儀表系統，還會形成強電磁脈沖，電磁脈沖會對其他儀表系統的正常運行和穩定運行造成重大影響。要有效地解決雷電瞬變電流路徑、大型物體間的破壞放電問題，請有效地連接現場使用的儀器的金屬外殼或支架、所有與金屬相關的儀器設施、室內組件控制和金屬外殼等相關的組件，并建立良好的等電位連接。

3.3接地

接地端有兩種措施：浮動、多觸點。地基漂浮著。儀表工作場所與建筑物接地導體系統隔離，防止建筑物平面圖電磁干擾儀表系統，防止接地狀態變化。但是儀表外殼必須接地。閃電強度大時，測量裝置外殼和內部電路之間可能會產生過高的電壓，從而損壞電氣布線。（2）多端口。設備，如。b .儀表、PLC和防護罩分離，該接地裝置的優點在于靠近接地導體，接地導體較不易寄生，但當強電脈沖通過斷路器進入系統時，電路也會因高壓損耗而損壞。兩種接地方式都不符合排雷要求，考慮保護區和工作區的連接、進入排雷系統和解決問題。

3.4信號線纜的敷設與屏蔽

（1）信號線的布置。應使用針腳電纜作為將架空電纜放置在托架的電纜插槽框中的埋地電纜。鋼材料比其他常用材料保護電磁場要好得多，因此完全密封的鋼結構適用于儀表電纜插槽，同時所有金屬部件必須完全接地。（2）電纜接地方法。針腳屏蔽電纜的針腳層必須在第一個、最后一個兩端接地或多播接地。多點接地可能會產生低頻干擾電流的部分電磁場干擾信號，為了防止這種情況，電纜的內部屏蔽層必須一端接地，外部針腳層必須多點接地。這也有助于確保低頻干擾情況的干擾和安全。（3）電纜屏蔽。電力電纜、通信電纜、信號線等室外電纜應封閉金屬電纜插槽或屏蔽電纜，以穿戴整個鋼管的方式布線。如果在兩層屏蔽電纜（兩層之間的絕緣）或金屬針上安裝屏蔽電纜，則無需完全關閉金屬電纜插槽或戴鋼管。

3.5分流

分流是防雷的有效措施，就是在儀表系統的信號或通訊回路以及儀表的電源部分采用浪涌保護器SPD（SurgeprotectionDevice），用以限制瞬態通過儀表的電壓和分走浪涌電流。

3.6天然氣裝置區儀表自控系統防雷建議

（1）要注意安裝避雷針。避雷針避免直擊雷的電流，如果避雷針安裝得太高或安裝得不對，會產生反效果，甚至會引起雷電，所以要注意安裝避雷針，不要單獨安裝避雷針。（2）加強防雷電相關業務知識學習。為了進一步規范燃氣設備分區儀表自動控制系統的防雷接地工作，提高從業人員的知識水平，確保防雷工作的正常開展，定期組織相關人員學習防雷工作規范和防雷工作知識，著重研究防雷工程要求、工程驗收規范等。

結束語

天然氣能源給我國社會發展提供了新的路徑，也影響了我國社會資源的生產方式。在天然氣的使用過程中，一定要注意各種各樣的能夠對天然氣儀表系統造成威脅的因素。雷擊因素已經成為影響天然氣正常工作的主要因素之一。在實際生產過程中還可通過加裝避雷針、增加儀表間的接地裝置等方式最大程度的避免雷擊天氣對天然氣自動化儀表系統的損害，保證天然氣儀表系統正常運行，保證工作人員的人身安全。

參考文獻

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