《安全常识-灾害防范》之浅谈天然气场站防雷电.doc

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1、浅谈天然气场站防雷电浅谈天然气场站防雷电  雷电是一种常见的大气放电现象。由于雷电释放的能量相当大,它所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带来了多种危害。目前全国已建成的天然气长输管道横贯东西南北,沿线场站、阀室密布,管线所经地域地理位置差异巨大,有的地方雷雨频繁,很容易受到雷电的影响。一旦遭受雷电袭击,损失难以估量,后果难以想象。所以,做好天然气场站、沿线阀室和阴保间的防雷电,须臾不可小视。  1雷电对天然气场站的影响  1.1雷电对仪表控制系统的影响  雷电从形式上可

2、分为直接雷击与感应雷击两种[1],对仪表控制系统可能产生的危害分为下列几种。  1)直接雷击。雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路,通常会损坏仪表的传感器模件并且可能损坏变送器的控制主板。雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中,产生强大的感应磁场,能通过信号传输线路耦合到控制室设备,损坏控制设备。  2)感应雷击。一种是静电感应。当雷云来临时,地面物体尤其是导体聚积大量电荷产生放电,放电电流若进入现场仪表和用电设备,将造成设备损坏。另一种是电磁脉冲辐射。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场,向外辐射电磁波,耦合到控制室的控制

3、设备以及各类金属导体上,产生感应电动势或感生电流,将造成设备故障或损坏,甚至使控制系统失灵。  3)雷电过电压侵入。直接雷击或雷电感应都可能使导线或金属管道产生过电压,过电压沿各种金属管道、电缆槽、电缆线路就可能将高电位引入仪表控制系统造成干扰甚至损坏。  4)反击。防雷装置接闪时,强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置,由于大地电阻的存在,雷电电荷不可能快速向大地泄放,因而会引起局部地电位上升(可能成百上千伏),如果仪表控制系统的接地体与该点没有足够安全距离,它们之间就会产生放电,造成反击电流,可直接击穿在用电器的绝缘部

4、分,对控制系统产生干扰乃至破坏。  1.2雷电对管道的影响  场站工艺管道的地面部分及跨越管道,相对于整个埋地管道而言都是优良的接闪器。当管道附近上空即将产生雷电时,其下方大面积的地面形成一个静电场,埋地管道也同大地一样表面感应出相反的电荷,当电荷积累到一定程度而又具备了放电条件时,会出现一次强烈的放电过程。此时,云地电荷迅速消失,地电荷变为零。但是,由于PE三层优良的绝缘性能,管道感应电荷的泄放速度很慢,一旦发生管道的局部放电,其他部位的感应电荷也将随之对地消散,于是在管道内形成一股强大的电流。对于绝缘层电阻较低的管道,

5、电流会通过绝缘层的漏点大量消散,不会产生大的破坏力;而对于绝缘层性能很好的管道,当这种浪涌不能通过绝缘层本身的漏点快速泄放入地时,管道上绝缘或接触不良的部位就产生高电压,引起二次放电,这就是输气管道设备、设施遭受雷电破坏的主要原因。金属管道本身是一个良导体,很容易成为较大的直击雷电的泄放通道而发生雷击现象[2]。  此外,管道阴极保护设备、防蚀电源也经常遭受雷电的袭击,受损的组件主要为放电管、电容、集成电路、保险丝等。最严重的可以将设备的主板烧毁。阴极保护设备通过阴极电缆和零位接阴电缆与管道直接连通,是管道上直击雷和感应雷

6、所产生的雷电电流最方便和直接的泄放通道,如果雷电击中设备就会很容易对管道造成危害。  2天然气场站雷电防护措施  一个完善的防雷工程应包括:①外部防雷装置(接闪器、引下线和接地装置)承接50%以上的雷电流并将其泄入大地;②采用等电位连结、屏蔽、防闪络技术和装置,阻塞雷电波沿金属导线和空间电磁场入侵的途径;③电涌保护,利用某些元件的非线性特性,组成电涌保护器(SPD)并将其连结在配电和信号线路中,将累计产生的过电压和过电流通过SPD泄入大地。这3个系统缺一不可。下面以仪表控制系统为例进行介绍。  治理侵入仪表控制系统雷电危害

7、的措施主要包括接闪、分流、均压、接地和屏蔽等。这些措施必须综合运用,才能真正达到仪表系统的防雷。  2.1接闪  直接雷击的防护主要由建筑物的防雷装置实现,现场仪表系统的防雷,应和周围输气设备的防雷措施一起设计。  2.2均压  当雷击发生时,在雷电瞬态电流所经过的路径上将会产生瞬态电位升高,使该路径与周围的金属物体之间形成瞬态电位差,如果这种瞬态的电位差超过了两者之间的绝缘耐受强度,就会导致介质的击穿放电,这种击穿放电能直接损坏仪表设备,也能产生电磁脉冲,干扰仪表系统的正常运行。为了消除雷电瞬态电流路径与金属物体之间的击

8、穿放电,可以将所有现场仪表的金属外壳、构架、生产装置的金属设备、设施、仪表控制室内的设备、组件和元件的金属外壳、金属设施连接在一起,并且与仪表控制室的防雷接地系统相连接,形成完善的等电位连接。  2.3接地  目前国内仪表系统接地主要有两种措施:浮地、多点接地。  1)浮地。浮地是指仪表的工作地与建筑物

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