天然气处理厂仪表自控系统防雷接地分析与探讨

2012-11-14王晓峰高立斌

石油化工应用 2012年4期

关键词：铠装浪涌处理厂

杨斌，李锐，王晓峰，高立斌

（中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗 017300）

天然气处理厂仪表自控系统防雷接地分析与探讨

杨斌，李锐，王晓峰，高立斌

（中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗 017300）

防雷电接地是确保天然气场站安全的一项重要措施。本文在介绍雷电对天然气处理厂存在的危害基础上，以防雷工作的思路为指导，探讨天然气处理厂防雷接地工作的措施与实施办法。

防雷接地；等电位；接地网；浪涌保护；屏蔽

雷电是一种灾害性天气现象，其作用时间短，放电瞬间产生极高的电压与瞬间电流，伴随产生的磁场和辐射对各类建筑物、通信系统、计算机网络等均有极大的破坏作用。

苏里格天然气处理厂的开发建设起点高，数字化、自动化水平高，厂内应用完善的仪表系统与自动控制系统以进行生产运行的监视与控制。对于位于雷雨多发地区的苏里格天然气处理厂而言，厂内仪表与控制系统的防雷工作是确保处理厂安全平稳运行的重要前提。

1 处理厂防雷工作基本方法

雷击是小概率事件，提高雷击防护在技术上做不到万无一失，而且要付出经济成本。所以，应当因地制宜地采取防雷措施，防止或减少仪表系统雷电事故的损失。

仪表系统防雷工程是在建筑物防雷工程和供电系统防雷工程的基础上进行的，是由多专业配合完成的。综合防雷工程的基本内容（见图1）。

治理侵入仪表控制系统雷电危害的主要思路包括接闪、分流、均压、接地和屏蔽等。根据该思路并结合处理厂实际情况，仪表系统防雷的基本方法有：等电位连接；接地系统；信号电缆的屏蔽与接地；仪表设备的屏蔽与接地；合理布线；设置浪涌防护器。

1.1 接闪

接闪装置属于外部防雷装置，包括接闪器、引下线和接地装置，承接50%以上的雷电电流并将其泄入大地。

图1 防雷工程措施示意图

1.2 等电位连接

雷击发生时，雷电经过的路径上将会产生瞬间电压升高，该路径与周围的金属物体之间形成瞬间电压，这种瞬间电压有可能击穿仪表设备内的绝缘体，从而损坏仪表设备，并产生电磁脉冲，干扰仪表系统的正常运行。

等电位连接是指将处理厂厂区范围内的各金属设备设施、建筑物的电气装置、现场仪表的金属外壳、中间接线箱、仪表控制室内的设备、各组成原件等连接在一起，接入处理厂的接地网，以减少各设备、装置之间的电位差，起到均压的作用。

1.3 浪涌保护器的设置

浪涌保护器，即防浪涌端子，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电气装置。当信号回路中因为干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短时间内分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。其基本工作原理示意图（见图3）。

图2 处理厂等电位连接示意图

图3 浪涌保护器工作原理示意图

浪涌保护器机柜内接地连接应采用图4所示的方式。

图4 浪涌保护器机柜间连接方式

浪涌防护器应安装在金属导轨上，将导轨作为接地汇流条。金属导轨作为浪涌防护器的接地汇流条是一种很好的连接方式，便于浪涌防护器的安装，也使浪涌防护器的接地连接简单可靠。

1.4 接地系统

完善可靠的接地系统工程是防雷工程的基础，用于直击雷电流和雷电电磁感应电流的泄放，也是前三项措施得以发挥功效的基础措施。

接地网络采用热镀锌扁铁进行构建，仪表系统的金属结构、外壳、控制室内的金属活动地板等应进行等电位连接。采用直接连接或导线连接的方式。

采用机械连接方法时，应采用螺栓紧固压接、压接片等方式实现可靠、良好的压接，防止松动。采用焊接连接时，焊接处应采取防腐措施。

1.5 信号线缆的敷设与屏蔽

1.5.1 信号线缆的敷设埋地电缆应采用铠装电缆。架空电缆的敷设在桥架上的电缆槽盒内进行。由于钢铁材质防护电磁场的效能比其他常用材料好得多,因此仪表防雷工程中的仪表电缆槽应采用全封闭钢板结构，槽体和所有金属部件应全程接地。

1.5.2 电缆的屏蔽凡室外敷设的电缆 (包括信号电缆、通信电缆和动力电缆),应采用屏蔽电缆全程穿钢管或封闭金属电缆槽的方式敷设。当采用金属铠装屏蔽电缆或互相绝缘的双层屏蔽电缆时,可以不用穿钢管或全封闭金属电缆槽。

1.5.3 电缆接地方式铠装屏蔽电缆的铠装层，需要多点接地或至少在线路的首、末两端接地。当铠装层多点接地时，各接地点之间的铠装层沿线路形成小回路，低频干扰电流的电磁场可能会有一部分透过屏蔽层，在电缆的护套内对信号产生干扰。为了防止多点接地所产生的低频干扰，可将铠装屏蔽电缆的外铠装层进行多点（至少首末两端）接地，电缆的内屏蔽层采用一端接地。这样既保证安全，又有利于抑制低频干扰。