接地系统在天然气管输行业的研究与应用

党鑫(中国石油西气东输管道公司延川压气站 陕西 延安 717208)

李佳鹏（中国石油西气东输管道公司海原压气站 宁夏 中卫 755200）

一、压气站概述

压气站是天然气管输的重要环节，其主要的建筑设施为站控区、工艺区、生活区等，工艺区作为其核心工作区可以实现截断、分离、过滤、调压、计量、分输、放空、排污、越站、预留、标定和安全泄放等功能。压气站应用大量电气设备，设备自动化程度和仪表集成化程度高，加之压气站大都位于空旷原野，极易遭受雷击和雷电电磁脉冲的干扰和影响。为了确保天然气输气场站的安全运行，必须采取必要的防雷措施，来最大化降低雷电事故的发生。

二、干扰源（内部、外部）

接地系统在场站中的干扰有：1）强电干扰，由于电路中的过电压和冲击电流的产生造成的干扰。冲击电流和过电压来源于两方面，一是电气设备自身断电产生的，这种干扰的影响比较小。二是雷电中雷电电流和电磁感应产生的过电压，由雷电产生的过电压和冲击电流产生的影响对压气站的安全生产运行至关重要。2）接地干扰，因在接地系统中接地不当而形成接地环路。在电气设备中存在电位差，因不同位置的接地点的电位是不同的，设备之间的负载不平衡、过载、漏电也会有电位差的出现。无论何种电位差都会对电气设备造成影响。3）辐射干扰，由于雷闪过后的空间区域内的电缆会出现电磁感应。雷电产生的电磁感应的脉冲非常大，这就会干扰站场中的电气设备正常运行。

三、雷电种类及对天然气站场的危害

随着电气设备的大量应用，雷电的危害影响也从原来的直击雷发展到雷电感应、雷电波侵入以及地电位反击等，对电气设备造成的影响也更为广泛。1）直击雷，即雷电产生的强大电流直接通过地表输气管道或者设备，产生巨大的机械振动和高温，对设备的破坏也是最直接的。强大的冲击力和巨大的电压足以造成设备损坏、人员伤亡。2）雷电感应，是指压气站附近的引雷设备在接闪过后能够在周围空间内产生强大的雷电电磁脉冲。这样在该区域中的电缆就会相应的感应产生瞬时的万伏以上电压并将这种电压传递到电气、仪表及通信设备上，造成设备损坏。3）雷电波侵入，是一种间接雷电破坏。由直击雷和雷电感应产生的过电压，经由金属线路传递到压气站中的电气设备中，对其产生破坏和干扰。4）地电位反击，同样是受雷电的间接影响产生的。是因在引雷装置将雷电巨大的电流引入大地的时候，由于大地本身电阻的存在雷电电荷不能瞬时泄放，造成局部地电位上升的情况。这个时候如果压气站中的电气设备接地体没有和地电位升高点距离足够远，就会有反击电流的出现，造成电气设备损坏。

四、接地的种类及应用

接地是为了防止压气站中的电力电子设备遭受雷击而采取的保护措施，常用的接地方式有：1)安全接地，即保险接地，是一种最广泛的接地保护措置，通过低阻抗的导体将电气设备外壳跟大地相连接，避免因电气设备外壳漏电或者静电放电而导致触电事故的发生。2）防雷接地，在压气站厂房中安装避雷针和引雷措施，将雷电产生的电流引入到大地中，进而实现对压气站厂房、设备和人员的保护。3）工作接地，即由于电气设备自身的工作需要而采取的接地措施。工作接地需要根据设备以及电路的实际来选取恰当的接地点和接地线，如果选取不适宜的工作接地方式反而可能造成设备之间的互相干扰。4）屏蔽接地，这是一种需要配合使用的接地方式，其根本在于将干扰源和敏感电路之间设置金属屏蔽体，最大化的将干扰或者电场屏蔽起来，以降低对电气设备的影响。

五、干扰源控制措施

场站中的干扰源控制一方面要对电气设备自身的干扰进行规避，另一方面对雷电造成的干扰控制。对设备的电路板优化控制，将电缆之间的干扰间距控制在最小。在站场厂房和电气设备接地的时候要选取合适的接地点。合理的利用场站的外层屏蔽以及电气设备中的金属外壳的屏蔽作用，还有就是在电路的电源部分安装合适的瞬态过电压和浪涌电流保护措施。

六、站场雷电防护措施

首先，要在输气站场中布置引雷装置来接闪，可以用避雷针和建筑物上方的金属构件来与防雷设备相连接，形成闭合的通路将雷电的强大电流引导到大地中去。其次，接地。将天然气站场中的电气设备的金属外壳、电缆线路的金属外皮以及金属罐体都要作电气连接并且接地。金属设备中要有两条以上的接地线路，金属连接的阀门、法兰盘等也需要用金属线来跨接。也有必要将工艺区、办公区、生活区的接地采用环形闭合接地装置，形成接地网，将所有的接地都连接在此接地网上。还有就是分流。在电气设备控制系统的信号回路和供电电源部分采取浪涌保护器SPD，来限制瞬态过电压和浪涌电流。这样在雷电电磁脉冲造成巨大电压时候就能够很好的进行规避和降低损失。还有电磁屏蔽也是很好的避雷措施。其有两个层面的屏蔽：1）将控制室房屋结构中的金属钢筋连接处进行电气连接形成防雷屏蔽；2）利用电气设备的金属箱体的等电位连接进行防雷屏蔽。PLC系统、仪表柜、手操盘台应同时设置屏蔽接地汇流排和保护接地螺钉，分别作为信号接地和电源接地。同时，应定期对防雷、防静电装置进行定期检测及检修，保证接地完好有效，接地电阻符合要求；保证站场阀门、法兰用金属线跨接且可靠接地；法兰连接间电阻应小于0.03Ω，对地电阻不得大于100Ω；检修拆除的跨接线一定要恢复。

结语

随着天然气资源的广泛使用，天然气管道也在大量的增加建设，对天然气场站的防雷保护就显得尤为重要，最大化的保证天然气的安全平稳输送。接地系统是最为有效的防雷电措施，伴随着天然气管输行业的发展，接地系统也得到了很广泛的应用。接地系统不仅仅是保护建筑、电气设备，更为重要的是对人身安全的保护。谨希望本文的研究能够为实际的接地系统在管输行业中的应用提供指导，保证天然气输送站场的安全平稳运行。

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