探究如何做好新时期油田仪器仪表的雷电防护工作

2017-04-13沈晨

电子测试 2017年24期

沈晨

(大庆油田技术监督中心，黑龙江大庆，163000)

1 雷电对油田仪器仪表的危害形式

1.1 直击雷

根据调查结果显示，油田仪器仪表中出现的故障大多都是由电压的瞬变和浪涌造成的，其中雷电是主要形式，会对油田仪器仪表带来巨大破坏，不但会对油田正常工作带来一定影响，还会给工作人员的生命安全带来一定程度上的隐患。因此，相关部门要加强对油田仪器仪表的雷电防护工作的重视，把其列为重要一项工作内容。当雷电击中油田仪器仪表会产生较大的热量，所产生的热量会与仪器仪表发生机械反应[1]，从而对仪器仪表的外壳带来较大破坏，会导致传输线和传感器损害，进而使信号发生中断，影响仪器仪表的正常使用。

1.2 雷电感应

正常情况下，雷电效应有两种类型，其一是人们生活中常见的静电感应。由于雷电在产生期间，产生的时间较快，使得雷电消失时，大地中的电荷也会跟着雷电一起消失，但导电体上的电荷还处于流通状态，会对地面产生较大的压力。出现这种现象的主要原因是高压电线和各类信号传输线共同作用所产生的静电感应[2]，由于静电感应具有不稳定性的特点，当电流进入仪器仪表中，会对仪器仪表产生一定程度上的破坏。其二，电磁感应。在雷电过程中还会产生交变电磁场，这种电磁场作用于金属物体表面会产生较大的热量，但对金属表面有一定的要求，必须是闭合回路才能发生电磁感应。油田中的仪器仪表大多都是电子构件，容易燃烧，在发生雷电时会产生较大的热量，严重情况会使仪器仪表不能进行正常工作，影响仪器仪表的正常使用。

1.3 雷电波入侵

雷电在释放过程中会对高压线路和金属管线造成强烈冲击，这种冲击可能会进入到管线内部或者仪器仪表中[3]，雷电深入到内部的途径主要有：其一，高强度的雷电直接冲击电线或者线路，由于雷电在瞬间会产生较大的强度，并且传播速度较快，会对管线造成脉冲式的高电压入侵。其二，摩擦产生的静电感应。这种静电感应会使金属管线上产生较大的脉冲波，脉冲波会沿着管线进入到仪器仪表中，从而对仪器仪表造成一定程度上的损坏。其三，出现雷雨天气时，雷电击中建筑物会使建筑物顶部的引下线产生高压脉冲波，对管线内的信号造成干扰，从而对油田的仪器仪表造成损害，影响仪器仪表正常使用。

1.4 雷击电磁脉冲

电磁脉冲主要是对设备和仪器仪表中的信号造成一定程度上的干扰，影响信号正常传输。伴随信息技术不断发展，自动化设备和仪器仪表在油田中的广泛应用，一旦发生雷击电磁脉冲，会影响仪器仪表的正常使用，影响油田的正常工作，会给油田企业带来较大的经济损失。

2 对油田仪器仪表的雷电防护措施

2.1 外部雷电防护措施

相关部门采取一定的措施做好雷电防护工作，即使发生雷电时，尽量把损失降到最低。首先，外部雷电防护措施。雷电的外部防护措施主要是在物体表面形成保护，保护措施有：接闪、均压和引流。这些保护措施的主要目的是对暴露在外面的设备和仪器仪表进行有效保护，防止受到外界环境因素的侵害，影响设备和仪器仪表的使用效果。原理是通过合理的布线和安装接上设备把雷电所产生的热量引到大地中，减少对仪器仪表所产生的热量，进而对仪器仪表起到保护作用。工作人员在对仪器连接过程中，可以根据建筑物表面仪器仪表的实际情况进行有效连接，工作人员还要定期对仪器仪表进行检查和维护，在检查过程中发现仪器仪表存在异常情况，要及时进行维修，确保仪器仪表正常工作。工作人员在对仪器安装过程中，如果发现设备安装较高，要为设备连接防雷保护箱，对雷电进行防护，防止出现雷电对设备和仪器仪表的损坏，一般情况下，在建筑物顶端都会安装避雷针对仪器仪表进行保护。

2.2 内部防护措施

内部防护主要是指室内的仪器仪表和所供电的线路，由于雷电不能直接进入到室内的仪器仪表，因此，在对室内雷电防护时主要采用屏蔽和分流的方法对其进行有效防护。在室内控制系统中的仪器仪表大多都是由电子元件所组成，这些电子元件是仪器仪表的关键部分，但这些电子元件较为脆弱，容易受到雷电的影响，所以，工作人员对仪器仪表做好雷电防护工作是非常重要的。在对防雷装置设计过程中，工作人员不仅要对仪器仪表的表面进行防护，通过增加防雷环减少雷电对仪器仪表的损坏，工作人员还要根据建筑物实际情况采取有效的防护措施，减少雷电对仪器仪表的影响。比如，在对建筑物设计过程中，工作人员可以把建筑内部的钢筋设计成一个有屏蔽作用的架构，把屏蔽架构和接地环进行有效连接，从而形成一个屏蔽系统，防止雷雨天气对仪器仪表的影响。对于那些暴露在表面的仪器仪表和设备工作人员应该对其增加保护箱和金属防护笼，把防护箱和防护笼与周围的雷电防护系统相结合，最大范围内增加建筑物的防雷效果，提高仪器仪表的保护性。

在雷电防护工作中，工作人员只对仪器仪表和设备的防护是不够的，工作人员还要对电源和电路进行有效防护，在对信号和电源防护时，工作人员可以采用双层金属和屏蔽层的电缆进行有效保护。在对其设计时，工作人员要把外层的屏蔽电缆进行多点接地、内层的屏蔽电缆进行单点接地的方法，从而确保电源的安全性，提高信号传输的准确性，进而提高仪器仪表的工作效率。