天然气场站电气控制系统防雷接地问题探析

摘 要：天然气场站属于防爆区，对电气接地系统的要求非常严格。电气系统接地不良或存在电位差，极易产生严重的安全隐患。本文以广州燃气集团金山门站的接地系统为例子，探析电气控制系统接地网建设的重要性。

关键词：天然气场站；电气控制系统；防雷；接地

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.080

1 前言

天然气场站一般建设在较偏僻的郊区，周围建筑物较少，在雷电天气的时候，容易受到雷击灾害。这就对天然气场站的接地网搭设有较高的要求，如果接地系统不良，就会导致在雷击时不能迅速将电流传递到大地，使得在电气设备的接地端叠加一个附加电压，存在较大安全隐患；如果接地系统的各接地端存在电位差，就会导致相连接的电缆两端存在电压，同样对电气设备存在较大的安全隐患，还会导致控制系统产生干扰信号、甚至损坏设备。

2 存在的问题

金山门站于2006年建设完成并投入使用，在使用过程中，发生过多次雷击事件并导致多台现场仪表损坏。期间也开展两次整改，2008年在场站外围增加了独立避雷针，2011年对接地系统和二次防雷进行整改。虽然经过两次整改，雷击故障仍然时有发生。这给安全生产带来了较大隐患，也威胁着现场仪器设备的安全。

3 雷击问题分析

结合历次雷击故障发生的部位分析，金山门站防雷接地系统主要存在以下问题：

（1）金山门站所处位置由山体开挖而成，土壤电阻率很高，实测土壤电阻率超过1000欧米。

（2）金山门站的地电网原设计由五个独立的环形接地体（分别是综合用房、站房、高压计量区、收发球区、大学城计量橇区）组成，没有形成均压接地网。在2011年的接地系统整改中，将五个分开的接地网进行了电气连接，但只是通过地面的等电位连接线进行连接，依然没有形成均压接地网。

（3）在2011年的接地系统整改中，将独立避雷针的接地体与站共接地网进行了等位连接，由于本区域土壤电阻率极高，将独立避雷针接地体与工作接地网连接后，由于避雷针的冲击泄放距离不足，增加了雷电反击的危险。

（4）在工程设计和施工时，仪表和信息系统没有严格按照一点接地的原则进行施工，站区内的设备接地、仪表接地、盘柜接地、电缆接地较混乱，不能很好地实现感应电压屏蔽和雷电流泄放。

4 解决措施

4.1 解决思路

（1）想要彻底解决金山门站的防雷问题，首先必须解决场站接地的问题，由于本区域土壤电阻率极高，场站现有的接地面积不足以实现接地电阻合格，因此应建立整体的均压接地网。

（2）信息设备的防雷，最重要的是解决好线路的屏蔽和接地问题，按照单点接地原则，逐台检查设备接地方式，逐条检查电缆线路的接地方式，重新进行线路的接地安装。

（3）针对机柜内接线混乱的问题，按照强电与弱电布线分开、浪涌保护前与浪涌保护后的布线分开的原则，设备柜內重新布线，并更换失效的浪涌保护器。

4.2 均压接地网的方案

（1）切断工作接地网与独立避雷针的电连接。由于本区域的接地网接地电阻偏高，不宜与独立避雷针共用接地网，需切断工作接地网与独立避雷针的电连接。由于场地限制，原有工作接地网与独立避雷针的接地网的地下接地体的间距较小，为了防止独立避雷针接闪时地网反击，对地网接地体间距不足10米的部位增设绝缘隔离带。

（2）建造均压接地网。由于金山门站地下为中风化岩层和回填碎石组成，原有施工时未进行接地体土壤换填，土壤电阻率很高，原有接地体的接地和均压效果较差，解决方案按照重新埋设接地体设计。接地体采用网格结构设置，网格间距原则上按6米设计，遇有地下构筑物时适当调整；为了降低接地电阻、增强均压效果，接地体埋设时回填焦炭作降阻剂。

4.3 线路接地和屏蔽的检查修复

（1）设备机壳接地：设备机壳与管道接触良好，设备与管道接地点的电气距离不大于10米。当设备与管道接地点的距离大于10米时，管道在就近的接地点重复接地。

（2）电气接地端子：设备上电气部分的接地端子按设备上的标识与设备机壳可靠连接。

（3）仪表板的接地端子：设备上仪表部分的接地端子按设备上的标识与设备机壳接地点可靠连接。

（4）防爆接线箱接地：防爆接线箱本体的接地端子与对应设备的接地点可靠连接，防爆箱内装有浪涌保护器时，浪涌保护器的接地端子与接地箱的总接地端子可靠连接。接入防爆箱内的电缆，有铠甲的单层屏蔽电缆其铠甲层与接地箱的总接地端子可靠连接，采用双层蔽屏的电缆，其外层与接地箱的总接地端子可靠连接，内层的接地在机柜端进行单端接地。

5 实施整改方案后的效果

在2014年对金山门站的防雷接地系统进行全面的整改后，电气控制系统运行稳定，未有发现遭雷击导致的设备损坏情况。

6 结论

天然气场站的安全稳定运营，需要有良好的防雷接地系统的保障。同时，良好的接地也是电气控制系统的稳定运行的关键。

参考文献：

[1]刘刚，邓春林.防雷与接地技术概论[M].广州：华南理工大学出版社，2011.

[2]杨柳春，傅继军.机电设备接地技术[M].北京：化学工业出版

社，2015.

[3]费芃.电气和控制系统接地技术在天然气输配管网的应用[J].上海煤气，2008（04）：8-10，14.

[4]孙奇.如何加强天然气场站电气自动化设备的可靠性[J].化工管理，2016（11）：192.

作者简介：王坚（1984-），男，广东汕头人，工程师，研究方向：电气技术。