天然气集输站场自动化仪表系统防雷分析

刘金涛　邵旭东　王怡明

摘要：伴随着国内工业化，对天气条件的需求不断增加，加油站的煤气表朝着自动化、智能和网络化的方向发展。如果不采取充分的防护措施，测量结果就会稍微不稳定，可能导致测量仪器不可用或造成严重损害，造成不同的生命损失或事故，并对燃气发电厂的正常运行造成严重后果。因此，有必要制定一个为该阶段设计的排雷方案，以确保气体中心自动化系统的正常运作。为此，结合捐助者多年的经验，为天然气设施的自动排雷分析提出了若干建议。

关键词：天然气集输站场;自动化仪表系统;防雷分析

引言

天然气集输站场仪表自控系统防雷接地复杂，涉及专业知识多。根据自控系统和仪表设备的特点，按现场仪表设备防雷、等电位连接、浪涌保护器设置等方法做好防雷接地工作，信号电缆的屏蔽、敷设及接地系统，确保区域内天然气的安装仪表自控系统能稳定、安全、可持续地运行。

1、天然气流量自动计量现状

天然气流量自动计量是通过对天然气的各项数据进行测量和分析后最终算出的体积流量。所以天然气流量自动计量的特点使精准程度高，稳定性强。在实际使用过程中，天然气流量自动计算模式有多种类型，智能仪表盘的类型也有很多，例如多参数仪表，单参数仪表，温度传感器等。上述几种类型都是在实际应用中常见的几种仪表类型，属于集成度极高的流量计量仪表系统，为天然气流量自动计量工作带来了不少便利。

2、雷击对智能仪表系统的危害形式

2.1直接雷击

这种类型的雷击直接发生了天然气集输站的仪表设备和仪表设备连接的线路，这种雷击模式不仅会损坏仪表的传感器核心部分，还会对发射器装载的宣传板产生不同程度的影响。电流沿着仪表支撑流向指标，在此过程中磁场感应力起着很大作用，这种感应力是将可用作电子信号的电路与控制室相结合，极大地破坏了控制室中的电子设备。

2.2感应雷击

（1）静电感应。脑运来的时候，地面物体，特别是导体聚集了大量电荷，产生了放电，放电电流流入现场系统和电气设备，设备就会受损。（2）电磁脉冲辐射。电磁脉冲辐射在形成雷暴电流的过程中，在自己的周围环境和空间中产生大电磁场，这种大范围的电磁场向周围地区发射电磁波。这些电子可以在很短的时间内与控制室的计算机、仪表、现场仪表等设备相结合，然后产生感应电动势，产生更多电流，导致仪表设备严重损坏，控制系统无法正常工作。

2.3雷电过电压侵入

直接雷击或避雷器可能会导致电线或金属管道过电流，从而导致不同金属管道、电缆通道或电缆线路的高电压，并可能导致干扰和损坏。

2.4其他因素对仪表的危害

大型仪器的启动停止、切断等引起的电网变动引起的浪涌过电压是当前电子系统的最大威胁，其危害绝对高于自然雷击的比例。雷电过电压、浪涌过电压属于瞬态过电压（瞬变浪涌电流）类别。

3、天然气自动化仪表系统防雷的主要措施

3.1接闪

实际上，雷击损害属于自然灾害，同时也属于外来因素对仪表系统的侵入损害。所以，解决这种侵入损害的有效治理措施就是通过外接、导流等措施的综合应用，才能真正做到对仪表系统的防护。接闪是防雷的主要措施之一，这种措施是通过仪表系统所属的建筑物防雷装置来实现的。在保护仪表系统的同时，也保护了周围的油罐等高危设施。所以，在前期设计的过程中也会将现场仪表系统和周围的高危设施进行融合接洽设计，从而起到现场整体防护的效果。

3.2均压

在雷电事件进行期间，对电在短时间内流动位置的感应程度可能会有所不同，此电流流动路径在短时间内会产生很高的电，如果发生这种情况，该地区内瞬间的金属电信可能会变坏。但是这种均压方式的效果并不稳定。如果发生电位差明显大于双方的绝缘电阻，则可能发生介质的放电破坏。这种放电破坏不仅会直接破坏气体收集站自动仪表系统，还会形成强电磁脉冲，电磁脉冲会对其他仪表系统的正常运行和稳定运行造成重大影响。要有效地解决雷电瞬变电流路径、大型物体间的破坏放电问题，请有效地连接现场使用的仪器的金属外壳或支架、所有与金属相关的仪器设施、室内组件控制和金属外壳等相关的组件，并建立良好的等电位连接。

3.3接地

接地端有两种措施：浮动、多触点。地基漂浮着。仪表工作场所与建筑物接地导体系统隔离，防止建筑物平面图电磁干扰仪表系统，防止接地狀态变化。但是仪表外壳必须接地。闪电强度大时，测量装置外壳和内部电路之间可能会产生过高的电压，从而损坏电气布线。（2）多端口。设备，如。b .仪表、PLC和防护罩分离，该接地装置的优点在于靠近接地导体，接地导体较不易寄生，但当强电脉冲通过断路器进入系统时，电路也会因高压损耗而损坏。两种接地方式都不符合排雷要求，考虑保护区和工作区的连接、进入排雷系统和解决问题。

3.4信号线缆的敷设与屏蔽

（1）信号线的布置。应使用针脚电缆作为将架空电缆放置在托架的电缆插槽框中的埋地电缆。钢材料比其他常用材料保护电磁场要好得多，因此完全密封的钢结构适用于仪表电缆插槽，同时所有金属部件必须完全接地。（2）电缆接地方法。针脚屏蔽电缆的针脚层必须在第一个、最后一个两端接地或多播接地。多点接地可能会产生低频干扰电流的部分电磁场干扰信号，为了防止这种情况，电缆的内部屏蔽层必须一端接地，外部针脚层必须多点接地。这也有助于确保低频干扰情况的干扰和安全。（3）电缆屏蔽。电力电缆、通信电缆、信号线等室外电缆应封闭金属电缆插槽或屏蔽电缆，以穿戴整个钢管的方式布线。如果在两层屏蔽电缆（两层之间的绝缘）或金属针上安装屏蔽电缆，则无需完全关闭金属电缆插槽或戴钢管。

3.5分流

分流是防雷的有效措施，就是在仪表系统的信号或通讯回路以及仪表的电源部分采用浪涌保护器SPD（SurgeprotectionDevice），用以限制瞬态通过仪表的电压和分走浪涌电流。

3.6天然气装置区仪表自控系统防雷建议

（1）要注意安装避雷针。避雷针避免直击雷的电流，如果避雷针安装得太高或安装得不对，会产生反效果，甚至会引起雷电，所以要注意安装避雷针，不要单独安装避雷针。（2）加强防雷电相关业务知识学习。为了进一步规范燃气设备分区仪表自动控制系统的防雷接地工作，提高从业人员的知识水平，确保防雷工作的正常开展，定期组织相关人员学习防雷工作规范和防雷工作知识，着重研究防雷工程要求、工程验收规范等。

结束语

天然气能源给我国社会发展提供了新的路径，也影响了我国社会资源的生产方式。在天然气的使用过程中，一定要注意各种各样的能够对天然气仪表系统造成威胁的因素。雷击因素已经成为影响天然气正常工作的主要因素之一。在实际生产过程中还可通过加装避雷针、增加仪表间的接地装置等方式最大程度的避免雷击天气对天然气自动化仪表系统的损害，保证天然气仪表系统正常运行，保证工作人员的人身安全。

参考文献

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