接地系統在天然氣管輸行業的研究與應用

黨鑫(中國石油西氣東輸管道公司延川壓氣站 陜西 延安 717208)

李佳鵬（中國石油西氣東輸管道公司海原壓氣站 寧夏 中衛 755200）

一、壓氣站概述

壓氣站是天然氣管輸的重要環節，其主要的建筑設施為站控區、工藝區、生活區等，工藝區作為其核心工作區可以實現截斷、分離、過濾、調壓、計量、分輸、放空、排污、越站、預留、標定和安全泄放等功能。壓氣站應用大量電氣設備，設備自動化程度和儀表集成化程度高，加之壓氣站大都位于空曠原野，極易遭受雷擊和雷電電磁脈沖的干擾和影響。為了確保天然氣輸氣場站的安全運行，必須采取必要的防雷措施，來最大化降低雷電事故的發生。

二、干擾源（內部、外部）

接地系統在場站中的干擾有：1）強電干擾，由于電路中的過電壓和沖擊電流的產生造成的干擾。沖擊電流和過電壓來源于兩方面，一是電氣設備自身斷電產生的，這種干擾的影響比較小。二是雷電中雷電電流和電磁感應產生的過電壓，由雷電產生的過電壓和沖擊電流產生的影響對壓氣站的安全生產運行至關重要。2）接地干擾，因在接地系統中接地不當而形成接地環路。在電氣設備中存在電位差，因不同位置的接地點的電位是不同的，設備之間的負載不平衡、過載、漏電也會有電位差的出現。無論何種電位差都會對電氣設備造成影響。3）輻射干擾，由于雷閃過后的空間區域內的電纜會出現電磁感應。雷電產生的電磁感應的脈沖非常大，這就會干擾站場中的電氣設備正常運行。

三、雷電種類及對天然氣站場的危害

隨著電氣設備的大量應用，雷電的危害影響也從原來的直擊雷發展到雷電感應、雷電波侵入以及地電位反擊等，對電氣設備造成的影響也更為廣泛。1）直擊雷，即雷電產生的強大電流直接通過地表輸氣管道或者設備，產生巨大的機械振動和高溫，對設備的破壞也是最直接的。強大的沖擊力和巨大的電壓足以造成設備損壞、人員傷亡。2）雷電感應，是指壓氣站附近的引雷設備在接閃過后能夠在周圍空間內產生強大的雷電電磁脈沖。這樣在該區域中的電纜就會相應的感應產生瞬時的萬伏以上電壓并將這種電壓傳遞到電氣、儀表及通信設備上，造成設備損壞。3）雷電波侵入，是一種間接雷電破壞。由直擊雷和雷電感應產生的過電壓，經由金屬線路傳遞到壓氣站中的電氣設備中，對其產生破壞和干擾。4）地電位反擊，同樣是受雷電的間接影響產生的。是因在引雷裝置將雷電巨大的電流引入大地的時候，由于大地本身電阻的存在雷電電荷不能瞬時泄放，造成局部地電位上升的情況。這個時候如果壓氣站中的電氣設備接地體沒有和地電位升高點距離足夠遠，就會有反擊電流的出現，造成電氣設備損壞。

四、接地的種類及應用

接地是為了防止壓氣站中的電力電子設備遭受雷擊而采取的保護措施，常用的接地方式有：1)安全接地，即保險接地，是一種最廣泛的接地保護措置，通過低阻抗的導體將電氣設備外殼跟大地相連接，避免因電氣設備外殼漏電或者靜電放電而導致觸電事故的發生。2）防雷接地，在壓氣站廠房中安裝避雷針和引雷措施，將雷電產生的電流引入到大地中，進而實現對壓氣站廠房、設備和人員的保護。3）工作接地，即由于電氣設備自身的工作需要而采取的接地措施。工作接地需要根據設備以及電路的實際來選取恰當的接地點和接地線，如果選取不適宜的工作接地方式反而可能造成設備之間的互相干擾。4）屏蔽接地，這是一種需要配合使用的接地方式，其根本在于將干擾源和敏感電路之間設置金屬屏蔽體，最大化的將干擾或者電場屏蔽起來，以降低對電氣設備的影響。

五、干擾源控制措施

場站中的干擾源控制一方面要對電氣設備自身的干擾進行規避，另一方面對雷電造成的干擾控制。對設備的電路板優化控制，將電纜之間的干擾間距控制在最小。在站場廠房和電氣設備接地的時候要選取合適的接地點。合理的利用場站的外層屏蔽以及電氣設備中的金屬外殼的屏蔽作用，還有就是在電路的電源部分安裝合適的瞬態過電壓和浪涌電流保護措施。

六、站場雷電防護措施

首先，要在輸氣站場中布置引雷裝置來接閃，可以用避雷針和建筑物上方的金屬構件來與防雷設備相連接，形成閉合的通路將雷電的強大電流引導到大地中去。其次，接地。將天然氣站場中的電氣設備的金屬外殼、電纜線路的金屬外皮以及金屬罐體都要作電氣連接并且接地。金屬設備中要有兩條以上的接地線路，金屬連接的閥門、法蘭盤等也需要用金屬線來跨接。也有必要將工藝區、辦公區、生活區的接地采用環形閉合接地裝置，形成接地網，將所有的接地都連接在此接地網上。還有就是分流。在電氣設備控制系統的信號回路和供電電源部分采取浪涌保護器SPD，來限制瞬態過電壓和浪涌電流。這樣在雷電電磁脈沖造成巨大電壓時候就能夠很好的進行規避和降低損失。還有電磁屏蔽也是很好的避雷措施。其有兩個層面的屏蔽：1）將控制室房屋結構中的金屬鋼筋連接處進行電氣連接形成防雷屏蔽；2）利用電氣設備的金屬箱體的等電位連接進行防雷屏蔽。PLC系統、儀表柜、手操盤臺應同時設置屏蔽接地匯流排和保護接地螺釘，分別作為信號接地和電源接地。同時，應定期對防雷、防靜電裝置進行定期檢測及檢修，保證接地完好有效，接地電阻符合要求；保證站場閥門、法蘭用金屬線跨接且可靠接地；法蘭連接間電阻應小于0.03Ω，對地電阻不得大于100Ω；檢修拆除的跨接線一定要恢復。

結語

隨著天然氣資源的廣泛使用，天然氣管道也在大量的增加建設，對天然氣場站的防雷保護就顯得尤為重要，最大化的保證天然氣的安全平穩輸送。接地系統是最為有效的防雷電措施，伴隨著天然氣管輸行業的發展，接地系統也得到了很廣泛的應用。接地系統不僅僅是保護建筑、電氣設備，更為重要的是對人身安全的保護。謹希望本文的研究能夠為實際的接地系統在管輸行業中的應用提供指導，保證天然氣輸送站場的安全平穩運行。

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