新時(shí)期如何做好油田儀器儀表雷電防護(hù)工作

趙洋（大慶油田工程建設(shè)有限公司化建公司，黑龍江 大慶 163000）

1 雷電對油田的儀器儀表主要有四種危害形式

1.1 直擊雷

直擊雷是指雷電和大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，直擊雷的電壓峰值最高可達(dá)到幾十千瓦或者幾百千瓦。這種在幾微秒從云層中釋放的巨大能量，會(huì)給儀器和儀表帶來直接的損害。這種強(qiáng)大的放電現(xiàn)象所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會(huì)瞬間直接對大大小小儀器儀表的外殼端口造成不可估量的破壞。不僅會(huì)使如傳感器，傳輸線等傳輸信號中斷，還有可能直接對暴露在環(huán)境中的設(shè)備造成損壞。如果避雷方式不當(dāng)遭遇雷擊，由于熱能導(dǎo)致儀器儀表甚至建筑物迅速的熱膨脹，甚至還會(huì)發(fā)生爆炸，并且在油田中引發(fā)火災(zāi)等一些類不可控的次生災(zāi)害。輕則危害到安全的油田生產(chǎn)，重則會(huì)對人類的生命造成嚴(yán)重威脅。

1.2 雷電感應(yīng)

閃電在其途徑的線路上釋放強(qiáng)大的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生危害強(qiáng)大的雷電感應(yīng)。雷電感應(yīng)有兩種，一種是靜電感應(yīng)。靜電感應(yīng)是由于高空云層放電使高空與大地之間的電荷突然消失，導(dǎo)體上的電荷來不及疏散而產(chǎn)生的對地高壓。這種現(xiàn)象主要作用對象就是高壓輸電線各種信號傳輸線路。這種不穩(wěn)定電流如果進(jìn)入現(xiàn)場儀表和用電設(shè)備當(dāng)中，就會(huì)對其造成損壞。

另外一種就是電磁感應(yīng)。在雷電流釋放過程中，在其周圍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場，這種電磁場作用在有閉合回路的金屬物體上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的熱量。油田中許多儀表都極易燃燒，這種熱量作用到儀表上極有可能對儀器儀表造成難以修復(fù)的物理性損傷。

1.3 雷電波入侵

由于雷電對線路和架空金屬管線的作用，極有可能沿著這些路徑侵入屋內(nèi)或者儀器儀表設(shè)備當(dāng)中。雷電波的入侵主要有三種：

第一種是直擊雷直接作用到管線或者線路，造成的脈沖波式高電壓入侵。

第二種是來自間接雷產(chǎn)生的靜電感應(yīng)，使導(dǎo)線金屬體上產(chǎn)生幾千到幾十千伏的高電位脈沖波侵入儀器儀表和設(shè)備。

第三種是閃電擊在建筑物沿著引下線產(chǎn)生的高電壓脈沖波通過管線網(wǎng)絡(luò)對信號傳輸?shù)母蓴_和對處于網(wǎng)絡(luò)之上的儀器儀表和設(shè)備的直接破壞。

1.4 雷擊電磁脈沖

這種電磁脈沖，主要是對系統(tǒng)、設(shè)備和信號傳輸?shù)母蓴_。隨著自動(dòng)化儀表的應(yīng)用和各種先進(jìn)的電子設(shè)備的使用。這種電磁脈沖干擾也會(huì)對油田的正常工作帶來不可估量的損失。

2 對雷電危害在油田儀器儀表中的防護(hù)

雖然這種自然現(xiàn)象會(huì)對油田中的儀器儀表甚至生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重的影響和破壞，但是我們還是完全有方法盡量避免或者減小雷電對儀器儀表和油田生產(chǎn)工作中的損害。但通過分析雷電對油田儀器儀表造成損害作用的幾種方式，我們可以通過以下的方法來避免雷電對我們的生產(chǎn)生活造成的損害。

2.1 外部雷電防護(hù)措施

外部防護(hù)措施主要有接閃，均壓和引流等。主要通過對建筑物或者暴露在外的儀器進(jìn)行直接防護(hù)，目的是通過合理布線和安裝接閃引流設(shè)備將大部分雷電的能量釋放到大地。我們可以對相關(guān)建筑或者暴露在外面的儀表采取接地，屏蔽或者等電位連接的方法，并且在設(shè)計(jì)相關(guān)建筑和外殼的時(shí)候，要充分考慮到對建筑物內(nèi)或者其它部位儀器儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、檢查和維護(hù)。例如為高出儀表和設(shè)備加裝與現(xiàn)場金屬設(shè)施相連的防雷保護(hù)箱和對保護(hù)儀器儀表的建筑安裝避雷和引雷系統(tǒng)。值得注意的是，外部防雷工程的建設(shè)應(yīng)該和油田整體的建設(shè)成為一個(gè)系統(tǒng)的整體。例如說儀表和建筑的防雷措施應(yīng)該和旁邊儲(chǔ)油罐或者易燃單位共同施工設(shè)計(jì)。

2.2 內(nèi)部防護(hù)措施

內(nèi)部防護(hù)措施主要是室內(nèi)的儀器儀表和信號線路以及供電線路。防護(hù)，對于這兩個(gè)系統(tǒng)的防護(hù)主要運(yùn)用手段就是屏蔽和分流。

處于室內(nèi)的控制系統(tǒng)由許多的電子元器件組成，這些儀器儀表的重要性和脆弱性意味著對它們的防雷保護(hù)十分重要。除了要在其外加裝防雷環(huán)外，最好利用相關(guān)建筑的建筑特性，例如房屋結(jié)構(gòu)中的鋼筋形成一個(gè)屏蔽籠，將接地環(huán)和屏蔽籠進(jìn)行有效的連接，組成一個(gè)成熟的屏蔽系統(tǒng)。而暴露在外的儀器儀表應(yīng)該加裝金屬防護(hù)籠或者防護(hù)箱，利用防護(hù)籠和防護(hù)向與附近的防護(hù)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到防雷的目的。

對電源和相關(guān)信號傳輸線路的防護(hù)則可以利用雙層金屬屏蔽層的電纜，采取外層屏蔽電纜多點(diǎn)接地、內(nèi)層屏蔽電纜單點(diǎn)接地的方法，達(dá)到保證安全和抑制電磁干擾的目的。

另外隨著科技的發(fā)展和人們對雷電災(zāi)害的重視，儀器儀表的雷電防護(hù)和保護(hù)工作應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)在我們不僅僅有成熟的雷電防護(hù)的相關(guān)技術(shù)，還有許多對儀器儀表雷電防護(hù)的保護(hù)工具。比如說器儀表信號網(wǎng)絡(luò)不同接口的防雷保護(hù)器、浪涌抑制器、各種終端設(shè)備帶有防雷功能的保安單元等。

只要充分學(xué)會(huì)利用這些技術(shù)和儀器，就能夠?qū)⒗纂妼x器儀表內(nèi)各種元器件的物理損害和信號干擾降到最低。

3 結(jié)語

自然的力量令人敬畏，但科技的發(fā)展和日新月異的進(jìn)步給我們避免和減少雷電危害帶來了有效可行的方法和技術(shù)。為了能使儀器儀表更好的為我們的油田生產(chǎn)服務(wù)，對于它們的防雷措施無論是外部工程還是內(nèi)部防御，都是油田建設(shè)和生產(chǎn)中的重中之重。由于油田生產(chǎn)過程中存在的復(fù)雜性和多樣性，我們更應(yīng)該積極的學(xué)習(xí)各種先進(jìn)的理論和經(jīng)驗(yàn)。參照國內(nèi)外先進(jìn)的油田儀器儀表防雷體系，嚴(yán)格按照我們國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)做好油田儀器儀表的防雷工作。在油田生產(chǎn)的新時(shí)期，我們更是要以發(fā)展的眼光看待問題，不斷提高，不斷完善我們油田中儀器儀表的防雷措施。

[1]劉星,王藝蒙.朗松珂利,提供全面的SF6電力儀器儀表解決方案[J].電氣技術(shù).2012(11).

[2]單祥茹.儀器儀表展區(qū):聚焦新能源測試[J].中國電子商情(基礎(chǔ)電子).2013(04).