簡析油氣長輸管道絕緣接頭電涌損壞原因及防護措施

蔣玉芳

(陜西省防雷中心,西安 710014 )

蔣玉芳. 簡析油氣長輸管道絕緣接頭電涌損壞原因及防護措施 [J].陜西氣象，2017(5)：47-48.

1006-4354(2017)05-0047-02

2016-12-02

蔣玉芳(1976—)，女,漢族,新疆喀什人,碩士,工程師,從事防雷工作。

簡析油氣長輸管道絕緣接頭電涌損壞原因及防護措施

蔣玉芳

(陜西省防雷中心,西安 710014 )

隨著經濟的迅速發展，油氣長輸管道(以下簡稱“長輸管道”)工程項目在陜西陸續建成投產。閃電擊中管道或管道附近產生的電涌沿著輸油氣管道傳到站場及閥室，將會造成長輸管道安裝的絕緣接頭被擊穿或恒電位儀等儀表設備損壞。在對陜西省境內油(氣)長輸管道系統的防雷裝置檢測工作中發現，造成上述雷擊事故的主要原因是絕緣接頭處的電涌保護器選型不當。因此，做好絕緣接頭處的電涌防護措施非常重要。

1 絕緣接頭的作用及被擊穿的原因

在長輸管道中，絕緣接頭是防止電化腐蝕，對管線陰極進行保護的重要元件，它將兩個不同電位的管線或者把受陰極保護的管道與站場部分的工藝設備相互絕緣隔離，防止陰極保護電流對未通過陰極保護站場的金屬管道、設備及儀表的干擾；保護管道不受化學腐蝕，延長管線和設備使用壽命[1]。雷擊地面管道會導致絕緣接頭兩端電位差過高，當大于絕緣接頭的耐受水平4 000 V時，絕緣接頭就會被擊穿；當管道周圍3 km范圍內遭受雷擊，管道上也可能感應到過電壓，擊穿絕緣接頭；此外，管網附近的大電容、電感設備的開和斷也會對附近的管網產生強烈的電磁感應，導致過電壓的發生，擊穿管道上的絕緣接頭。

2 電涌保護器選型不當原因分析

2.1 電涌保護器擊穿電壓大于絕緣接頭兩端的擊穿電壓造成設備損壞

2014年8月19日，“氣化陜西”長輸管道某閥室的溫變、壓變共4臺變送器出現故障，經現場對閥室及中控室勘察，發現變送器電源輸入正常，輸出信號也無異常現象；閥室出口管道絕緣接頭采用的鋅接地電池電涌保護器工作正常，但絕緣接頭已被電涌擊穿；變送器未設置專用接地線，也未安裝電涌保護器。初步判斷這些變送器故障極有可能遭受了瞬時的閃電電涌的沖擊造成變送器的損壞。這種損壞很可能是因為直接雷擊擊中閥室附近的輸氣管道，閃電電涌沿輸氣管道傳輸至絕緣接頭并擊穿絕緣接頭絕緣層，大部分電涌通過閥室設備的接地系統釋放入地，但還有部分雷電流通過管道傳導至變送器，而鋅接地電池電涌保護器擊穿電壓大于絕緣接頭兩端的擊穿電壓，未能起到應有的保護效果，造成變送器損壞[2]。

2.2 電涌保護器起動電壓大于設備最大耐壓水平造成設備損壞

2015年7月26日，在“西氣東輸”管道上，閃電電涌造成某壓氣站進站輸氣管道陰極保護的恒電位儀損壞。其原因為，恒電位儀的輸出陰極、零位接陰2組導線與金屬管道相連，由于輸油氣管道敷設距離很長，管道經過的大氣、地理環境復雜，直接雷擊或閃電感應使金屬管道上產生的過電壓，沿管道傳輸到輸出陰極和零位接陰2組導線進而侵入恒電位儀，造成設備損壞。通過現場勘察，在輸氣管道進站的絕緣接頭處安裝有Y1.5W-0.25/1.3型低壓氧化鋅避雷器進行電涌防護。經現場對絕緣接頭和避雷器進行檢測，發現絕緣接頭絕緣性能良好，避雷器各項指標正常并無損壞，這說明避雷器保護絕緣接頭未被電涌擊穿，但并沒有保護恒電位儀被電涌損壞。Y1.5W-0.25/1.3型低壓氧化鋅避雷器適用于交流電力系統，是保護低壓電器設備免受過電壓危害的安全裝置，并不適用于受陰極保護管道絕緣接頭的防護，因為低壓氧化鋅避雷器的起動電圧遠遠大于恒電位儀的最大耐壓水平。

3 絕緣接頭電涌保護器的產品選型建議

根據多年對長輸管道絕緣接頭電涌保護器的檢測及電涌保護器的實際防護效果，建議選用通流容量大于預期的故障電流或雷電流的火花間隙類電涌保護器，對絕緣接頭進行防護，其特點應具有啟動電壓低、通流容量大、對陰極保護無影響、擊穿電壓低于絕緣接頭兩端的擊穿電壓。因為火花間隙類電涌保護器可以根據接地時定義的電壓，調整接地擊穿間隙，一旦達到設定電壓，間隙之間的空氣被擊穿，產生電火花，電流通過該間隙

被導入大地，可有效防護直擊雷和感應過電壓對絕緣接頭的損壞，保護裝置既能提前導通，避免電涌擊穿絕緣接頭導致絕緣失效，又能有效的將陰極保護電流限制在兩個陰極保護站之間的管道上。

4 結語

長輸管道絕緣接頭的電涌防護措施，應根據其安裝位置的地理環境及雷電活動情況等相關信息，選用合適的電涌保護器對絕緣接頭進行保護，以減少或消除長輸管道絕緣接頭因電涌引起的事故，確保長輸管道系統的安全運行。

[1] 埋地鋼制管道陰極保護規范：GB/T 21448—2008[S].北京：中國標準出版社, 2008.

[2] 中國石油天然氣股份有限公司天然氣與管道分公司. 輸油管道工程線路閥室設計規定：CDP-G-OD-OP-007-009/B[S]. 2009.

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