海洋石油工程電氣設(shè)備的防漏電技術(shù)分析

謝雷，魏麗，李勝利，楊富廣，于娜

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266500）

海洋石油平臺(tái)是相關(guān)人員采集和臨時(shí)處理油氣的主要場(chǎng)所，該平臺(tái)在施工過程中隱含著巨大的危險(xiǎn)。首先，由于海洋石油平臺(tái)上的電氣設(shè)備不僅僅要經(jīng)受經(jīng)年累月的風(fēng)吹雨打，還要經(jīng)受海水的侵襲，而海水中含有鹽類物質(zhì)，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)膜造成威脅。其次，許多電線設(shè)備被堆積在狹小的空間當(dāng)中，給維修人員帶來了極大的困擾，因?yàn)樗麄冊(cè)趯?duì)線路進(jìn)行檢查時(shí)，需要將線路慢慢分散開來，而這個(gè)分散的過程需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，一旦維修人員為了省事而不對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)檢查，就有可能造成重大的安全事故。因此，海洋石油平臺(tái)建設(shè)人員在建設(shè)該平臺(tái)時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)考慮電氣設(shè)備在該平臺(tái)上可能會(huì)面臨的實(shí)際儲(chǔ)放環(huán)境，選擇耐侵蝕的電氣設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行漏電保護(hù)，例如，維修人員可以對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)，避免出現(xiàn)漏電情況，從而提高電氣設(shè)備的安全性，保證海洋平臺(tái)能夠順利開采石油。

1 依據(jù)電氣設(shè)備所面臨的工作環(huán)境，選擇合適的配電系統(tǒng)

由于海洋石油平臺(tái)所處的海洋環(huán)境晝夜溫差較大，其中海洋上方的氣溫多為低溫，海洋石油電氣設(shè)備在海上運(yùn)行的過程中甚至有可能面臨零下20℃的低溫天氣，會(huì)對(duì)海洋設(shè)備造成不可避免的損害。此外，各類電氣設(shè)備會(huì)在海洋石油平臺(tái)上經(jīng)歷長(zhǎng)年累月的風(fēng)吹雨打，在這種惡劣的自然環(huán)境，容易導(dǎo)致電氣設(shè)備腐蝕。不僅如此，海洋石油平臺(tái)上空氣中含有大量的水蒸氣，電氣設(shè)備常年處于空氣濕度較大的環(huán)境中，可能會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備中的鐵器部件發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，同時(shí)，由于空氣中還會(huì)含有油霧、腐蝕性氣體、鹽霧等腐蝕設(shè)備的其他不利因素，也會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的使用壽命下降。另外海面上存在著諸多對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)作和存放不利的因素，電氣設(shè)備在該種自然條件下會(huì)出現(xiàn)絕緣電阻阻值下降，外部絕緣材料被腐蝕等現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象的出現(xiàn)也極有可能導(dǎo)致電氣設(shè)備漏電。實(shí)踐表明，與陸地上電氣設(shè)備的漏電不同，海洋石油平臺(tái)上電氣設(shè)備一旦發(fā)生漏電，不僅僅會(huì)出現(xiàn)觸電事故，同時(shí)，由于海面上存在著許多石油蒸汽這種易燃?xì)怏w，電氣設(shè)備出現(xiàn)漏電故障時(shí)會(huì)伴隨著電火花的出現(xiàn)，而這種電火花會(huì)引燃易燃?xì)怏w，會(huì)給海洋石油平臺(tái)上的工作人員帶來人身威脅，也會(huì)給國(guó)家?guī)聿豢晒懒康膿p失。若想減少海洋石油平臺(tái)所面臨的威脅，其應(yīng)該選擇合適的電氣配電系統(tǒng)。海洋石油平臺(tái)上所安裝的電氣配電系統(tǒng)有3種形式，他們分別是TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)以及IT系統(tǒng)。這3種系統(tǒng)都有著各自的特點(diǎn)，它們的運(yùn)用環(huán)境以及使用范圍也存在著不同。因此，在選擇低壓配電系統(tǒng)時(shí)，安裝人員應(yīng)該根據(jù)海洋石油平臺(tái)所處的自然環(huán)境、空氣中含有的易腐蝕氣體狀況、平臺(tái)對(duì)電氣設(shè)備的要求以及電氣設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。例如，s由于海洋平臺(tái)設(shè)備在地質(zhì)選址時(shí)會(huì)盡量遠(yuǎn)離陸地，并且，由于海洋石油平臺(tái)需要對(duì)石油進(jìn)行開采以及臨時(shí)儲(chǔ)存，這就需要海洋石油平臺(tái)上的電氣設(shè)備能夠持續(xù)供電，盡量避免出現(xiàn)斷電現(xiàn)象。并且海洋石油平臺(tái)上還有許多急救系統(tǒng)以及緊急逃生設(shè)施，這些設(shè)施是必須根據(jù)國(guó)家規(guī)定持續(xù)供電，一旦該平臺(tái)上出現(xiàn)安全事故，緊急逃生設(shè)備就需要及時(shí)發(fā)揮應(yīng)有的作用，來減少人員傷亡。海洋石油平臺(tái)上的電氣設(shè)備無時(shí)無刻都在經(jīng)歷著腐蝕氣體以及惡劣氣候條件的威脅，電氣設(shè)備上的絕緣材料也在被不斷腐蝕過程中，一旦絕緣材料承受腐蝕的能力達(dá)到零界點(diǎn)，那么，電氣設(shè)備的絕緣就會(huì)受到損害，而這些設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)接地故障，因此，海洋石油平臺(tái)上一般需要選擇IT系統(tǒng)來保障電力設(shè)備在供電過程中的穩(wěn)定性以及安全性。

2 海洋石油平臺(tái)電氣設(shè)備的防漏電技術(shù)的應(yīng)用

2.1 加裝漏電保護(hù)器

漏電保護(hù)器是一種常見的漏電保護(hù)裝置，當(dāng)線路中出現(xiàn)漏電問題時(shí)，漏電保護(hù)器能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電位置，然后減少電流，一旦確定該漏電位置可能會(huì)造成重大的安全事故，漏電保護(hù)裝置便會(huì)立即切斷電流。不僅如此漏電保護(hù)裝置還具有過載和保護(hù)功能，只要電氣裝置出現(xiàn)負(fù)荷過重、電流流速過大的情況，漏電保護(hù)裝置就會(huì)及時(shí)切斷電流保護(hù)線路以及電氣設(shè)備。

例如，電伴熱裝備具有在低溫條件下對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行保溫的作用，該種設(shè)備功率大、效率高、能夠?qū)澢艿肋M(jìn)行加熱，由于海洋石油平臺(tái)上會(huì)安裝各種彎曲管道，而這些管道在運(yùn)輸和儲(chǔ)存油氣的過程中，需要保持在一定的溫度內(nèi)，因此，電伴熱裝備會(huì)在其中發(fā)揮巨大的作用。而電噴的裝備在長(zhǎng)期的運(yùn)作過程中容易出現(xiàn)絕緣材料脫落、電纜在長(zhǎng)期的加熱過程中不斷老化以及石油管道在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)液體滲漏的情況，這些情況都會(huì)導(dǎo)致電伴熱裝備出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。因此，電氣設(shè)備就需要安裝漏電保護(hù)器。而電伴熱回路的漏電保護(hù)裝置對(duì)電弧以及電火花的控制要求較高，海洋石油平臺(tái)常常會(huì)考慮電伴熱設(shè)備會(huì)出現(xiàn)高阻接地故障，由于高阻接地故障出現(xiàn)時(shí)，電路中會(huì)存在著電流露出，而這些電流非常微小，普通的漏電保護(hù)裝置不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行檢測(cè)和切斷，一旦工作電流脫離已設(shè)定的脫扣值，極有可能導(dǎo)致空氣中出現(xiàn)拉弧或者是電火花，而拉胡或電火花會(huì)引燃管道中的液體或者是引爆空氣中的油氣，從而發(fā)生火災(zāi)或者是爆炸事故。所以海洋石油平臺(tái)必須安裝漏電保護(hù)裝置，以來及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障電流，并對(duì)微小電流加以阻斷。同時(shí)，在選擇漏電保護(hù)器的時(shí)，工作人員應(yīng)該結(jié)合海洋石油平臺(tái)上的環(huán)境狀況，然后再結(jié)合電氣設(shè)備中的系統(tǒng)供電狀況，選擇不同的剩余電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器。

2.2 加裝絕緣監(jiān)視和告警器

對(duì)于中性不接地的IT供電系統(tǒng)來說，當(dāng)電路中出現(xiàn)單相故障時(shí)，低電壓會(huì)比平時(shí)上升，而這種上升的幅度會(huì)與中性不接地發(fā)生抵消，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)中的漏電流并不會(huì)回流到回路中，從而也不會(huì)出現(xiàn)電弧或者是電火花，因此，當(dāng)電壓升高則范圍在該控制范圍內(nèi)，電氣設(shè)備可以不必安裝漏電保護(hù)器，僅僅使用絕緣監(jiān)視和告警裝置即可。此外，在海洋石油平臺(tái)上加裝絕緣裝置和告警器時(shí)，工作人員必須對(duì)整條線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免由于接地故障而導(dǎo)致出現(xiàn)不可挽救的損失。

例如，電伴熱設(shè)備的發(fā)熱效能越強(qiáng)，那么該設(shè)備容易發(fā)生漏電事故，而在IT供電系統(tǒng)下，海洋石油平臺(tái)可以選擇在整個(gè)電路線路上安裝普通的斷路器，并設(shè)置相應(yīng)的脫扣值，只要漏出的電流未超過該脫扣值，就不會(huì)對(duì)海洋石油平臺(tái)上的人員以及設(shè)備造成威脅。但是，如果電伴熱設(shè)備中的線路出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，普通的漏電保護(hù)器無法監(jiān)測(cè)到出現(xiàn)極細(xì)微電流量泄露的漏電位置，而這極細(xì)微的電流量泄露極有可能導(dǎo)致該故障發(fā)生點(diǎn)出現(xiàn)電火花，從而引爆空氣中的油氣。因此，普通的漏電保護(hù)器只能在絕緣監(jiān)測(cè)器的輔助下對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)電流量泄漏時(shí)，絕緣監(jiān)測(cè)器會(huì)立即對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，一旦確定發(fā)生故障的定位點(diǎn)，該設(shè)備會(huì)及時(shí)修復(fù)故障回路，并通過報(bào)警的方式將該故障點(diǎn)傳遞給相關(guān)維修人員。

2.3 明確用電設(shè)備中常見的接地故障

在安裝用電設(shè)備時(shí)，海洋石油平臺(tái)通常會(huì)選擇平臺(tái)移動(dòng)式和手持式用電設(shè)備，平臺(tái)移動(dòng)式用電設(shè)備發(fā)生故障的原因是其在運(yùn)營(yíng)過程中通常需要反復(fù)移動(dòng)，而電纜和用電設(shè)備之間的接頭會(huì)在反復(fù)移動(dòng)過程中出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，一旦接頭脫落，線路與線路就會(huì)發(fā)生碰撞，從而引發(fā)接地故障。而手持式用電設(shè)備在使用過程中會(huì)出現(xiàn)反復(fù)彎曲的現(xiàn)象，經(jīng)常性的彎曲會(huì)使新線部分失去韌性，從而易被折斷，線路的彎曲還會(huì)使線路外部和內(nèi)部的可導(dǎo)電體相互接觸，從而引發(fā)接地故障。此外，移動(dòng)式和手持式用電設(shè)備通常會(huì)發(fā)生單相接地故障以及異相接地故障。單相接地故障是指當(dāng)電流未超過人體所能承受的最大范圍、但是已經(jīng)高于人體的交流電赫茲的情況下，人們就會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)，但是人體所接觸的電壓高低以及人體濕度不會(huì)導(dǎo)致工作人員在工作過程中發(fā)生觸電危險(xiǎn)。異相接地故障是指在配線系統(tǒng)中，當(dāng)線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，由于兩段線路的電壓會(huì)出現(xiàn)一個(gè)差值，這就要求電氣設(shè)備的絕緣性能要能夠承受這個(gè)相差的電壓值，如果線路不能承受，則會(huì)出現(xiàn)異相接地故障。

例如，海洋石油平臺(tái)通常會(huì)選擇IT中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)線路在不斷移動(dòng)和彎曲中出現(xiàn)漏電事故時(shí)，如果人體在不知道該點(diǎn)發(fā)生漏電故障的情況下接觸到單相帶電導(dǎo)體，由于兩點(diǎn)之間的故障電流較小，所以不會(huì)對(duì)人體造成電擊危險(xiǎn)，但是由于海上會(huì)安裝大量的用電設(shè)備，這些設(shè)備需要運(yùn)用大量的電纜線路進(jìn)行連接，而大量的電纜線路會(huì)導(dǎo)致電容電流增大，一旦出現(xiàn)故障，如果漏電保護(hù)裝置未及時(shí)截?cái)喙收想娏鳎蜁?huì)對(duì)人體形成電擊，導(dǎo)致人體觸電現(xiàn)象的出現(xiàn)。而對(duì)于異相接地故障來說，由于海洋本身便是一個(gè)大導(dǎo)體，各種鐵器元件在其中發(fā)揮著導(dǎo)體的作用，一旦出現(xiàn)漏電事故，故障的回路應(yīng)該要切斷，那么此時(shí)應(yīng)該選擇TN系統(tǒng)來進(jìn)行接地故障保護(hù)。

2.4 加裝零序電流互感器

對(duì)于IT供電系統(tǒng)來說，海洋石油平臺(tái)可以得用電設(shè)備加裝零序電流互感器以及絕緣監(jiān)測(cè)裝置來進(jìn)行漏電保護(hù)。絕緣檢測(cè)裝置可以檢測(cè)線路中出現(xiàn)的漏電事故，即使是很微小的電流也會(huì)被檢測(cè)出來，從而避免由于線路兩端出現(xiàn)電壓差而導(dǎo)致線路被損毀的現(xiàn)象發(fā)生。一旦線路中出現(xiàn)單相接地故障，絕緣檢測(cè)裝置會(huì)立即發(fā)出示警，但是絕緣監(jiān)測(cè)裝置不能夠?qū)β╇娢恢眠M(jìn)行處理，這時(shí)就需要零序電流互感器來對(duì)漏電位置進(jìn)行處理，避免漏出的電流回流到回路中，從而對(duì)整個(gè)線路中電流的穩(wěn)定性造成威脅，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)回路中的電流流況。零序電流互感器可以根據(jù)回路中故障電流的回路點(diǎn)，準(zhǔn)確找到出現(xiàn)故障電流的位置，準(zhǔn)確切除故障。

例如，當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，單向帶電導(dǎo)體會(huì)直接釋放故障電流，雖然故障電流流量微小，但是如果沒有絕緣檢測(cè)裝置對(duì)故障電流進(jìn)行檢測(cè)，微小的電流會(huì)被無數(shù)的電纜放大，從而導(dǎo)致人體可能發(fā)生觸電危險(xiǎn)。但是如果只有絕緣檢測(cè)裝置對(duì)事故中的故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，回路中是否出現(xiàn)故障電流回流的現(xiàn)象不能夠被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致回路中出現(xiàn)電火花或者電弧，引爆空氣中的油氣，從而危害整個(gè)海洋石油平臺(tái)的安全。

2.5 合理規(guī)劃線路安排，為線路維護(hù)帶來便利

由于海洋石油平臺(tái)上的空氣濕度較大，電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的概率更高，因此，海洋石油平臺(tái)的工作人員會(huì)頻繁的檢測(cè)電氣設(shè)備是否出現(xiàn)故障，但是由于許多線路被對(duì)方在一個(gè)狹小的空間內(nèi)，而線路的防止空間也未被合理籌劃，導(dǎo)致海洋石油平臺(tái)工作人員在對(duì)線路進(jìn)行檢查和維修過程中會(huì)面臨巨大的工作量。例如，對(duì)于用電設(shè)備所使用的電纜，海洋石油平臺(tái)應(yīng)該根據(jù)各用電設(shè)備的放置空間，對(duì)線路的安放進(jìn)行大致安排，同時(shí)，海洋石油平臺(tái)的工作人員還要定期做好電氣設(shè)備的防潮和防漏電檢測(cè)，尤其要檢測(cè)電纜絕緣材料是否在移動(dòng)和彎曲過程中出現(xiàn)損壞，或者是用電設(shè)備與電纜的接口處是否發(fā)生滲漏現(xiàn)象，這些檢測(cè)步驟都對(duì)維修人員提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此，海洋石油平臺(tái)在將用設(shè)備被放置在合理的位置上時(shí)，應(yīng)該根據(jù)用電設(shè)備的位置劃分電纜的分布情況以及地下管線的走向，盡量避免電纜之間的交叉與重疊，盡量減少由于拖拉對(duì)電纜所造成的損壞。不僅如此，主干電纜應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離高溫、高壓以及濕度較大的地方。

3 結(jié)語

海洋石油平臺(tái)在使用用電設(shè)備的過程中，由于海洋環(huán)境十分惡劣，要做好防漏電保護(hù)措施。同時(shí)，海洋石油平臺(tái)也應(yīng)該安裝必要的安全保護(hù)措施，比如火警、煙霧報(bào)警器，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。