天然氣場站電氣控制系統(tǒng)防雷接地問題探析

摘 要：天然氣場站屬于防爆區(qū)，對電氣接地系統(tǒng)的要求非常嚴(yán)格。電氣系統(tǒng)接地不良或存在電位差，極易產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。本文以廣州燃?xì)饧瘓F金山門站的接地系統(tǒng)為例子，探析電氣控制系統(tǒng)接地網(wǎng)建設(shè)的重要性。

關(guān)鍵詞：天然氣場站；電氣控制系統(tǒng)；防雷；接地

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.080

1 前言

天然氣場站一般建設(shè)在較偏僻的郊區(qū)，周圍建筑物較少，在雷電天氣的時候，容易受到雷擊災(zāi)害。這就對天然氣場站的接地網(wǎng)搭設(shè)有較高的要求，如果接地系統(tǒng)不良，就會導(dǎo)致在雷擊時不能迅速將電流傳遞到大地，使得在電氣設(shè)備的接地端疊加一個附加電壓，存在較大安全隱患；如果接地系統(tǒng)的各接地端存在電位差，就會導(dǎo)致相連接的電纜兩端存在電壓，同樣對電氣設(shè)備存在較大的安全隱患，還會導(dǎo)致控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾信號、甚至損壞設(shè)備。

2 存在的問題

金山門站于2006年建設(shè)完成并投入使用，在使用過程中，發(fā)生過多次雷擊事件并導(dǎo)致多臺現(xiàn)場儀表損壞。期間也開展兩次整改，2008年在場站外圍增加了獨立避雷針，2011年對接地系統(tǒng)和二次防雷進行整改。雖然經(jīng)過兩次整改，雷擊故障仍然時有發(fā)生。這給安全生產(chǎn)帶來了較大隱患，也威脅著現(xiàn)場儀器設(shè)備的安全。

3 雷擊問題分析

結(jié)合歷次雷擊故障發(fā)生的部位分析，金山門站防雷接地系統(tǒng)主要存在以下問題：

（1）金山門站所處位置由山體開挖而成，土壤電阻率很高，實測土壤電阻率超過1000歐米。

（2）金山門站的地電網(wǎng)原設(shè)計由五個獨立的環(huán)形接地體（分別是綜合用房、站房、高壓計量區(qū)、收發(fā)球區(qū)、大學(xué)城計量橇區(qū)）組成，沒有形成均壓接地網(wǎng)。在2011年的接地系統(tǒng)整改中，將五個分開的接地網(wǎng)進行了電氣連接，但只是通過地面的等電位連接線進行連接，依然沒有形成均壓接地網(wǎng)。

（3）在2011年的接地系統(tǒng)整改中，將獨立避雷針的接地體與站共接地網(wǎng)進行了等位連接，由于本區(qū)域土壤電阻率極高，將獨立避雷針接地體與工作接地網(wǎng)連接后，由于避雷針的沖擊泄放距離不足，增加了雷電反擊的危險。

（4）在工程設(shè)計和施工時，儀表和信息系統(tǒng)沒有嚴(yán)格按照一點接地的原則進行施工，站區(qū)內(nèi)的設(shè)備接地、儀表接地、盤柜接地、電纜接地較混亂，不能很好地實現(xiàn)感應(yīng)電壓屏蔽和雷電流泄放。

4 解決措施

4.1 解決思路

（1）想要徹底解決金山門站的防雷問題，首先必須解決場站接地的問題，由于本區(qū)域土壤電阻率極高，場站現(xiàn)有的接地面積不足以實現(xiàn)接地電阻合格，因此應(yīng)建立整體的均壓接地網(wǎng)。

（2）信息設(shè)備的防雷，最重要的是解決好線路的屏蔽和接地問題，按照單點接地原則，逐臺檢查設(shè)備接地方式，逐條檢查電纜線路的接地方式，重新進行線路的接地安裝。

（3）針對機柜內(nèi)接線混亂的問題，按照強電與弱電布線分開、浪涌保護前與浪涌保護后的布線分開的原則，設(shè)備柜內(nèi)重新布線，并更換失效的浪涌保護器。

4.2 均壓接地網(wǎng)的方案

（1）切斷工作接地網(wǎng)與獨立避雷針的電連接。由于本區(qū)域的接地網(wǎng)接地電阻偏高，不宜與獨立避雷針共用接地網(wǎng)，需切斷工作接地網(wǎng)與獨立避雷針的電連接。由于場地限制，原有工作接地網(wǎng)與獨立避雷針的接地網(wǎng)的地下接地體的間距較小，為了防止獨立避雷針接閃時地網(wǎng)反擊，對地網(wǎng)接地體間距不足10米的部位增設(shè)絕緣隔離帶。

（2）建造均壓接地網(wǎng)。由于金山門站地下為中風(fēng)化巖層和回填碎石組成，原有施工時未進行接地體土壤換填，土壤電阻率很高，原有接地體的接地和均壓效果較差，解決方案按照重新埋設(shè)接地體設(shè)計。接地體采用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)置，網(wǎng)格間距原則上按6米設(shè)計，遇有地下構(gòu)筑物時適當(dāng)調(diào)整；為了降低接地電阻、增強均壓效果，接地體埋設(shè)時回填焦炭作降阻劑。

4.3 線路接地和屏蔽的檢查修復(fù)

（1）設(shè)備機殼接地：設(shè)備機殼與管道接觸良好，設(shè)備與管道接地點的電氣距離不大于10米。當(dāng)設(shè)備與管道接地點的距離大于10米時，管道在就近的接地點重復(fù)接地。

（2）電氣接地端子：設(shè)備上電氣部分的接地端子按設(shè)備上的標(biāo)識與設(shè)備機殼可靠連接。

（3）儀表板的接地端子：設(shè)備上儀表部分的接地端子按設(shè)備上的標(biāo)識與設(shè)備機殼接地點可靠連接。

（4）防爆接線箱接地：防爆接線箱本體的接地端子與對應(yīng)設(shè)備的接地點可靠連接，防爆箱內(nèi)裝有浪涌保護器時，浪涌保護器的接地端子與接地箱的總接地端子可靠連接。接入防爆箱內(nèi)的電纜，有鎧甲的單層屏蔽電纜其鎧甲層與接地箱的總接地端子可靠連接，采用雙層蔽屏的電纜，其外層與接地箱的總接地端子可靠連接，內(nèi)層的接地在機柜端進行單端接地。

5 實施整改方案后的效果

在2014年對金山門站的防雷接地系統(tǒng)進行全面的整改后，電氣控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，未有發(fā)現(xiàn)遭雷擊導(dǎo)致的設(shè)備損壞情況。

6 結(jié)論

天然氣場站的安全穩(wěn)定運營，需要有良好的防雷接地系統(tǒng)的保障。同時，良好的接地也是電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

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作者簡介：王堅（1984-），男，廣東汕頭人，工程師，研究方向：電氣技術(shù)。