油田站场电气设备遭雷击原因分析及防雷措施

油田站场电气设备遭雷击原因分析及防雷措施

1. 徐青松 2. 卢玉辉 3. 周鹅平

1. 天津市大港油田公司第四采油厂（滩海开发公司） 电力管理站省市 天津市 300280

2.天津市大港油田公司电力公司省市 天津市 300280

3.天津市大港油田公司第四采油厂（滩海开发公司） 电力管理站省市 300280

摘要：雷电严重威胁着配电设备的安全,轻则配电设备失灵,重则配电设备烧坏。XX联合站、XX转油站的仪表遭雷击，造成很大的经济损失。因此，需要加强重视防雷措施，在工程设计阶段就应该认真考虑配电系统的防雷,按照等电位的原则,根据实际情况,做好符合要求的共用接地网,避免雷击的危害。
关键词：油田站场；雷击原因；防雷措施
1、雷击的危害途径

1.1雷击过电压

直接雷击过电压分为直击雷和雷电波侵入。带电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象,称为直击雷。直击雷拥有巨大的破坏力,不及时泻放入大地,将严重破坏或伤害甚至直接摧毁遭受雷击的物体。雷电波侵入是指雷电不直接放电在建筑和设备本身,而是对布放在建筑物外部的线缆放电。雷电波以光速沿着电缆传播,侵入并危及甚至可能在不知不觉中损坏电子设备和控制系统。因此，符合规范要求的接地电阻是必不可少的。

1.2浪涌过电压

浪涌过电压是指发生在各类电线上的雷电对线路的感应过电压。无论是通信线,还是输电线,只要是金属线,当雷击在它们的周围发生,电线内就会有感应电压的出现。感应电压与电线架设的高度,电线距雷电放电点的距离,以及电线的线阻有关。无论是电线的直接雷击过电压,还是电线的感应过电压,都以电压波的传播方式传播。一旦进入室内时,就有可能损坏各类电气设备,甚至造成伤亡。通常情况下为了电线的正常工作,电线的绝缘水平不可降低太多,电线的绝缘水平通常要比正常工作电压高2～3倍。因此,不同类别的电线有着不同的绝缘要求。为了方便乱拉线,不管绝缘水平，或者盲目地提高电线的绝缘水平来降低电线遭雷击停运的可能性,都会造成雷击事故的隐患。

1.3地电位反击

具有避雷装置的建筑物或设施被雷电直接击中,雷电流将从接地部分流向供接地设备,或者击穿大地绝缘而流向另一设备,反击破坏电子设备。地电位反击还可以感生出反击电压,有些反击电压高达几千到几十千伏甚至数百千伏并且沿着各种形式的接地线,以电磁波的形式向更大的空间范围传播，造成大面积的破坏。导线回路未实行等电位连接,则可能产生火花放电。

1.4雷击电磁脉冲

建筑物附近或建筑物防雷装置遭受雷击时,被雷电击中的装置的电位升高并产生电磁辐射干扰。雷电流沿金属导体引入造成雷电波侵入建筑物内或由于电磁干扰的感应效应使雷击电磁脉冲以能量场的形式耦合影响敏感的电子信息设备,使之产生过电压或过电流损坏的现象。仪表设备本身与系统接地相连，其电源处应该安装电源保护装置。
2、雷击实例分析

某联合站脱水转油站扩改建部分（游离水操作间）遭遇雷击，经现场确认造成仪表室3套防盗油系统损坏，2块PLC采集模块损坏，20台安全栅损坏（6035型7台、6047型13台），4台浪涌保护器损坏（220V）；阀组间5台质量流量计损坏，5台LUY型旋进漩涡流量计外输模块损坏。部分计量温度、压力、液位的一次仪表、二次仪表由于尚未供电，无法核实损坏情况。

2.1现场接地系统电阻测试

对现场房屋和仪表柜共进行8个接地点电阻测试。其中：测量房屋避雷接地点5处，实测电阻值0.3Ω，符合设计要求无问题；测量操作间内仪表系统接地点0.28Ω；UPS接地点1.4Ω；浪涌保护器接地点1.8Ω；以上均符合图纸设计值R≤4Ω。9月20日检测防盗油装置天线杆避雷针接地引下线没与接地装置相连（现场判断施工破坏）。

2.2 问题查找

2.2.1 仪表部分

一是2P仪表柜内5台直流电源电涌保护器接地端子没接地。二是信号电涌保护器的导轨没用铜线与工作接地相连。

2.2.2 管道防泄漏装置部分

一是室外天线杆上避雷针接地引下线没有与接地装置相连，接地电阻大于标准值（R≤10Ω）。二是室外天线信号引线屏蔽层室内、外均没接地，且没有信号防雷器。

2.3 分析造成雷击的原因

建筑物遭直击雷。由于管道防泄漏装置的室外天线杆上的避雷针处于游离水操作间附近的最高点，根据雷电波的特点，雷电波先对避雷针（接闪器）放电，避雷针接地引下线没与接地装置相连，致使雷电流无法导入大地，造成管道防泄漏装置的天线及与天线相连的信号线感应过电压，雷电波以光速沿着信号线传播，致使与信号线相连的电台及与电台相关联的流量计产生过电压而损坏。管道防泄漏装置内产生感应过电压，而管道防泄漏装置的电源与仪表柜的电源均引自室内同一配电箱，因此造成与防盗油装置电源相关联的设备电压过高，而2P柜内保护电源的5台电源电涌保护器没有接地，不能迅速的泻流，可能使与之相关联的设备的电压过高造成损坏。

3、电气设备的防雷措施

建筑物本身的防雷性能至关重要,图纸设计方面按照国家强制性标准GB50054-95,要求设备与建筑物的防雷接地应采用等电位连接,建筑物本身和其内外各种导电物用导体焊接起来。现代建筑物防雷主要由顶部接闪器、网状避雷带、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线,利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。为了防止直击雷,保护室外所有设备,可根据实际情况,安装不定数量的避雷针。加装避雷针保护室外配电设备,做统一接地网,保证该接地网与所有设备的接地引下线体焊接。室内各种柜外皮、金属屏与底座槽钢连接,槽钢与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接,与室外接地网形成一个完整的大接地网,成为一个整体。从人身和设备安全以及抗干扰的角度来说,保护地的可靠接地非常重要,一般情况下保护地和设备的信号地在其内部连接在一起,设备采用共用接地系统。实行等电位连接可以彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差,将金属管道、信号线、电源线通过过压保护器进行连接,内层保护区的界面处依此进行局部等电位连接,最终与等电位连接母排相连。
4、仪表设备的防雷措施

仪表设备防雷接地是很重要的。设计按照石油化工仪表接地规范SH-T3081-2003, 要求仪表电缆槽、仪表电缆保护管应在进入控制室处均与电气专业的防雷电感应的接地排相连。仪表及控制系统工作接地的各接地干线应分别接到工作接地汇总板，再由工作接地汇总板经两根单独的工作接地干线接到总接地板，接地电阻小于4Ω。屏蔽是减少雷击电磁波干扰的有效措施。首先可以利用建筑物进行自然屏蔽,在建造建筑物时,将建筑物结构中的自然金属构件连接在一起,初级屏蔽侵入的雷击电磁脉冲,降低内部配电设备的屏蔽要求。而精密的配电设备,则应采用连续金属层封闭,全面截断雷电电磁脉冲波入侵的通道,并置于专门的屏蔽室内。
结语：为了防止雷电对配电设备的侵害,保证配电设备的安全运行,有必要有选择性的采取适当的防雷击保护措施。在工程设计阶段、施工阶段均应该认真考虑配电系统的防雷,按照等电位的原则,根据实际情况,做好符合要求的共用接地网,避免雷击的危害。

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