论文部分内容阅读
【摘要】为了防止雷电过电压对天然气处理厂关键设备的损坏及危及人身安全，需要对厂内的重点电气设备加强防雷保护。本文在处理厂已有防雷击系统基础上深入分析系统现状，对雷击事件进行分析，以达到更加有效防雷，确保气田安全生产的目的。
【关键词】处理厂 变配电所 仪表 管线 防雷击系统
某天然气处理厂区域气候特征为夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。冬夏季风方向变化显著，7～8月份为暴雨多发季节。其生产系统的特点是易燃易爆场所多，既有强电设备、又有大量弱电控制设备和通讯设施，包括电源系统、过程控制系统。。一旦发生雷击停产事故，除直接经济损失外，还会带来巨大的间接经济损失，且恢复再生产会有一定难度。
1 防雷保护装置
天然气处理厂防雷保护装置主要包括避雷针、各种避雷器、避雷线等，它们的合理设计组合可以避免变配电所与关键设备遭受雷击的伤害。防雷装置一般都由接闪器、引下线及接地装置三部分组成，是防直击雷最有效的防范措施。
1.1 对直击雷的防护
变电所对直击雷的防护方法主要是装设避雷针，将变电所的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。
1.2 对感应雷的防护
将机房内的主机金属外壳，UPS及电池箱金属外壳、金属地板框架的等电位连接，并以最短的线路连到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物上，且各导电物之间的尽量附加多次相互连接。
2 防雷击系统现状
天然气处理厂整个生产系统防雷措施包括接闪、分流、接地、合理布线，在适当位置安装电涌保护器（SPD）等措施，达到有效防止雷电事故，确保生产装置长周期安全平稳运行的目的。
2.1 变配电所
地区变电所至处理厂35KV变电所，外线采用避雷带作为防雷保护装置。在进线端设置避雷器以防雷电沿导线进入变电所，并在高压开关柜进线安装避雷器达到双重保护作用。35KV变电所设置3个避雷塔，达到保护整个变电所的目的。10KV进、出线端均设置避雷器，达到保护10kv柜子及低压配电系统。
2.2 厂区
厂区各类设备、仪器、建筑物、构筑物均与接地网连接。建筑物顶部设有接闪器；增压站、甲醇回收厂房等金属建筑物通过引下线使其与接地网相连；设备外壳通过接地扁铁与接地网相连；低压配电柜采用柜体、接地排、支架三者相连的方式；电缆通过铠装层与接地排相连；UPS出线柜装设高能量防雷器。
2.3 现场仪表
就地仪表进线电缆的铠装层在中间接线箱内进行短接，信号线传输至中控室统一接地，中控室采用防静电等电位地板接地，现场防爆接线箱外壳直接采用黄绿线与接地网可靠接地。
2.4 电源部分
处理厂在高压开关柜低压侧输出端安装高能量防雷器，在低压设备控制柜进线端安装电源第一级防雷器，从而有效抑制远端直击雷和感应雷对天然气处理厂供电系统的威胁，并确保供电系统的安全。
低压配电由35KV变电所10KV出线柜经环网柜到变压器，环网柜进出线两侧均设避雷器。并在低压配电柜进线端 装设施奈德电涌保护器，起到双重保护作用。
2.5 中央控制室
天然气处理厂中央控制室采用等电位连接是基于法拉第笼的基本原理，无论从防雷的角度或者是从减小控制系统的共模干扰来看，都是十分有益的。
3 事件分析
2011年7月21日，某天然气处理厂受强雷雨天气影响，现场正在运行中的部分设备停运。经检查，装置区共计10块压力变送器及差压变送器在DCS控制系统界面均显示满量程报警。
考虑雷电能量释放的路径，装置区的感应雷就近选择接地电阻小的路径释放，而仪表线路的屏蔽层从装置区连接到中控室，接地电阻等于线路屏蔽层电阻+中控机柜的接地电阻，大于现场任何一个接地点的接地电阻。因此，仪表线路屏蔽层上的感应雷如果通过中控接地点释放能量，仪表及线路受高位电压危害的时间就更长。
仪表线路的感应雷应通过就近的管线或者设备的接地点释放能量，因为相比之下就近的管线接地电阻小。雷击事件中中控室未受到影响也可能为此种原因。
4 结论及建议
（1）各个仪表外壳、弱电线路单独接地，即使遭雷电感应损坏，也可以减小损失，接地点的增加相当于分流，雷电能量泄放的时间减小，持续高危能量损害仪表及设备的时间减小。这充分说明仪表线路屏蔽层、仪表外壳现场接地的必要性，即使给仪表增加防浪涌器、换装防雷模块，也不能长时间被加高位能量。高危能量施加在其上的时间越短越好。防雷模块起瞬间保护作用，时间越短越好。
（2）目前该厂重点区域管线接地采取依靠就近设备接地方法，存在雷电能量不能及时释放的影响。建议在上述重点区域管线增设接地导线，考虑由于管线传导导致装置区多处设备受影响的可能性，建议在管线至各装置区的进出线法兰处增加一处接地，就近将管线与接地网连通，降低由于管线连通导致的设备间影响，减小接地电阻，起到分流的作用。
（3）考虑大型站场受累计现象越来越普遍，感应雷倾入方向无法判断，这就需要提高设备本身的防雷能力和耐压等级。建议设备选型中考虑防雷因素，选取耐压型。
参考文献
[1] SHT_3081-2003_石油化工仪表接地设计规范
[2] 王建. 石化企业现场仪表雷击风险评估及防雷措施[J].石油化工技术与经济.第27卷第3期
【关键词】处理厂 变配电所 仪表 管线 防雷击系统
某天然气处理厂区域气候特征为夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。冬夏季风方向变化显著，7～8月份为暴雨多发季节。其生产系统的特点是易燃易爆场所多，既有强电设备、又有大量弱电控制设备和通讯设施，包括电源系统、过程控制系统。。一旦发生雷击停产事故，除直接经济损失外，还会带来巨大的间接经济损失，且恢复再生产会有一定难度。
1 防雷保护装置
天然气处理厂防雷保护装置主要包括避雷针、各种避雷器、避雷线等，它们的合理设计组合可以避免变配电所与关键设备遭受雷击的伤害。防雷装置一般都由接闪器、引下线及接地装置三部分组成，是防直击雷最有效的防范措施。
1.1 对直击雷的防护
变电所对直击雷的防护方法主要是装设避雷针，将变电所的进线杆塔和室外电气设备全部置于避雷针的保护范围之内。
1.2 对感应雷的防护
将机房内的主机金属外壳，UPS及电池箱金属外壳、金属地板框架的等电位连接，并以最短的线路连到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物上，且各导电物之间的尽量附加多次相互连接。
2 防雷击系统现状
天然气处理厂整个生产系统防雷措施包括接闪、分流、接地、合理布线，在适当位置安装电涌保护器（SPD）等措施，达到有效防止雷电事故，确保生产装置长周期安全平稳运行的目的。
2.1 变配电所
地区变电所至处理厂35KV变电所，外线采用避雷带作为防雷保护装置。在进线端设置避雷器以防雷电沿导线进入变电所，并在高压开关柜进线安装避雷器达到双重保护作用。35KV变电所设置3个避雷塔，达到保护整个变电所的目的。10KV进、出线端均设置避雷器，达到保护10kv柜子及低压配电系统。
2.2 厂区
厂区各类设备、仪器、建筑物、构筑物均与接地网连接。建筑物顶部设有接闪器；增压站、甲醇回收厂房等金属建筑物通过引下线使其与接地网相连；设备外壳通过接地扁铁与接地网相连；低压配电柜采用柜体、接地排、支架三者相连的方式；电缆通过铠装层与接地排相连；UPS出线柜装设高能量防雷器。
2.3 现场仪表
就地仪表进线电缆的铠装层在中间接线箱内进行短接，信号线传输至中控室统一接地，中控室采用防静电等电位地板接地，现场防爆接线箱外壳直接采用黄绿线与接地网可靠接地。
2.4 电源部分
处理厂在高压开关柜低压侧输出端安装高能量防雷器，在低压设备控制柜进线端安装电源第一级防雷器，从而有效抑制远端直击雷和感应雷对天然气处理厂供电系统的威胁，并确保供电系统的安全。
低压配电由35KV变电所10KV出线柜经环网柜到变压器，环网柜进出线两侧均设避雷器。并在低压配电柜进线端 装设施奈德电涌保护器，起到双重保护作用。
2.5 中央控制室
天然气处理厂中央控制室采用等电位连接是基于法拉第笼的基本原理，无论从防雷的角度或者是从减小控制系统的共模干扰来看，都是十分有益的。
3 事件分析
2011年7月21日，某天然气处理厂受强雷雨天气影响，现场正在运行中的部分设备停运。经检查，装置区共计10块压力变送器及差压变送器在DCS控制系统界面均显示满量程报警。
考虑雷电能量释放的路径，装置区的感应雷就近选择接地电阻小的路径释放，而仪表线路的屏蔽层从装置区连接到中控室，接地电阻等于线路屏蔽层电阻+中控机柜的接地电阻，大于现场任何一个接地点的接地电阻。因此，仪表线路屏蔽层上的感应雷如果通过中控接地点释放能量，仪表及线路受高位电压危害的时间就更长。
仪表线路的感应雷应通过就近的管线或者设备的接地点释放能量，因为相比之下就近的管线接地电阻小。雷击事件中中控室未受到影响也可能为此种原因。
4 结论及建议
（1）各个仪表外壳、弱电线路单独接地，即使遭雷电感应损坏，也可以减小损失，接地点的增加相当于分流，雷电能量泄放的时间减小，持续高危能量损害仪表及设备的时间减小。这充分说明仪表线路屏蔽层、仪表外壳现场接地的必要性，即使给仪表增加防浪涌器、换装防雷模块，也不能长时间被加高位能量。高危能量施加在其上的时间越短越好。防雷模块起瞬间保护作用，时间越短越好。
（2）目前该厂重点区域管线接地采取依靠就近设备接地方法，存在雷电能量不能及时释放的影响。建议在上述重点区域管线增设接地导线，考虑由于管线传导导致装置区多处设备受影响的可能性，建议在管线至各装置区的进出线法兰处增加一处接地，就近将管线与接地网连通，降低由于管线连通导致的设备间影响，减小接地电阻，起到分流的作用。
（3）考虑大型站场受累计现象越来越普遍，感应雷倾入方向无法判断，这就需要提高设备本身的防雷能力和耐压等级。建议设备选型中考虑防雷因素，选取耐压型。
参考文献
[1] SHT_3081-2003_石油化工仪表接地设计规范
[2] 王建. 石化企业现场仪表雷击风险评估及防雷措施[J].石油化工技术与经济.第27卷第3期