【摘 要】埕島中心二號平臺是由生活平臺、動力及注水平臺、油氣水處理平臺和儲罐平臺組成的綜合平臺，各平臺之間用棧橋連接。平臺主要功能包括油氣處理、污水處理、海水處理、注水、原油外輸、供配電、供水、供熱等。埕島中心二號平臺位于2010年秋與2012年秋兩次遭遇雷擊，導致工藝自動化監(jiān)控、雷達系統(tǒng)失效。中心兩號上有雷達一部，負責監(jiān)控附近海域船只。有工藝自動化系統(tǒng)一套，負責接受周圍衛(wèi)星平臺的工藝自動化監(jiān)控數(shù)據(jù)，使用三部MDS4790B型電臺+中心二號頂端的三根全向天線。本文對埕島中心二號平臺雷擊事件分析及事后處理提出了建議。

【關(guān)鍵詞】埕島中心 雷擊事件 處理建議

埕島中心二號平臺位于埕島油田，渤海灣南部水深10-12 m的淺海海域，距離海岸線12公里左右，高50米，為全鋼制平臺周圍其他的衛(wèi)星平臺高度大概為15-25米。是勝利埋島油田主體區(qū)塊內(nèi)最大的中心平臺，也是目前我國灘海地區(qū)最大的固定式海上油氣生產(chǎn)平臺，主要接收北22區(qū)以北區(qū)塊的衛(wèi)星平臺來油，處理后的低含水原油通過登陸海底管線上岸后進一步處理，年處理規(guī)模為150萬噸。

一、雷電概述

雷是一種大氣現(xiàn)象，它是一種發(fā)生之間的云彩、云地間的快脈沖放電現(xiàn)象，可以直接擊中建筑物或電子設(shè)備，或從側(cè)面或旁邊的建筑物擊中的建筑物擊入，從而對設(shè)備及人形成傷害。據(jù)統(tǒng)計，雷電的最大功率可以達到10億千瓦，遠遠超過在世界上的任何電廠的輸出功率。但由于持續(xù)時間短避雷針，雷電釋放的能量遠遠小于計算值。

在正常情況下，主要是指閃電和雷聲發(fā)生的過程中，還包括云間雷電。雷電檢測和定位系統(tǒng)的監(jiān)測閃電活動是一種非常有效的設(shè)備，結(jié)合使用雷達衛(wèi)星云系統(tǒng)，收集云數(shù)據(jù)，對雷電的影響預測的預報就成為可能。閃電站的檢測包括檢測和定位系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)來分析閃電。

二、埕島中心二號平臺雷擊事件回顧

埕島中心二號平臺是由生活平臺、動力及注水平臺、油氣水處理平臺和儲罐平臺組成的綜合平臺，各平臺之間用棧橋連接。平臺主要功能包括油氣處理、污水處理、海水處理、注水、原油外輸、供配電、供水、供熱等。生活平臺主要包括公用設(shè)施區(qū)、生活區(qū)、直升機甲板以及中央控制室，在中央控制室內(nèi)安裝有消防控制盤，可對平臺各部位設(shè)置的感溫探測器等進行監(jiān)測，使火災(zāi)在發(fā)生前或發(fā)生初期能被及時發(fā)現(xiàn)和控制。

埕島中心二號平臺位于2010年秋與2012年秋兩次遭遇雷擊，導致工藝自動化監(jiān)控、雷達系統(tǒng)失效。

中心兩號上有雷達一部，負責監(jiān)控附近海域船只。有工藝自動化系統(tǒng)一套，負責接受周圍衛(wèi)星平臺的工藝自動化監(jiān)控數(shù)據(jù)，使用三部MDS4790B型電臺+中心二號頂端的三根全向天線。三根全向天線有一個架設(shè)于平臺頂部的通信塔上，通信塔高12米左右（通信塔高度不在平臺整體高度范圍內(nèi)），在雷擊過程中，全向天線和饋線沒有受到損害，架設(shè)于平臺通訊塔上的全向天線連接的住站電臺（MDS4790b）和串口服務(wù)器（DIGI16口）和一臺電腦服務(wù)器被燒毀，饋線避雷器無明顯損壞，雷達監(jiān)控全部丟失。

遭雷擊后，會直接造成儀器的毀壞和觀測數(shù)據(jù)的缺失，需要更換儀器和處理數(shù)據(jù)。明顯毀壞的儀器能夠得到及時的更換，但也有一些隱蔽的問題出現(xiàn)，就是要素的數(shù)據(jù)能夠正常顯示，但觀測數(shù)據(jù)已經(jīng)失真，這樣的問題可能會被忽視，隱性損失就會出現(xiàn)。也就是說，雷擊可能造成多個要素的采集器、傳感器或電纜損壞，或接觸不良，部分要素的傳感器卻因為能夠顯示數(shù)據(jù)而被忽視，造成了損失。

雷擊后，直接導致的設(shè)備損壞和觀測數(shù)據(jù)的不足，需要更換儀器和數(shù)據(jù)處理。明顯損壞的儀器可以及時更換，但也有一些隱藏的問題，是可以正確顯示元素數(shù)據(jù)的，但數(shù)據(jù)已經(jīng)被失真，這樣的問題可能會被忽略，隱性損失將會出現(xiàn)。也就是說，收集器、該傳感器或電纜會因雷電而形成損壞，或接觸不良等多個因素，傳感器元件，一塊要顯示數(shù)據(jù)因此而被忽略，從而造成了損失。

三、雷電入侵平臺設(shè)備系統(tǒng)的處理

閃電進入平臺的設(shè)備系統(tǒng)，簡單的途徑有兩種方式，一種方式是指電纜線、信號線、設(shè)備的接地線，是指雷電電磁場。閃電和雷聲通過不同的方式入侵系統(tǒng)，直擊雷和感應(yīng)雷通過不同的途徑擊中雷達信號設(shè)備，感應(yīng)雷則通過周圍的電磁感應(yīng)效應(yīng)來影響雷達。

（一）雷電直擊對平臺設(shè)備系統(tǒng)的主要入侵途徑

當雷擊平臺，雷電從引下線外部防雷放電到小于50%的能量在地上，例如電源線、電話線、信號線，近40%的能量通過電源系統(tǒng)并聯(lián)，約5%的能量流通過通信網(wǎng)絡(luò)電纜平臺，雷電能量的其余部分的其他金屬管、電纜分配平臺。這里的能量分布比例與平臺內(nèi)的布線和管道結(jié)構(gòu)的變化。當雷擊建筑物的外部信號的設(shè)備，雷擊電流的直接沿著設(shè)備或管道內(nèi)侵入的移動設(shè)備，從而導致?lián)p壞雷達等設(shè)備的外殼的放電電壓。圖1示意圖為直接雷擊平臺是入侵的主要途徑。

在雷暴活動區(qū)，帶電雷云與地面直接在一個點（建筑物，金屬導體或電子設(shè)備）之間的放電現(xiàn)象，被稱為雷電直擊。在閃電雷擊的建筑物中，金屬導體或電子設(shè)備，巨大的雷電流流到地面，導致在高電壓，在閃電和地面連接的金屬部分，可能直接導致接觸電壓和跨步電壓接觸事故轉(zhuǎn)化為熱能，數(shù)百兆焦耳能量的瞬間釋放，形成強大的雷電傳輸。直接雷擊的危害極大，它可以直接擊中瞬間巨大的物體損壞。

（二）雷電感應(yīng)對平臺設(shè)備系統(tǒng)的主要入侵途徑

直接雷擊的概率命中平臺設(shè)備系統(tǒng)相對較小，雷電感應(yīng)的影響是比較頻繁的，危害的范圍是遠大于直擊雷。閃電所產(chǎn)生的雷擊電流的強大電磁場變化與導體引起的過電壓，過電流閃電。盡管雷電是一種自然現(xiàn)象，自古以來，普遍的存在，是近200年來的科學和技術(shù)工人為主要研究對象，并取得了巨大的成功，但是，我們的理解電磁脈沖回來才過去20或30年才有的。感應(yīng)雷對系統(tǒng)的外部設(shè)備如信號影響小，它產(chǎn)生的感應(yīng)電磁脈沖信號的平臺系統(tǒng)的正常工作，雷電發(fā)生在周圍1000米范圍內(nèi)，會感應(yīng)雷電，所有導線可以產(chǎn)生足夠的強度，各種電源線，所以在平臺上的分布以外的信號線將感應(yīng)雷擊，雷電波進入平臺損傷信號設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

1.天線端口入侵，指感應(yīng)雷從平臺天線、避雷針或避雷網(wǎng)入侵；

2.電源端口入侵，指感應(yīng)雷從平臺外接電源線入侵；

3.信號線端口入侵，指感應(yīng)雷從平臺外接信號線入侵；

4.平臺的鋼結(jié)構(gòu)及信號設(shè)備的外殼的入侵。

下圖2為感應(yīng)雷對平臺入侵的主要途徑示意圖。

閃電入侵系統(tǒng)的方式主要有以下幾種方式：

1.天線端口入侵，指的是感應(yīng)雷，避雷針天線從平臺或雷電入侵；

2.電源端口入侵的感應(yīng)雷；

3.信號線端口的入侵，從平臺的外部信號線侵入的感應(yīng)雷；

4.鋼結(jié)構(gòu)平臺和信號設(shè)備侵入的感應(yīng)雷；

入侵平臺的主要途徑圖。

（三）雷電入侵平臺設(shè)備系統(tǒng)的分析

直接雷擊，雷電信號塔或建立外部信號設(shè)備的信號，由于雷擊電流大，電流300KA以上，時間短，一般只有I0-100US，在設(shè)備上的雷電電流產(chǎn)生巨大的熱效應(yīng)影響。在本地范圍內(nèi)的電流通路的地方突然升溫閃電附近產(chǎn)生的熱量，可引起燃燒的火焰的金屬或非金屬物體。當信號線防雷信號系統(tǒng)或電纜，工作電壓PVC材料只有90℃，超過規(guī)定溫度時，絕緣材料會迅速老化，縮短壽命。如果瞬時溫度超過熱絕緣材料的水平，使電纜絕緣材料的外部局部過熱碳化，表面損壞絕緣體，和直接雷擊點溫度達到幾千攝氏度，這樣的高溫熱效應(yīng)，雷電電流引起的信號設(shè)備清洗的一部分，即使在可燃材料（高溫，雷電通道的情況下，也可能會引起火災(zāi)（煤氣表下圖）。

平臺上的系統(tǒng)設(shè)備是一個重要的運營設(shè)備，以確保平臺的正常運行，所以對防雷設(shè)備的要求是非常嚴格的，防雷設(shè)備的基本要求是：在正常情況下，防雷設(shè)備（如閃電保護器）接入系統(tǒng)設(shè)備，均不得影響設(shè)備的正常運行，不得擅自改變原設(shè)備的性能，如輸出功率，接收靈敏度，回路阻抗和頻率特性。在閃電應(yīng)該保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，應(yīng)盡可能使信號設(shè)備不間斷地使用，以確保平臺的正常運行。防雷設(shè)備的放電特性應(yīng)該匹配與系統(tǒng)設(shè)備的是保護絕緣水平。

（四）雷電入侵平臺設(shè)備系統(tǒng)的處理建議

防雷保護工程是一個系統(tǒng)工程，保護區(qū)分為幾個防雷區(qū)，可以根據(jù)被保護對象的不同，采取不同的措施保護和防雷擊的能量是非常大的，需要通過一級排放，雷電能量逐漸排放到地面，雷電保護區(qū)劃分的基礎(chǔ)是被列為保護。

基于雷電流沿著放電通道和建筑物防雷系統(tǒng)的傳輸過程中，在空間環(huán)境中的雷電電磁脈沖的影響、干擾、破壞建筑物和建筑內(nèi)部的電子設(shè)備的狀態(tài)和分區(qū)防雷設(shè)備能力。用于預防雷擊電磁脈沖，并考慮節(jié)省開支，往往需要保護的信號空間將被劃分成多個不同的建筑雷電保護區(qū)，并在該區(qū)域中儲備等電位連接。

設(shè)備內(nèi)部的導電物，如程控交換機主機外殼，UPS和電池盒金屬外殼，金屬地板，金屬門框架，設(shè)施，管道和電纜橋架，所以應(yīng)該是用最矮的電路連接到最近的等電位連接帶，避免設(shè)備的電勢差損壞設(shè)備。應(yīng)特別強調(diào)屏蔽線或屏蔽層線和等電位系統(tǒng)連接在一起，保證屏蔽體零電位。施工中，避雷網(wǎng)設(shè)置時，避雷帶沿屋頂四周的墻上。避雷網(wǎng)安裝在屋頂表面。為了防止雨水的腐蝕避雷網(wǎng)的上端和下端，要使用焊接的方式連接避雷帶，與綜合接地體連接，保證排水通暢。

四、結(jié)語

遇到雷擊等異常情況發(fā)生，應(yīng)當及時檢查儀器或線纜，全面考慮缺失數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)的處理，以減少數(shù)據(jù)的損失，并及時的對故障進行處理。

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