張曉花（中國石油工程項(xiàng)目管理公司天津設(shè)計(jì)院，天津300457）

0 引言

油氣處理廠站內(nèi)建筑物、管道及其他暴露在室外的設(shè)備，特別是儀器儀表等電子設(shè)備更容易遭受雷擊的損害，輕則干擾信號傳輸，重則造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。目前，傳統(tǒng)的避雷針防雷方式仍被使用，事實(shí)證明正確的避雷針使用方法也是經(jīng)濟(jì)和有效的一種避雷方式。但是隨著社會的不斷發(fā)展，特別是自動(dòng)控制系統(tǒng)的完善和信息化的不斷發(fā)展，大量現(xiàn)代精密電子設(shè)備的涌入，使避雷針對這些電子設(shè)備的保護(hù)顯得無能為力[1]。某陸上終端處理廠地處水陸交界區(qū)域，主廠區(qū)位于半山腰，南側(cè)靠山，東、西、北側(cè)臨海，廠區(qū)地基為開山巖石填充，土壤電阻率大、阻抗高，并且周圍無遮擋物，較為空曠，屬于明顯的引雷區(qū)。且生產(chǎn)工藝區(qū)設(shè)備多為金屬構(gòu)件，易受雷擊。在處理廠附近海面的雷電形成過程中，帶有正負(fù)電荷的云團(tuán)受海風(fēng)（風(fēng)向、風(fēng)速）影響，更易靠近處理廠內(nèi)設(shè)備，帶有正負(fù)電荷的云團(tuán)在云內(nèi)放電或?qū)Φ胤烹娺^程中，使處理廠內(nèi)設(shè)備遭受雷擊影響的概率增大。

1 雷電損害電子設(shè)備對主要途徑

雷電損害電子設(shè)備主要有三種途徑：一是直擊雷經(jīng)過接閃器（如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等）和引下線而泄放入地；二是雷電流沿引下線入地時(shí)，在引下線周圍產(chǎn)生磁場，引下線周圍的各種金屬管線上經(jīng)感應(yīng)而產(chǎn)生過電壓；三是在建筑物外受直擊雷而加載的雷電壓沿進(jìn)出建筑物的電源線或信號線竄入電子設(shè)備[2]。

2 處理廠雷擊事故原因分析及整改措施

2019 年8 月，由于持續(xù)的強(qiáng)雷電天氣，導(dǎo)致處理廠內(nèi)部分儀表設(shè)備跳變及損壞等情況發(fā)生，對處理廠的平穩(wěn)運(yùn)行及正常生產(chǎn)產(chǎn)生了不利的影響，如何預(yù)防高雷區(qū)儀表設(shè)備的防雷問題已迫在眉睫，下面對雷擊事故原因進(jìn)行了分析，并提出了行之有效的整改措施，事實(shí)證明。這些整改措施對儀表設(shè)備防雷起著至關(guān)重要的作用。

2.1 海管上岸段及預(yù)處理區(qū)

雷擊事故發(fā)生后，海管上岸部分和預(yù)處理區(qū)現(xiàn)場變送器全部發(fā)生跳變，原因分析及整改措施如下：

（1）現(xiàn)場變送器已加裝了菲尼克斯的一端口信號浪涌保護(hù)器，且各項(xiàng)參數(shù)均滿足正常工作需求。

整改措施：

在接線箱內(nèi)安裝兩端口的串聯(lián)式信號SPD；

在變送器外加裝316 不銹鋼箱體，且箱體要做可靠接地處理；為了增加箱體抗電磁場干擾的能力，將箱體內(nèi)層涂一層導(dǎo)磁材料，這樣不僅起到了防腐功能，又增強(qiáng)了變送器抗電磁脈沖能力。

（2）現(xiàn)場測量了接地扁鋼的直流接觸電阻阻值，發(fā)現(xiàn)接觸電阻高達(dá)700 多豪歐姆。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場的扁鋼連接均為單螺栓壓接，且壓接處未經(jīng)過任何防腐處理，均為露天安裝，日積月累接地扁鋼生銹，從而導(dǎo)致接觸電阻升高。

整改措施：

在海管上岸段的兩個(gè)變送器箱內(nèi)設(shè)置接地匯流排，現(xiàn)場變送器等的接地線先連接到該接地排上，接地匯流排與接地網(wǎng)之間再用兩根（冗余設(shè)計(jì)）25mm2的BVR 線取代現(xiàn)有的接地扁鋼使變送器進(jìn)行有效的接地處理。

（3）現(xiàn)場所有的儀表控制電纜均采用屏蔽雙絞線，均只有單層屏蔽，并且屏蔽層一端只在機(jī)柜內(nèi)做單點(diǎn)接地。

經(jīng)分析，造成變送器產(chǎn)生跳變的原因?yàn)椋?/p>

對信號電纜的屏蔽，只在一端接地，另一端懸空，但單端接地只能做到防止靜電感應(yīng)（即電容性耦合），對電磁感應(yīng)（即電感耦合）的干擾產(chǎn)生不了抑制作用，致使雷電波輕而易舉的侵入。

管道接地不良，當(dāng)雷擊中管道時(shí)形成的地電位反擊對變送器造成影響。

整改措施：

如信號電纜屏蔽層只做了單端接地，可以利用其金屬走線槽在兩端和每隔一定距離設(shè)一個(gè)接地點(diǎn)，在雷擊時(shí)作為外屏蔽層的金屬走線槽與地構(gòu)成了環(huán)路，感應(yīng)出一電流，該電流產(chǎn)生的磁通抵消或部分抵消雷擊源磁場的磁通，從而大大抑制了無外屏蔽層時(shí)感應(yīng)雷的影響。

2.2 區(qū)域控制機(jī)房

對現(xiàn)場區(qū)域控制機(jī)房內(nèi)設(shè)備接地及等電位聯(lián)接、機(jī)房綜合布線、機(jī)房屏蔽等進(jìn)行勘察、調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)：

（1）機(jī)柜內(nèi)保護(hù)接地、工作接地、防雷接地接在機(jī)柜內(nèi)同一個(gè)接地銅排上。機(jī)柜內(nèi)信號SPD與被保護(hù)設(shè)備共用一個(gè)地。

（2）金屬設(shè)備間的等電位連接措施不完善，極易引起地電位反擊；

（3）機(jī)房無空間屏蔽，雷電發(fā)生時(shí)易引起電磁干擾對設(shè)備造成損害；

整改措施：

建議各區(qū)域控制機(jī)房內(nèi)在防靜電地板下采用30*3mm扁銅設(shè)置均壓環(huán)，控制機(jī)房內(nèi)的金屬機(jī)柜、線槽、門窗、及各類接地系統(tǒng)接地線可連接至均壓環(huán)上。

2.3 火焰探測器

處理廠內(nèi)42個(gè)火焰探測器大部分因雷擊發(fā)生跳變，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的火焰探測器均固定安裝在金屬管廊立柱上。當(dāng)發(fā)生雷電流泄流時(shí)，由于探頭所在位置距離地面約2.5米，而金屬管廊立柱是引下線，因此探頭所在位置與大地會形成較大的電位差，此電位差會通過探測器的金屬外殼反擊到探測器內(nèi)部的電子元器件，從而使火焰探測器受到干擾或損壞。

整改措施：

廠區(qū)42個(gè)火焰探測器已采用40*4mm熱鍍鋅扁鋼和10mm2接地線做外殼接地處理，為解決火焰探測器遇強(qiáng)雷天氣再次跳變問題，對火焰探測器進(jìn)行了如下處理：

（1）在火焰探測器固定抱箍與金屬固定件之間采用聚四氟材料做絕緣處理；

（2）在火焰探測器端并聯(lián)安裝一端口信號浪涌保護(hù)器。

2.4 中央控制室

（1）中央控制室內(nèi)設(shè)置有各類電子設(shè)備，但僅設(shè)置了一級電涌保護(hù)器，不符合GB50343[3]的要求；樓內(nèi)大屏顯示、計(jì)算機(jī)、交換機(jī)等均為精密電子設(shè)備，其雷電防護(hù)水平僅為1500V,而室內(nèi)所設(shè)置SPD的保護(hù)水平為2500V，SPD難以擔(dān)負(fù)起對計(jì)算機(jī)、顯示屏等設(shè)備對雷電防護(hù)的要求。

整改措施：

應(yīng)在中央控制室設(shè)置三級以上電涌保護(hù)器，為此建議在機(jī)柜室的配電箱內(nèi)加裝滿足II 類試驗(yàn)要求的SPD，其保護(hù)水平應(yīng)不大于1800V；在計(jì)算機(jī)、大屏顯示、機(jī)柜等電子設(shè)備的取電處設(shè)置一級滿足II 類試驗(yàn)要求的SPD，其保護(hù)水平應(yīng)不大于1500V。

（2）中央控制室、機(jī)柜間金屬吊頂無接地措施，發(fā)生雷擊時(shí)有“異響”或“放電”現(xiàn)象。

整改措施：

中央控制室、機(jī)柜間金屬吊頂支架采用10mm2接地線做接地處理。

2.5 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多次因雷擊造成設(shè)備損壞，其中包括前端的煙感探頭、手動(dòng)報(bào)警觸發(fā)器，后端控制柜/箱內(nèi)的控制卡件。造成其損壞的原因是雷電發(fā)生時(shí)其電源線路、信號線路上產(chǎn)生雷電過電流導(dǎo)致的。

整改措施：

（1）在火災(zāi)報(bào)警控制柜內(nèi)加裝1 路220VAC 電源浪涌保護(hù)器，1路24VDC直流電源浪涌保護(hù)器，各火災(zāi)報(bào)警控制柜內(nèi)每一信號回路安裝1 套全模式保護(hù)信號浪涌保護(hù)器（Imax：20KA，Up：≤55V）。

（2）在消防控制機(jī)房電源總配電箱內(nèi)并聯(lián)安裝1 套全模式保護(hù)三相電源浪涌保護(hù)器（Uc：335VAC，Iimp：12.5KA，Up：1.2KV）。

（3）重要終端負(fù)載加裝電源防雷插排，Imax≥10KA；Up≤0.8KV。

2.6 廠區(qū)金屬圍欄

處理廠南側(cè)靠山，東、西、北空曠臨海，其距離海平面60m高，由于處理廠區(qū)四周的金屬圍欄未做任何接地處理，因此雷電發(fā)生時(shí)容易發(fā)生地滾雷對廠區(qū)內(nèi)的設(shè)備造成損壞。

整改措施：

廠區(qū)四周金屬圍欄每隔30米做一次接地處理，接地電阻＜10歐姆。

3 結(jié)語

針對近三年該處理廠雷電經(jīng)濟(jì)損失情況來看，有必要組織專業(yè)人員在雷電事故發(fā)生后第一時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場勘察、數(shù)據(jù)收集及現(xiàn)場維護(hù)等工作，對現(xiàn)有防雷設(shè)施實(shí)時(shí)跟進(jìn)、維護(hù)，爭取以最低的成本獲得最高的防護(hù)效果。防雷維護(hù)是一項(xiàng)細(xì)致、專業(yè)、長期性的工作，也可以與當(dāng)?shù)貧庀缶趾献?，請?dāng)?shù)貧庀缶謪f(xié)助提供當(dāng)?shù)乩纂娀顒?dòng)次數(shù)，掌握該地區(qū)雷電活動(dòng)規(guī)律，為將來進(jìn)一步研究該處理廠防雷問題做理論數(shù)據(jù)支撐。另外。在高雷地區(qū)，要加強(qiáng)防雷設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控和技術(shù)把關(guān)，防患于未然。