天然气集输站场自动化仪表系统防雷分析

李佳凯 薛建 郑博仁 孟军

摘 要：社会快速发展的背景下，对于天然气能源需求量越来越大，这极大的促进着天然气企业发展。天然气集输站场运行期间，极易遭受雷电灾害的影响导致自动化仪表系统损坏，影响天然气集输站场的正常运转，因此积极做好自动化仪表系统防雷工作显得至关重要。本文首先分析了天然气集输站场自动化仪表系统雷击危害形式;其次探讨了天然气集输站场自动化仪表系统防雷对策。

关键词：天然气;集输站场;自动化仪表系统;防雷措施

引言

在天然气集输站场中，自动化仪表系统起到了重要作用，是保证天然气集输站场安全、高效运行的关键。如自动化仪表系统遭受雷击，会导致系统设备出现故障及损坏，甚至会造成人员伤亡及财产损失，造成恶劣的社会影响，所以必须要重视自动化仪表系统防雷设计工作。

一、天然气集输站场自动化仪表系统雷击危害形式分析

结合雷击的形式及构成原因的不同，天然气集输站场自动化仪表系统雷击主要包括两种，一种是直接型雷击，另一种是感应型雷击，具体如下：

（一）直接型雷击

直接型累计主要以危害天然气集输站场自动化仪表设备及其线路为主，不仅会严重破坏自动化仪表涉笔传感器核心，同时也会极大的影响到变送器所加载的线路电板。遭受雷击的情况下，雷电流沿着仪表支架流向地表，在这期间会产生强大的的磁场感应用力，并通过电子信号传输到控制器，破坏控制室内的电子设备，影响其正常应用。

（二）感应型雷击

1.静电感应

静电感应雷击区域范围内的物体，特别是一些大体积导体，会积聚大量电荷，饱和状态下会产生强烈的放电现象。放电期间电流窜入自动化仪表系统或者仪表设备中，就会导致严重受损，影响天然气集输站的正常运转。

2.电磁脉冲辐射

受到雷电流的影响，会形成电磁脉冲辐射，进而在天然气集输站场周边环境、空间中产生电磁场，然后向周边区域发射电磁波，在较短时间内电磁会耦合到控制内的多个设备上，例如：计算机设备、自动化仪表设备等，然后产生感应电动势及大电流，破坏天然气集输站场自动化仪表系统及设备，甚至会威胁到人员安全，造成巨大的损失。

二、天然气集输站场自动化仪表系统防雷对策探讨

（一）接闪

众所周知，雷击是自然灾害，对于天然气集输站场自动化仪表系统所带来的危害是不可预知的，为尽可能减少损失，降低雷击对于自动化仪表系统所带来的影响，要综合应用外接、导流等方式来防护自动化仪表系统。在这其中，接闪是常见的防雷措施，通过在天然气集输站场建筑物安装防雷装置，实现对油罐等高危设施以及自动化仪表系统的有效保护。在防雷设计中，要积极做好对天然气集输站场现场自动化仪表系统和周边建筑物的融合防雷设计工作，以便于达到更加理想的防雷效果。

（二）均压

雷电天气下，在短时间内会产生放电现象，不同位置、区域的雷电感应是不同的。电流流过的路径电位升高后，会和正常构件的电位形成电流差，电流差远超绝缘耐受强度，因而也就会破坏自动化仪表系统。自动化仪表系统遭受雷击后，会产生强大的高电流，如果能够将高电流疏散到自动化仪表系统外或者输送到不同的仪表构件，这会降低电流差，降低对于仪表系统所带来的危害。依靠这一原理，均压防雷模式得以产生，在雷电天气前将天然气集输站场自动化仪表系统金属导体构件及室内控制设备金属构件进行连接进而形成通畅的整体电路，然后将防雷接地系统连接于仪表控制室并将其设置于室外，在遭受雷击的情况下，能够将较大的电流均匀输送到所连接的金属设备，金属设备负荷电流一致并且属于绝缘耐受强度内，利用防雷接地系统导出电流，进而避免影响自动化仪表系统，当前均压防雷模式在天然氣集输站场自动化仪表系统防雷中实现了广泛应用。

（三）接地

1.浮地

浮地是指仪表工作区域之间和建筑物接地系统具备较强的绝缘性，当建筑设施遭受电磁干扰的情况下，会利用接地系统释放电流，避免影响自动化仪表系统的运转。但是自动化仪表外壳需要保护接地，在面对强大雷击的情况下，会导致仪表外壳和内部电子电路之间产生强大的电压，极易击穿绝缘间隙，进而破坏电子线路。

2.多点接地

多点接地指的是将自动化仪表、PLC等设备和保护接地相区分，其优势在于能够达到就近接地的目的。但是，如果雷电波非常强烈，极易导致进入防雷系统，入侵的高电压会破坏电子线路。由于浮地和多点接地防雷效果不理想，因此需要将保护地和工作地连接然后再接入防雷接地系统，以便于达到更加理想的防雷效果。

（四）屏蔽

天然气集输站场自动化仪表系统防雷屏蔽，主要是由三部分所构成的，包括：控制室屏蔽，现场仪表屏蔽，信号线和电源线屏蔽等。在这其中，控制室屏蔽发挥着至关重要的作用，控制室是自动化仪表系统核心，对于雷击所产生的耐冲具备较高的敏感度，所以在墙壁内钢筋交点处进行电气连接，进而形成带开口的屏蔽笼，然后将接地环与其连接在一起，达到屏蔽的目的。与此同时，现场仪表屏蔽模式下，要想降低雷电对于自动化仪表所造成的破坏，可以使用金属仪表箱来防雷，将仪表箱保护壳和金属设备等电位连接，然后将其并入防雷接地系统即可。此外，为降低雷电所产生的电磁脉冲，有必要将信号线和低压电源线更换为金属屏蔽层的电缆。为有效解决多点接地所产生的低频干扰问题，可以将其穿入到金属导管内，实现对信号线、电源线的低频干扰的有效屏蔽。

三、结语

综上所述，天然气集输站场作为天然气集聚、输送的重要场所，保证其安全稳定运转至关重要。自动化仪表系统作为天然气集输站场的重要设施设备，要高度重视防雷工作，积极创新优化自动化仪表系统的防雷机制，提升天然气集输站场自动化仪表系统防雷水平，降低雷电对于自动化仪表系统所造成的危害，确保自动化仪表系统正常运行，保障人员安全。

参考文献：

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