【2017年整理】油库罐区仪表测量和监控系统防雷技术综论.docVIP

油库罐区仪表测量和监控系统防雷技术综论 聂长春1 谢碧栋2 叶明3 （1. 汕头市气象局，广东汕头 515000；2. 广州市防雷设施检测所，广东广州 510080；3. 湛江市气象局广东 524000） [摘 要] 本文从雷电浪涌侵入监控系统的途径入手，从泄流、接地、搭接、屏蔽以及限压等方面提出油库罐区仪表测量和监控系统的雷电防护技术要点。 [关键词] 输油站 低压监控系统 防雷保护 引言 油库罐区仪表测量和监控系统具有对油罐进行信息的收集处理和远程控制功能。一经推出，便以优越的性能品质和完善的管理功能，迅速在市场得到广泛的推广和应用。而且缆和连接时，基本没有考虑雷电流耦合的屏蔽，以及设备端边界区的等电位连接和去耦保护1）近场感应。输油站或其邻近区域遭受雷击时，会在其周围空间产生强大的瞬态电磁场，该电磁场会在处于其空间范围内的金属导线上感应出一定幅值的瞬态过电压（主要是磁场感应），感应过电压的大小主要取决于雷电流的变化率、线缆与雷击点的距离、线缆的长度、各线缆间形成的回路面积以及线缆是否有效屏蔽等因素。它主要施加在与线缆相连的设备端口上，以共模分量为主，差模分量的大小则视线缆的结构型式而定。感应过电压是造成输油站内监控系统雷击损坏的主要原因。 （2）公共地阻抗耦合。雷击时，雷电流沿接地体入地时会引起接地体的地电位升高，如果设备或系统布置不当或者接地不当，会在接地系统与设备间产生较高的过电压（称为反击过电压），从而导致设备损坏。此外，当通过各种线缆（如信号线、数据线等）互连的设备间存在较大的地电位差时，也会导致设备的损坏。 （3）传导耦合，主要是指雷电侵入波。雷电侵入波又称为线路来波，它是指沿进站电缆以行波的方式窜入室内的雷电浪涌。雷电侵入波产生的根源可能是雷击电磁脉冲，也可能是直击雷，但从监控系统的角度来看，均可视为传导耦合。对于需要将监测结果通过调制解调器、电话线外传上级机构的输油站，雷电侵入波是造成监控设备损坏的另一重要因素。 4 监控系统雷电防护的基本措施 低压监控系统具有线缆数量大、接口类型多等特点，其雷电损坏以近区磁场感应过电压和雷电侵入波为主，因此监控系统的防护应针对上述特点，从整体上加以考虑才能起到良好的防雷效果。监控系统的雷电防护措施可以归纳为以下两个方面：其一、抑制或衰减雷电浪涌的耦合途径，主要措施包括屏蔽、合理布线、等电位连接和接地等，其二、提高监控设备本身的浪涌耐受能力，主要包括合理设计内部电路、加装电涌保护器等。 4.1 合理布线 合理布线对减小感应过电压水平、降低监控设备雷击损坏率有着十分重要的意义。 在实施监控系统布线时应注意以下几个问题： （1）油站范围内，严禁室外架空走线。室外架空走线有可能遭受直击雷，严重威胁监控系统的正常运行。此外，架空走线形成的环路面积较大，雷击时会产生较大的感应过电压。 （2）室外线缆的布放应尽量远离消雷塔等可能遭受直击雷的结构物，应避免沿建筑物的墙角布线。 （3）室内各种监控线缆的布放应尽量集中在建筑物的中心位置。雷击时建筑物中心位置的空间电磁场相对较弱，可有效降低感应过电压。 （4）监控线缆及线槽的布放应尽可能避免紧靠建筑物的立柱或横梁。在不可避免时，应尽可能地减小沿立柱或横梁的布线长度。 4.2 线路屏蔽 屏蔽是电磁干扰防护及控制的最基本方法之一，其目的是防止或限制某一区域内外电磁场的相互耦合，将电磁场作用限制在规定的空间范围之内，即通过抑制耦合途径来减小干扰源对敏感设备的影响。这里主要讨论线路的屏蔽。常见的线路屏蔽方式主要有采用屏蔽套管或屏蔽槽等外部附加屏蔽和采用屏蔽电缆两类。 屏蔽套管（金属管屏蔽）的主要优点是屏蔽效能良好，其主要缺点是柔软性差，施工不方便。由于屏蔽槽存在较大的缝隙，其屏蔽效能比屏蔽套管的差，但由于其施工方便，如果在施工工程中做好接头和接缝处的处理，还是能取得一定的屏蔽效果。 采用屏蔽电缆是另一种常用的线路屏蔽方式，尽管其屏蔽效能不如金属管屏蔽，但在线路不长（如小于 100m ）、外界电磁场干扰不是太强烈时，仍具有较好的屏蔽效能。 油罐区与机房的无屏蔽信号电缆采用穿钢管屏蔽处理，屏蔽套管的两端必须接地。储油罐的温度、液位等测量装置的配线钢管与罐体应作电气连接[4]。长距离架空敷设的电缆尽量改为埋地敷设,但不得与输油管道同沟敷设[2]。 在实施线路的屏蔽时应特别注意以下几个问题： （1）电缆屏蔽层、屏蔽套管或屏蔽槽等屏蔽体的两端必须接地。 （2）为最大限度地利用屏蔽体的感应电流，任何影响电流流通的因素都应加以注意。如屏蔽体在整个电缆长度上必须是导电贯通的，并尽可能多点就近接地；做好屏蔽体接头和接缝处的连接，以期获得稳定的低阻抗电气连接。 （3）在工程实际中，应充分利用现有的金属走线槽和走线架，屏