油田水廠泵站電氣設(shè)備防雷技術(shù)的應(yīng)用

伍紅澤　運(yùn)平　李冬妍

【摘 要】本文針對水廠泵站電器設(shè)備的實際情況，引進(jìn)先進(jìn)的防雷技術(shù)，較好的解決了水廠泵站電氣設(shè)備損壞的問題。保證了供水系統(tǒng)電氣設(shè)備安全運(yùn)行，確保了油區(qū)生產(chǎn)生活正常用水，為保油上產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保證。

【關(guān)鍵詞】水廠泵站；電氣設(shè)備；防雷技術(shù)；應(yīng)用

一、前言

油田供水系統(tǒng)包括四個水廠（黃山水廠、魏崗清水處理廠、雙河水廠、江河水廠）、四個泵站（郭灘一泵、井樓泵站、倪河泵站、雙河泵站），它們地處建筑群邊緣、鄉(xiāng)村、河邊等開闊地帶，位置比較偏僻。水廠泵站中的超聲波流量計、功率因數(shù)表、PID智能控制器、電機(jī)保護(hù)器、變頻器的傳感器以及水位計等微電子設(shè)備都是關(guān)系到供水系統(tǒng)的計量準(zhǔn)確度和優(yōu)質(zhì)安全供水的關(guān)鍵設(shè)備。近幾年，這些微電子設(shè)備常因雷擊而損壞，供水系統(tǒng)的安全可靠性和計量準(zhǔn)確度受到嚴(yán)重的影響。因此對它們采用先進(jìn)的防雷技術(shù)是非常必要的。

二、油田水廠泵站電氣設(shè)備防雷技術(shù)現(xiàn)狀

通過對油田水廠泵站電氣設(shè)備的現(xiàn)場進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：油田水廠泵站電氣設(shè)備都沒有采用防雷技術(shù)，并且存在以下問題：

1.低壓配電系統(tǒng)、線路無防雷電波侵入的措施。

如：油田水廠泵站的低壓配電系統(tǒng)、線路均無防范措施。低壓配電系統(tǒng)、線路未加裝浪涌保護(hù)器是油田水廠泵站的共性問題，因電源線路引入雷電波而發(fā)生的雷電事故不在少數(shù)，雖然目前沒有造成大的損失，但在雷電災(zāi)害日益嚴(yán)重的現(xiàn)在，應(yīng)未雨綢繆，按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94第3.3.9條的要求完善防雷電波侵入的措施。

2.信號控制部分無防范措施。

如：變頻器的傳感器信號傳輸部分、水位計的信號傳輸部分以及超聲波流量計的信號傳輸部分。

三、防雷技術(shù)方案的確認(rèn)及應(yīng)用

針對油田的四個水廠（黃山水廠、魏崗清水處理廠、雙河水廠、江河水廠）、四個泵站（井樓泵站、倪河泵站、郭灘一泵、雙河泵站）的電氣設(shè)備的實際情況，根據(jù)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》、GB15599-95《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》等國家標(biāo)準(zhǔn)及IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》標(biāo)準(zhǔn)，電源線路至少采取兩級雷電防護(hù)，信號線路至少應(yīng)采取一級雷電防護(hù)才能達(dá)到雷電防護(hù)的要求，提出了以下技術(shù)方案并在油田水廠泵站加以應(yīng)用。

（一）電源防護(hù)：

電源部分的防雷主要是為了防止雷電波通過電源線路而對電子設(shè)備造成危害。由于電子設(shè)備工作電壓低，抵抗過壓能力弱，用單一的器件或單級保護(hù)很難滿足電子設(shè)備對電源的要求，所以電源系統(tǒng)的防護(hù)應(yīng)采用多級防護(hù)（油田水廠采用三級防護(hù)），以泄放各級線路因雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓。即在水廠泵站的配電系統(tǒng)在高壓變壓器后端到建筑總配電盤前端的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對地加裝電涌保護(hù)器，作為一級保護(hù)；在總配電盤到各個樓層配電箱間的電纜芯線兩端應(yīng)對地加裝電涌保護(hù)器，作為二級保護(hù)；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端加裝電源保護(hù)器，作為三級保護(hù)。

應(yīng)用如下：

1.對四個水廠、四個泵站的電源進(jìn)線進(jìn)行過電壓防護(hù)。在低壓母柜處裝設(shè)三相電源浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器選用箱體式結(jié)構(gòu)SPS-B/BOX-60，消除或削弱從室外引入的直擊雷過電壓波、開關(guān)操作過電壓、感應(yīng)過電壓、反射波效應(yīng)過電壓。額定工作電壓230VAC，單相標(biāo)稱放電電流In（8/20?s）60KA，單相最大放電電流Imax（8/20?s）120KA，電壓保護(hù)水平Up小于1.6KV。

2.對距離配電室較遠(yuǎn)的電源進(jìn)行第二級三相電源浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器選用箱體式結(jié)構(gòu)SPS-B/BOX-20，額定工作電壓230VAC，單相標(biāo)稱放電電流In（8/20?s）20KA，單相最大放電電流Imax（8/20?s）40KA，電壓保護(hù)水平Up小于1.5KV。

3.對儀表配電端加裝第二級單相電源浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器選用箱體式結(jié)構(gòu)SPS-B/BOX-20S，額定工作電壓230VAC，單相標(biāo)稱放電電流In（8/20?s）20KA，單相最大放電電流Imax（8/20?s）40KA，電壓保護(hù)水平Up小于1.5KV。

4.終端設(shè)備加裝第三級防浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器選用箱體式結(jié)構(gòu)SPS-D/BOX-PLUG，額定工作電壓230VAC，標(biāo)稱放電電流In（8/20?s）10KA，最大放電電流Imax（8/20?s）20KA。電壓保護(hù)水平Up小于1.2KV，帶有劣化顯示及指示功能，消除或減弱開關(guān)操作過電壓、感應(yīng)過電壓。

（二）信號控制線防護(hù)

由于雷電波在線路上能感應(yīng)出較高的瞬時沖擊能量，因此要求通信線路兩端加裝必要的防雷保護(hù)裝置以確保通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行。數(shù)據(jù)信號防雷保護(hù)低電平數(shù)據(jù)信號部分，包括水廠泵站的變頻器的信號傳輸、超聲波流量計和水位計、雙絞線傳輸、通訊信號線、同軸電纜、串口等處安裝信號防雷保護(hù)器。

應(yīng)用如下：

1.變頻器控制線路首端裝設(shè)控制線路浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器選用SPS-SC（12）/2，額定電壓DC12V，工作電流300mA，標(biāo)稱放電電流In（8/20?s）5KA，最大放電電流Imax（8/20?s）10KA，頻寬10MHZ，插入損耗小于2DB。

2.儀表間超聲波流量計裝設(shè)數(shù)據(jù)線路浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器選用SPS-ASP（12）/2，額定電壓DC12V，標(biāo)稱放電電流In（8/20?s）5KA，最大放電電流Imax（8/20?s）10KA，頻寬100MHZ，插入損耗小于2DB。

（三）等電位處理

將分開的裝置、導(dǎo)電物體等用等電位連接導(dǎo)體或電涌保護(hù)器連接起來以減小雷電流在它們之間產(chǎn)生的電位差。

應(yīng)用如下：

儲水罐與儀表外殼等進(jìn)行等電位處理；控制中心做等電位處理，屏蔽處理和接地處理。

（四）接地處理

防雷的最終措施是泄放，因而對接地切不可輕心。一般廠內(nèi)的接地主要有構(gòu)筑物接地、配電系統(tǒng)及強(qiáng)電設(shè)備接地、計算機(jī)自控系統(tǒng)接地。如這三種接地配置不合理，極易在雷擊時通過接地網(wǎng)對自控系統(tǒng)造成反擊。

油田水廠及泵站接地應(yīng)采用統(tǒng)一的接地形式，并在各處做等電位連接，即變壓器外殼、配電柜外殼、其他設(shè)備外殼等均應(yīng)與接地系統(tǒng)做可靠的電氣連接，其統(tǒng)一接地電阻要求≤4?。接地電阻達(dá)不到要求的需要重新做地網(wǎng)。

應(yīng)用如下：

在控制中心附近區(qū)域制作一組人工接地體，接地系統(tǒng)采用“垂直法”制作：在大樓附近土壤中開挖200 mm（寬）×800mm（深）的地溝，垂直埋入L50mm×5mm×2500mm鍍鋅接地體，接地體間隔大于2500mm。接地體頂部距離土壤表面大于800mm，各接地棒通過-5*50鍍鋅扁鋼，引出后與避雷帶引下線焊接，并引至配電箱內(nèi)，作為配電箱體的接地排和等電位總匯流接地排。接地沖擊電阻實測值須小于1歐姆。

四、結(jié)束語

油田水廠泵站低壓配電系統(tǒng)自動控制及信息系統(tǒng)設(shè)備上加裝了防雷保護(hù)器以后，經(jīng)歷了多次的設(shè)備停/復(fù)操作和幾次雷擊，沒有發(fā)生設(shè)備因雷擊而被損壞的現(xiàn)象，表明上述安裝的防雷保護(hù)器具備良好的防雷效果。該項目的實施減少了供水系統(tǒng)微電子設(shè)備的損壞次數(shù)，增大了供水系統(tǒng)低壓配電的安全可靠性，確保了計量的準(zhǔn)確性，保障了油區(qū)生產(chǎn)生活的正常用水，為保油上產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]林建民/寧波《防雷裝置設(shè)計與安裝（雷電防護(hù)系列教材）/防雷實用技術(shù)叢書》 氣象出版社，2010.4.

[2]陳家斌，高小飛《電氣設(shè)備防雷與接地實用技術(shù)（電力新技術(shù)實用叢書）》 水利水電出版社，2010.4.1.

作者簡介：

伍紅澤，工程師，1974年出生，1997年畢業(yè)于鄭州工學(xué)院電力工程專業(yè)，現(xiàn)在河南省南陽油田水電廠修試車間從事電氣自動化工作。

郭運(yùn)平，高級工程師，現(xiàn)從事電氣自動化工作。地址：（473132）河南省南陽油田水電廠供水技術(shù)研究所。