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加熱爐低壓配電柜受雷擊的分析與應對方法

來源:黃山派尼爾科技發展有限公司 2016-8-3 9:34:03 瀏覽663次

隨著現代油田建設的快速發展,對油田生產的自動化控制程度要求也不斷提高。加熱爐作為油田原油加熱的主要設備,其低壓配電柜的供電安全不僅關乎到加熱爐的穩定運行,更涉及到油田生產安全。本文簡單介紹了加熱爐低壓配電柜的特點,以及低壓配電柜在使用中經常出現雷擊現象的原因和解決方法。

  1.加熱爐低壓配電柜結構及特點

  1.1加熱爐配電柜結構,先簡單介紹一下加熱爐的工作原理,由燃氣器產生熱量,把加熱介質水轉換成蒸氣,利用蒸氣熱量加熱盤管內的原油,加熱爐對燃氣壓力、可燃氣體濃度、盤管內進出口溫度、爐內蒸氣壓力、爐體內水位情況進行檢測,形成一個閉環負反饋的控制系統。系統采用plc控制。從外形結構立柜式配電柜,柜底部有開口接入信號線、電源線。在柜門上安觸摸屏、指示燈、啟停按鈕、報警蜂鳴器。柜內配電盤上的主要元件有小型斷路器、穩壓電源、三孔插孔、中間繼電器、保險端子、安裝導軌。配電柜的尺寸也可以用戶的要求進行定制。

  1.2加熱爐配電柜特點,設計合理、便于安裝。柜門上的觸摸屏可以實時顯示加熱爐的運行情況,便于觀察和故障查詢。在對其維護和保養時也是比較便捷的,內部空間大便于工人施工和安裝。擁有強大的斷路能力,并且具有穩定的動態性,由于當時設計的技術水平存在差異,造成了一些缺點,電線的回路明顯較少,配電柜中各個單元之間存在不能整合組裝的現象,配電柜整體占用的空間比較大。

  2.低壓配電柜被雷擊的原因分析

  加熱爐低壓配電柜在使用工況都比較惡劣,大都在野外,線路要經受酷暑高溫、嚴寒自然環境的考驗,加速了線路老化。到了夏季多雷雨天,低壓配電柜會出現短路現象使CPU模塊、模擬量輸入模塊等重要元件被燒,給油田生產造成阻礙,低壓配電柜產生故障的原因是被雷擊的,這些雷電波進入到配電柜中,能夠產生高達百萬伏的電壓,破壞力相當大,它直接對低壓配電柜中保護設備的絕緣體造成侵害,使低壓配電柜中的絕緣體受到嚴重破壞,無法保護配電柜正常工作,最后導致整個控制系統的報廢。可以從以下幾個方面進行分析產生雷擊破壞的原因:

  2.1低壓配電柜安裝位置不正確,我們安裝配電柜時,選擇安裝位置很重要,油田用加熱爐配電柜大都安裝在值班室內,也有少量安裝在加熱爐工作現場。這樣難免造成配電柜距離避雷線以及連接地面的設施太近。防直擊雷的人工接地體距建筑物出人口或人行道不應小于3m。當小于3m時應采取下列措施之一:(1)水平接地體局部深埋不應小于1m; (2)水平接地體局部應包絕緣物,可采用50~80mm厚的瀝青層; (3)采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設50~80mm厚的瀝青層,其寬度應超過接地體2m。

  2.2雷電襲擊時保護裝置沒有達到要求,在雷擊時,架空線上會突然產生高壓電流,雖然持續時間會很短但是產生的電壓已經足夠能把低壓配電柜中的絕緣設備燒壞,雷電保護裝置是否達到國家相關規范要求直接關系到生產設備的運行安全以及人員安全。其中最重要的是防雷接地網的設置,對能夠達到有效保護設備安全的防雷接地網的電阻有嚴格規定,過高和過低都不能有效釋放雷電流,都不能使防雷設備對地面產生高電壓。

  2.3進入室內的電線沒有裝防雷設備,在雷雨天氣,空曠地方架起的電線是最危險的地方,因高度放電效應而最容易受到雷擊,如果空曠地方架起的電線受到雷擊,電流就會傳到入戶線的地方,在這個關鍵的地方沒有安裝任何防雷設施,強大的電流就直接作用在低壓配電柜上,使保護設備的絕緣體受到破壞,造成低壓配電柜的短路現象。

  3.加熱爐低壓配電柜防止被雷擊的方法措施

  雷電產生的強大電流作用在低壓配電柜上是造成毀滅性的破壞,針對這個雷擊事件限制電壓過高就能達到預期的保護目的,為了避免低壓配電柜受到過壓,必須研究低壓配電柜內部配電設備系統構成,對其實施保護。

  3.1在加熱爐內配電柜內安裝防雷模塊(浪涌保護SPD),防雷模塊是防雷器的一種,做成模塊狀,卡在配套的底座上。其底座通常是安裝在導軌上的。防雷模塊是在感應到線路上高壓后瞬間把線路和“地”聯通,泄放雷電流的。在防雷模塊使用的過程中要求接線方式正確;泄放雷電通路性能良好——電阻小;接地電阻達到要求,一般小于4歐姆;在電源防雷模塊方面要注意電氣配合,就是每級防雷器之間的距離要合適;防雷器本身運行正常:沒有燒黑的現象,指示燈正常,用模塊檢測設備檢查正常。

  本設備采用串聯安裝。

  3.2嚴格遵守配電柜安裝放置的原則,這樣做能夠有效的減少電能的耗損,而且進線和出線安裝時方便,對于配電柜安置的環境相對來說要比較穩定,清潔干凈,散熱情況良好, 盡量避免安裝在劇烈運動的場所,如安裝在加熱爐燃燒間內的配電柜會受到加熱爐工作時產生共振的影響。對低壓配電柜與避雷設備的距離進行調整,防止由于雷電流的傳導而造成的過高壓直接作用在低壓配電柜上,造成短路現象。

  3.3科學設置避雷設備中接地線的電阻,接地線電阻等于接地裝置的對地電壓與通過接地體流入地中的電流比值。它主要包括:接地體與接閃器的連接電阻、接地體本身電阻、接地體與土壤接觸電阻、接地體周圍土壤體積電阻。另外接地電阻還與接地網的方法、接地體的形狀大小、土壤結構成分以及濕度有關。水平接地材料埋設于凍土層以下,因為土結凍時候它的電阻率會直線上升,一般考慮凍土層0.8m厚。接地體買入地下后,接地體間距不應小于5米,埋入接地體后周圍的土壤要用新土夯實。本加熱路配電柜的接地體為鍍鋅圓鋼,其長度為其直徑的6倍。

  4.結束語

  在使用低壓配電柜時發生雷擊情況是需要重視的,綜上了解到如何解決這些問題的方法,包括有安裝防雷模塊、嚴格規定配電柜安放位置、合理改善接線電阻、改變架空線的電流等等。通過這篇文章,我們對在使用低壓配電柜中遇到的問題有了認知,更好的為現代化油田建設服務。

 

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