统计与决策杂志采油计量站防雷防电涌技术的应用研究

　　电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。电涌的起因主要有雷击、开关操作和核致电磁脉冲引起的过电压。雷电在高压线上感应起电涌，并沿导线传播至发配电设备。配电设备中，这些耐压较低的电子设备和仪表就会被雷电感应过电压损坏。一般情况下，对于计量站内部的电子设备而言，最常见的不是直击雷，而是雷电发生时在电源和通讯线路中的电流电涌引起的。

　　3.采油计量站如何做好防雷防电涌保护

　　针对起因可以采取加装避雷设备(包括受雷部、避雷导线和接地极)和加装电源SPD和信号SPD。可有效保护用电设备，防止过电压损坏设备。不能做直接电气连接的线路(比如电源线、信号线、天馈线等)需要做特殊的等电位连接。为了防止瞬态电涌摧毁电气系统，所有出于危险中的接口，如信号输入和电源，必须安装防雷及电涌保护器。

　　防雷保护要做到全面保护，要从低压配电系统、过程控制线路、数据线路和天馈线等方面着手考虑。现在的采油计量站已经使用了相当数量的计算机、触摸屏、PLC、RTU和其他微电子设备。

　　这些微电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至微安级，对外界的干扰及其敏感，而雷电流的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害就更为严重。在雷雨季节，有的自动化控制系统、通信联络系统等常常损坏，造成较大的直接和间接经济损失。所以要采取相应的措施加以保证。完整的回路保护如图1所示：

　　图1 完整的回路保护

　　3.1 一级保护

　　在用户供电系统入口进线各相和大地之间的加装大容量电源防浪涌保护器。一般要求该级电源保护器具备100KA/相以上的最大冲击容量，要求的限制电压应小于1500V。一级的保护器主要是对大浪涌电流的吸收。仅靠它们还不能完全保护供电系统内部的感应用电设备。

　　3.2 二级保护

　　在重要或敏感用电设备(如计算机、PLC、触摸屏和网络设备)供电的分路配电设备的电源防浪涌保护器。这些SPD对于通过了用户供电入口浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对瞬态过压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为45KA/相以上，要求的限制电位应小于 1200V。

　　3.3 三级保护

　　在用电设备内部电源部分使用一个内置的电源防浪涌保护器，以达到完全消除微小瞬态过电压。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为20KA/相或更低一些，要求的限制电压应小于1000V。对于一些特别敏感的电子设备，具备第三级的保护是必要的。同时它也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

　　3.4 无线传输系统的电涌保护

　　采油计量站大多为有线光缆和无线通讯方式进行数据的传输，计量站屋顶安装的有天馈线，虽然安装有避雷针，还需要在馈线回路中安装了避雷器。可以有效防止雷电的外部侵入，造成设备的损坏。

　　3.5 接地与屏蔽

　　良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。因此，在经济合理前提下应尽可能降低接地电阻。

　　计量站内的动力装置共用接地网并尽可能与防雷接地网直接相连。为减少雷电电磁干扰，建筑钢筋、金属底板均应相互焊接，形成等电位法拉第笼。

　　架空电力线由站内终端杆引下后应更换为屏蔽电缆;室外通信电缆应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端要接地;对于既有铠带又有屏蔽层的电缆应将铠带及屏蔽层同时接地，而另一端只将屏蔽层接地。电缆进入室内前水平埋地深度应大于0.6m;非屏蔽电缆应穿镀锌钢管并水平埋地10m以上，钢管两端应良好接地。

　　4.结束语

　　计量站是油田生产的重要组成部分，电源系统的稳定对于油田生产至关重要。在文章中阐述了计量站从电源进线端(一级保护)、用电设备进线端(二级保护)和设备本体(三级保护)加装SPD有效解决电源浪涌问题。

　　结合站内接地要求及线路防浪涌要求，组成完整的保护系统，可有效保证油田生产稳定、高效、持续。

　　参考文献

　　[1]肖稳安，李霞，陈红兵主编.防雷专业技术知识问答[M].北京：气象出版社，2010，6.

　　[2][日]川濑太郎著.冯允平译.接地技术与接地系统[M].北京：科学出版社，2001.