李磊 梅安 李祥琦 孫少輝

北京管道河北輸油氣分公司

背景

永唐秦管道15#閥室門禁開關(guān)穿線鋼管與彩鋼房鐵皮固定處出現(xiàn)短時(shí)間放電打火，類似插銷虛接現(xiàn)象。15#閥室彩鋼房屋面采用直徑10 mm圓鋼作避雷帶，沿屋檐及屋面突出物安裝，引下線在距地面5米處設(shè)斷接卡。閥室內(nèi)建筑部分鋼筋、鋼柱等金屬部位等電位連接并與接地裝置可靠連接。閥室內(nèi)外凡受陰極保護(hù)的設(shè)備、管線等均未直接接至電氣接地網(wǎng)；閥室內(nèi)外其余未受陰極保護(hù)的設(shè)備、管線等均直接接至電氣接地網(wǎng)。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析放電打火發(fā)生原因，提出改進(jìn)措施，消除安全隱患。

測(cè)試

（1）閥室排流器排流效果測(cè)試。當(dāng)管道感應(yīng)交流電壓為15 V時(shí)，流經(jīng)排流器的交流電流為4.78 A，將工藝區(qū)地網(wǎng)和閥室彩鋼房地網(wǎng)跨接，測(cè)得流經(jīng)跨接線交流電流為2 A。

（2）管道交直流電壓24 h監(jiān)測(cè)。首先，在固態(tài)去耦合器正常工作情況下，測(cè)試單獨(dú)采用工藝區(qū)接地網(wǎng)和采用工藝區(qū)接地網(wǎng)+閥室彩鋼房接地網(wǎng)兩種情況下管道的交流干擾電壓，結(jié)果如圖 1所示。

圖 1 15#閥室交直流電壓監(jiān)測(cè)曲線

將閥室工藝區(qū)和閥室彩鋼房接地網(wǎng)跨接，緩解后的交流干擾電壓為2.5 V，單獨(dú)使用工藝區(qū)接地網(wǎng)做排流接地，緩解后的交流電壓為1.5 V，說明閥室圍墻接地網(wǎng)與附近高壓線產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，但不影響排流效果。斷開去耦合器，分別測(cè)試管道和接地24 h的交流干擾電壓和陰極保護(hù)電位，測(cè)試結(jié)果如圖 2所示。

圖 2 15#閥室管道端交直流電壓監(jiān)測(cè)曲線 

測(cè)得管地電位約﹣1.5 V，24小時(shí)內(nèi)交流干擾電壓15 V～22 V，用電負(fù)荷最大時(shí)管道感應(yīng)交流電壓最大值為 22 V。

根據(jù)焦耳定律：E=I2Rt，電流（I,A）在一段時(shí)間（t，h）內(nèi)通過電阻（R，Ω）產(chǎn)生熱量E，排流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致卡箍處連續(xù)高溫，過高的熱量最終將接地線外絕緣層燒蝕，如圖 3所示。

圖 3 接地線外絕緣層燒蝕示例

原因分析

15#閥室彩鋼房接地系統(tǒng)和工藝設(shè)備區(qū)單獨(dú)安裝的一套接地系統(tǒng)通過電氣連接形成等電位。前期為了有效緩解15#閥室附近管道交流干擾，在15#閥室安裝了固態(tài)去耦合器，排流系統(tǒng)利用閥室工藝區(qū)的接地網(wǎng)作為地床，交流排流后接地網(wǎng)有2 V左右交流電壓，通過開挖接地網(wǎng)發(fā)現(xiàn)彩鋼房與工藝區(qū)接地系統(tǒng)等電位連接扁鋼虛接，虛接后等電位失效導(dǎo)致彩鋼房和工藝區(qū)接地系統(tǒng)不等電位，存在交流電壓差。

門禁開關(guān)鍍鋅管和固定鍍鋅管的卡箍（卡箍與彩鋼板墻通過螺絲連接）存在虛接，該位置存在接觸電阻，當(dāng)存在電位差時(shí)就會(huì)有電流通過。門禁開關(guān)穿線管與彩鋼房鐵皮（卡箍）未接觸時(shí)存在交流電位差，當(dāng)二者采用金屬構(gòu)件可靠連接時(shí)，形成等電位，不會(huì)產(chǎn)生火花，當(dāng)連接的金屬卡箍及螺絲松動(dòng)時(shí)形成虛接，產(chǎn)生火花。

隱患排除

臨時(shí)將雜散電流固態(tài)去耦合器拆除，開挖排查發(fā)現(xiàn)1處接地網(wǎng)虛接情況，將接地網(wǎng)采用焊接方式可靠連接，解決了不等電位情況。接地網(wǎng)整改后恢復(fù)雜散電流固態(tài)去耦合器，15#閥室再未發(fā)生打火現(xiàn)象，消除了隱患。

啟示

輸氣管道閥室接地系統(tǒng)應(yīng)基于完整性考量統(tǒng)一設(shè)計(jì)，接地網(wǎng)應(yīng)做可靠等電位連接，防止不同專業(yè)各自設(shè)計(jì)的接地系統(tǒng)相互連接，避免出現(xiàn)不等電位造成放電打火現(xiàn)象。輸氣管道閥室打火遇可燃?xì)怏w聚集易造成火災(zāi)爆炸事故，閥室應(yīng)盡量保持開放環(huán)境，防止密閉環(huán)境造成可燃?xì)怏w聚集發(fā)生安全事故。

作者簡(jiǎn)介：李磊，1986年生，管道二級(jí)工程師（NACE CP3），主要從事管道本體管理工作。聯(lián)系方式：13223301915，lilei14@pipechina.com.cn。