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(mén)禁開(kāi)關(guān)穿線(xiàn)鋼管與彩鋼房鐵皮固定處出現短時(shí)間放電打火，類(lèi)似插銷(xiāo)虛接現象。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(xiàn)在距地面5米處設斷接卡。閥室內建筑部分鋼筋、鋼柱等金屬部位等電位連接并與接地裝置可靠連接。閥室內外凡受陰極保護的設備、管線(xiàn)等均未直接接至電氣接地網(wǎng)；閥室內外其余未受陰極保護的設備、管線(xiàn)等均直接接至電氣接地網(wǎng)。通過(guò)現場(chǎng)測試分析放電打火發(fā)生原因，提出改進(jìn)措施，消除安全隱患。

測試

（1）閥室排流器排流效果測試。當管道感應交流電壓為15 V時(shí)，流經(jīng)排流器的交流電流為4.78 A，將工藝區地網(wǎng)和閥室彩鋼房地網(wǎng)跨接，測得流經(jīng)跨接線(xiàn)交流電流為2 A。

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

圖 1 15#閥室交直流電壓監測曲線(xiàn)

將閥室工藝區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，單獨使用工藝區接地網(wǎng)做排流接地，緩解后的交流電壓為1.5 V，說(shuō)明閥室圍墻接地網(wǎng)與附近高壓線(xiàn)產(chǎn)生了感應電壓，但不影響排流效果。斷開(kāi)去耦合器，分別測試管道和接地24 h的交流干擾電壓和陰極保護電位，測試結果如圖 2所示。

圖 2 15#閥室管道端交直流電壓監測曲線(xiàn) 

測得管地電位約﹣1.5 V，24小時(shí)內交流干擾電壓15 V～22 V，用電負荷最大時(shí)管道感應交流電壓最大值為 22 V。

根據焦耳定律：E=I2Rt，電流（I,A）在一段時(shí)間（t，h）內通過(guò)電阻（R，Ω）產(chǎn)生熱量E，排流持續時(shí)間長(cháng)，導致卡箍處連續高溫，過(guò)高的熱量最終將接地線(xiàn)外絕緣層燒蝕，如圖 3所示。

圖 3 接地線(xiàn)外絕緣層燒蝕示例

原因分析

15#閥室彩鋼房接地系統和工藝設備區單獨安裝的一套接地系統通過(guò)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，排流系統利用閥室工藝區的接地網(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(guò)開(kāi)挖接地網(wǎng)發(fā)現彩鋼房與工藝區接地系統等電位連接扁鋼虛接，虛接后等電位失效導致彩鋼房和工藝區接地系統不等電位，存在交流電壓差。

門(mén)禁開(kāi)關(guān)鍍鋅管和固定鍍鋅管的卡箍（卡箍與彩鋼板墻通過(guò)螺絲連接）存在虛接，該位置存在接觸電阻，當存在電位差時(shí)就會(huì )有電流通過(guò)。門(mén)禁開(kāi)關(guān)穿線(xiàn)管與彩鋼房鐵皮（卡箍）未接觸時(shí)存在交流電位差，當二者采用金屬構件可靠連接時(shí)，形成等電位，不會(huì )產(chǎn)生火花，當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(kāi)挖排查發(fā)現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)整改后恢復雜散電流固態(tài)去耦合器，15#閥室再未發(fā)生打火現象，消除了隱患。

啟示

輸氣管道閥室接地系統應基于完整性考量統一設計，接地網(wǎng)應做可靠等電位連接，防止不同專(zhuān)業(yè)各自設計的接地系統相互連接，避免出現不等電位造成放電打火現象。輸氣管道閥室打火遇可燃氣體聚集易造成火災爆炸事故，閥室應盡量保持開(kāi)放環(huán)境，防止密閉環(huán)境造成可燃氣體聚集發(fā)生安全事故。

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