某石化企业定量装车控制系统雷击事故分析

某石化企业定量装车控制系统雷击某石化企业定量装车控制系统雷击 事故分析事故分析 事故简介事故简介 该企业罐区定量装车控制系统多次发生雷击事故 1996 年有 3 次 1997 年有 2 次 其中损失最严重的是 1996 年 8 月 的一次 控制系统的多处部位被雷击损坏 其中包括 控制室 主机 coniel ipl 80 主板 1 块 l o 板 1 只 以 及保险丝 安全栅等 装车台 定量装车仪 bdqc 主板 14 块 现场概况 该定量装车控制系统涉及的主要结构单元包括 控制室 为 12m7m7m 混凝土结构房 控制部分主要设防 在二楼 包括主机 操作台 仪表柜 住处终端等 装车台 在控制室北侧 20m 左右 有金属结构顶棚 台 上设 5 套控制单元 可以给 40 个鹤位计量装油 装车台与控制 室间的信号电缆沿金属线槽布置 约 50m 执行机构电源电缆 由地沟穿管进入 一端按地 变配电室 在控制室西侧 200m 左右 钢筋混凝土结构屋 上设有避雷线 内有变压器 高压柜 6kv 低压柜等 变配 电室与控制室间电源电缆沿地沟敷设 变配电室西侧 6m 处有 60m 高消雷塔 雷击原因分析雷击原因分析 1 防雷情况防雷情况 从防雷设施看 该系统比较重视直击雷保护 包括专用消 雷塔 屋上避雷线 信号电缆槽屏蔽和铠装电源电缆等 但在 防止雷电流电磁耦合或侵入上 漏洞较多 主要表现在 1 控制室进出线由北墙和西墙各分两路穿入 屋内只 设几个接地端子 各进出线保护管没有等电位连接 2 装车台信号线进控制室线槽侧 没有接地 罐区信 号线进控制室 采用塑料保护管 也没有接地保护 3 电源电缆进控制室虽然穿管 但没有接地 电缆经 消雷塔侧没有采取屏蔽保护措施 4 除电源系统高压侧 6kv 设避雷器外 在电源低压 侧 设备侧 以及信号系统等均没有防浪涌避雷保护 系统自 我保护能力弱 2 侵入途径分析侵入途径分析 从防雷保护来看 该系统虽然有较多漏洞 但查清与这次 雷击直接有关的原因和侵入路径 提出相应的保护措施 对提 高系统今后的抗雷冲击能力 无疑是有益的 事故后由于忙于 恢复生产 没有保留有关证据或资料 以下仅就现场调查情况 提出几点分析意见 1 从现场保护设施看 基本可以排队直击雷侵入损害 现场设备均在 lpz1 或 lpz0b 保护区内 且进出线 包括电源电 缆和信号电缆 均沿线槽或地沟敷设 没有直击可能 闪击能 量只能是通过电磁感应或其它耦合形式侵入系统 2 从损坏设备的方位和元器件来看 以电源系统侵入 的可能性最大 从线路方位看 损坏部位既有仪表室部分也有 站台部分 从损坏元器件看 既有弱电部分 主机 主板 也 有强电部分 保险丝 安全栅 通常只有电源系统出现过流 过压现象 才会产生上述损坏 3 电源系统自我保护能力弱 且存在雷电流耦合漏洞 如前所述 电源系统除高压侧有过电压保护器外 低压侧和设 备侧均无避雷保护器 而且整个电缆在敷设和连接时 基本没 有考虑雷电流耦合的屏蔽 以及设备端边界区的等电位连接和 去耦保护 传输电缆一旦有雷电流侵入 将直接进入设备并引 起过压过流破坏 从现场布置来看 最容易引起雷电流侵入的部位 是最接 近消雷塔的电源电缆 该段电缆距消雷塔地电极只有 5m 左右 一旦有雷电流流散 通过土壤电阻耦合或感应 就会接受部分 雷电能量 3 地电位计算地电位计算 为分析消雷塔接闪后对附近电缆的影响 对可能产生的地 电位进行计算 为简化计算 可将消雷塔四周接地极的分布作 用 简化成塔基中心电极形式 该中心距电缆沟约 5m 由地电极引起的不同距离的地电位 可按下式计算 uds id 2s 式中 uds 不同距离的地电位 id 接地极雷电流 s 计算点与地电极的距离 土壤电阻率 沙土土壤电阻率通常为 300 500m 下雨时可按 100m 考 虑 雷电流 1 概率的典型值为 200ka 90 概率的典型值为 10ka 滚球半径约 30m 将以上典型值代入 分别为 当 id 200ka 时 uds 100200 25 637 0 kv 当 id 10ka 时 uds 10010 25 32 kv 4 结论结论 计算表明 当消雷塔接引 200ka 雷电流时 概率为 1 电源电缆可以受到 637kv 地电位的影响 当消雷塔接引 10ka 雷 电流闪击时 概率为 90 亦可感受到 32kv 地电位的影响 由于传输过程没有去耦和限幅保护 因而会引起破坏性能量冲 击 以上分析 极有可能是该系统 1996 年 8 月雷击事故的物理 过程 整改建议 根据该系统存在的问题 并结合已发生事故的情况