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管道阀室等电位失效放电打火案例

来源:《管道保护》2022年第5期 作者:李磊 梅安 李祥琦 孙少辉 时间:2022-11-7 阅读:

李磊 梅安 李祥琦 孙少辉

北京管道河北输油气分公司

 

背景

永唐秦管道15#阀室门禁开关穿线钢管与彩钢房铁皮固定处出现短时间放电打火,类似插销虚接现象。15#阀室彩钢房屋面采用直径10 mm圆钢作避雷带,沿屋檐及屋面突出物安装,引下线在距地面5米处设断接卡。阀室内建筑部分钢筋、钢柱等金属部位等电位连接并与接地装置可靠连接。阀室内外凡受阴极保护的设备、管线等均未直接接至电气接地网;阀室内外其余未受阴极保护的设备、管线等均直接接至电气接地网。通过现场测试分析放电打火发生原因,提出改进措施,消除安全隐患。

测试

(1)阀室排流器排流效果测试。当管道感应交流电压为15 V时,流经排流器的交流电流为4.78 A,将工艺区地网和阀室彩钢房地网跨接,测得流经跨接线交流电流为2 A。

(2)管道交直流电压24 h监测。首先,在固态去耦合器正常工作情况下,测试单独采用工艺区接地网和采用工艺区接地网+阀室彩钢房接地网两种情况下管道的交流干扰电压,结果如图 1所示。


图 1 15#阀室交直流电压监测曲线

将阀室工艺区和阀室彩钢房接地网跨接,缓解后的交流干扰电压为2.5 V,单独使用工艺区接地网做排流接地,缓解后的交流电压为1.5 V,说明阀室围墙接地网与附近高压线产生了感应电压,但不影响排流效果。断开去耦合器,分别测试管道和接地24 h的交流干扰电压和阴极保护电位,测试结果如图 2所示。


图 2 15#阀室管道端交直流电压监测曲线 

测得管地电位约﹣1.5 V,24小时内交流干扰电压15 V~22 V,用电负荷最大时管道感应交流电压最大值为 22 V。

根据焦耳定律:E=I2Rt,电流(I,A)在一段时间(t,h)内通过电阻(R,Ω)产生热量E,排流持续时间长,导致卡箍处连续高温,过高的热量最终将接地线外绝缘层烧蚀,如图 3所示。


图 3 接地线外绝缘层烧蚀示例

原因分析

15#阀室彩钢房接地系统和工艺设备区单独安装的一套接地系统通过电气连接形成等电位。前期为了有效缓解15#阀室附近管道交流干扰,在15#阀室安装了固态去耦合器,排流系统利用阀室工艺区的接地网作为地床,交流排流后接地网有2 V左右交流电压,通过开挖接地网发现彩钢房与工艺区接地系统等电位连接扁钢虚接,虚接后等电位失效导致彩钢房和工艺区接地系统不等电位,存在交流电压差。

门禁开关镀锌管和固定镀锌管的卡箍(卡箍与彩钢板墙通过螺丝连接)存在虚接,该位置存在接触电阻,当存在电位差时就会有电流通过。门禁开关穿线管与彩钢房铁皮(卡箍)未接触时存在交流电位差,当二者采用金属构件可靠连接时,形成等电位,不会产生火花,当连接的金属卡箍及螺丝松动时形成虚接,产生火花。

隐患排除

临时将杂散电流固态去耦合器拆除,开挖排查发现1处接地网虚接情况,将接地网采用焊接方式可靠连接,解决了不等电位情况。接地网整改后恢复杂散电流固态去耦合器,15#阀室再未发生打火现象,消除了隐患。

启示

输气管道阀室接地系统应基于完整性考量统一设计,接地网应做可靠等电位连接,防止不同专业各自设计的接地系统相互连接,避免出现不等电位造成放电打火现象。输气管道阀室打火遇可燃气体聚集易造成火灾爆炸事故,阀室应尽量保持开放环境,防止密闭环境造成可燃气体聚集发生安全事故。


作者简介:李磊,1986年生,管道二级工程师(NACE CP3),主要从事管道本体管理工作。联系方式:13223301915,lilei14@pipechina.com.cn。

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