新时期如何做好油田仪器仪表雷电防护工作

赵洋（大庆油田工程建设有限公司化建公司，黑龙江 大庆 163000）

1 雷电对油田的仪器仪表主要有四种危害形式

1.1 直击雷

直击雷是指雷电和大地上某一点之间发生的迅猛放电现象，直击雷的电压峰值最高可达到几十千瓦或者几百千瓦。这种在几微秒从云层中释放的巨大能量，会给仪器和仪表带来直接的损害。这种强大的放电现象所产生的热效应和机械效应会瞬间直接对大大小小仪器仪表的外壳端口造成不可估量的破坏。不仅会使如传感器，传输线等传输信号中断，还有可能直接对暴露在环境中的设备造成损坏。如果避雷方式不当遭遇雷击，由于热能导致仪器仪表甚至建筑物迅速的热膨胀，甚至还会发生爆炸，并且在油田中引发火灾等一些类不可控的次生灾害。轻则危害到安全的油田生产，重则会对人类的生命造成严重威胁。

1.2 雷电感应

闪电在其途径的线路上释放强大的热效应和机械效应的同时，还会产生危害强大的雷电感应。雷电感应有两种，一种是静电感应。静电感应是由于高空云层放电使高空与大地之间的电荷突然消失，导体上的电荷来不及疏散而产生的对地高压。这种现象主要作用对象就是高压输电线各种信号传输线路。这种不稳定电流如果进入现场仪表和用电设备当中，就会对其造成损坏。

另外一种就是电磁感应。在雷电流释放过程中，在其周围会产生强大的交变电磁场，这种电磁场作用在有闭合回路的金属物体上时，就会产生强大的热量。油田中许多仪表都极易燃烧，这种热量作用到仪表上极有可能对仪器仪表造成难以修复的物理性损伤。

1.3 雷电波入侵

由于雷电对线路和架空金属管线的作用，极有可能沿着这些路径侵入屋内或者仪器仪表设备当中。雷电波的入侵主要有三种：

第一种是直击雷直接作用到管线或者线路，造成的脉冲波式高电压入侵。

第二种是来自间接雷产生的静电感应，使导线金属体上产生几千到几十千伏的高电位脉冲波侵入仪器仪表和设备。

第三种是闪电击在建筑物沿着引下线产生的高电压脉冲波通过管线网络对信号传输的干扰和对处于网络之上的仪器仪表和设备的直接破坏。

1.4 雷击电磁脉冲

这种电磁脉冲，主要是对系统、设备和信号传输的干扰。随着自动化仪表的应用和各种先进的电子设备的使用。这种电磁脉冲干扰也会对油田的正常工作带来不可估量的损失。

2 对雷电危害在油田仪器仪表中的防护

虽然这种自然现象会对油田中的仪器仪表甚至生产生活造成严重的影响和破坏，但是我们还是完全有方法尽量避免或者减小雷电对仪器仪表和油田生产工作中的损害。但通过分析雷电对油田仪器仪表造成损害作用的几种方式，我们可以通过以下的方法来避免雷电对我们的生产生活造成的损害。

2.1 外部雷电防护措施

外部防护措施主要有接闪，均压和引流等。主要通过对建筑物或者暴露在外的仪器进行直接防护，目的是通过合理布线和安装接闪引流设备将大部分雷电的能量释放到大地。我们可以对相关建筑或者暴露在外面的仪表采取接地，屏蔽或者等电位连接的方法，并且在设计相关建筑和外壳的时候，要充分考虑到对建筑物内或者其它部位仪器仪表系统的设计、安装、检查和维护。例如为高出仪表和设备加装与现场金属设施相连的防雷保护箱和对保护仪器仪表的建筑安装避雷和引雷系统。值得注意的是，外部防雷工程的建设应该和油田整体的建设成为一个系统的整体。例如说仪表和建筑的防雷措施应该和旁边储油罐或者易燃单位共同施工设计。

2.2 内部防护措施

内部防护措施主要是室内的仪器仪表和信号线路以及供电线路。防护，对于这两个系统的防护主要运用手段就是屏蔽和分流。

处于室内的控制系统由许多的电子元器件组成，这些仪器仪表的重要性和脆弱性意味着对它们的防雷保护十分重要。除了要在其外加装防雷环外，最好利用相关建筑的建筑特性，例如房屋结构中的钢筋形成一个屏蔽笼，将接地环和屏蔽笼进行有效的连接，组成一个成熟的屏蔽系统。而暴露在外的仪器仪表应该加装金属防护笼或者防护箱，利用防护笼和防护向与附近的防护系统有机结合，达到防雷的目的。

对电源和相关信号传输线路的防护则可以利用双层金属屏蔽层的电缆，采取外层屏蔽电缆多点接地、内层屏蔽电缆单点接地的方法，达到保证安全和抑制电磁干扰的目的。

另外随着科技的发展和人们对雷电灾害的重视，仪器仪表的雷电防护和保护工作应运而生。现在我们不仅仅有成熟的雷电防护的相关技术，还有许多对仪器仪表雷电防护的保护工具。比如说器仪表信号网络不同接口的防雷保护器、浪涌抑制器、各种终端设备带有防雷功能的保安单元等。

只要充分学会利用这些技术和仪器，就能够将雷电对仪器仪表内各种元器件的物理损害和信号干扰降到最低。

3 结语

自然的力量令人敬畏，但科技的发展和日新月异的进步给我们避免和减少雷电危害带来了有效可行的方法和技术。为了能使仪器仪表更好的为我们的油田生产服务，对于它们的防雷措施无论是外部工程还是内部防御，都是油田建设和生产中的重中之重。由于油田生产过程中存在的复杂性和多样性，我们更应该积极的学习各种先进的理论和经验。参照国内外先进的油田仪器仪表防雷体系，严格按照我们国家规定的标准做好油田仪器仪表的防雷工作。在油田生产的新时期，我们更是要以发展的眼光看待问题，不断提高，不断完善我们油田中仪器仪表的防雷措施。

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[2]单祥茹.仪器仪表展区:聚焦新能源测试[J].中国电子商情(基础电子).2013(04).