雷电影响雷达液位计保险熔断的问题

  在炼油罐区存在着雷达液位计供电回路受雷电影响屡烧保险的问题。在检查分析罐区仪表雷电防护措施的基础上，通过对电涌保护器（ＳＰＤ）进行模拟试验和对测试结果深入分析，其产生的原因：ＳＰＤ的气体放电管出现了续流使２４Ｖ直流电源一直通过ＳＰＤ内部电阻和处于低阻状态的气体放电管与地相接，直到保险管熔断。在对ＳＰＤ结构、气体放电管特点进行分析的基础上，初步探讨了通过ＳＰＤ的合适选型解决存在问题的措施。模拟验证试验和更换部分区域ＳＰＤ的初步应用结果，验证了问题分析结果的正确性和解决措施的有效性。
    １　问题分析
    １．１　罐区雷达液位计回路配置
    雷达液位计采用四线制，包括１对２４Ｖ直流供电电源线和１对信号线。２４Ｖ直流电源经过１Ａ保险管后送到现场，供电和信号线路的两端都安装了ＳＰＤ。
    １．２　罐区雷达液位计受雷电影响情况
    炼油罐区雷达液位计受雷电影响烧保险导致雷达液位计失电、无显示，更换保险管后雷达液位计能恢复正常。２０１１—２０１３年共有６个罐区６６台次的雷达液位计受到影响。
    １．３　问题分析
    １．３．１　仪表雷电防护措施检查
    仪表雷电防护措施包括接闪器、引下线、接地装置、屏蔽、等电位联结与接地、合理布线、配备电涌保护器（ＳＰＤ）等。首先检查仪表雷电防护措施是否适当配置。检查结果表明：罐区利用大于４ｍｍ厚度的罐体作为接闪器，罐体与地网的接地点不少于２处，引下线的间距不大于１８ｍ；引下线、接地装置状况良好；通过接地良好的镀锌管实现对仪表电缆的保护；现场和控制室设备共用接地系统，实现等电位联结和接地；仪表线路布置合理；现场和控制室两端仪表已配置ＳＰＤ。从检查结果看，仪表雷电防护措施配置齐全，为此对存在的问题还需要作更深入的分析研究。
    
    １．３．２　保险管的熔断条件
    保险管的动作是靠熔断体的熔断来实现的，当电流较大时，熔断体熔断所需的时间较短，而电流较小时，熔断体熔断所需的时间较长，甚至不会熔断。文献［６］对５ｍｍ×２０ｍｍ低分断能力延时动作熔断体动作电流与动作时间之间的关系作了相应的规定：预飞弧时间应在下列限值范围内，见表１所列。
    
    １．３．３　模拟试验
    雷击时出现烧保险而不损坏仪表设备的情况说明经过ＳＰＤ处理后的干扰电压受到限制，但电流还是超过Ｉｎ并持续足够长的时间，导致保险管熔断。为了查清屡烧保险的原因，按图２搭建了一个模拟实际使用环境的测试系统，对在用ＳＰＤ测试件线对地之间施加３ｋＡ（８／２０μｓ波形）模拟雷电流冲击。
    
    检测项目包括：测量残压（Ａ，Ｂ处，测量时直流电源不接入）；测量保险管两端压降（Ｃ，Ｄ处）及压降持续时间；检查保险管是否熔断。测试结果：ＳＰＤ残压为４３Ｖ，符合要求；测量保险管两端压降为３４４ｍＶ，冲击后保险管上的压降一直持续了３２ｍｓ，直至保险管熔断。测试共使用了５个保险管，其中４个保险管在第１次冲击后熔断，另外１个保险管在第４次冲击后熔断。
    
    通过对问题的分析和模拟测试，基本可以确定在用ＳＰＤ上的气体放电管出现续流问题，是炼油罐区雷达液位计供电回路受雷电影响屡烧保险问题的主要原因，进一步的模拟验证试验结果表明：通过选用合适的 ＳＰＤ 可以解决该问题。更换部分区域 ＳＰＤ 的使用效果与模拟试验验证结果基本吻合，初步证实了问题分析研究结果的正确性和解决措施的有效性。