2010防雷安全技術科研立項總結報告

長城鉆探工程有限公司安全科技項目總結報告項目名稱：南美區(qū)石油鉆井設備防雷安全技術負責單位：長城鉆探委內瑞拉項目負責人：起止年限：2010.4-2010.12目錄1. 項目介紹 32. 生產(chǎn)現(xiàn)狀 43. 研究主要內容 54. 項目具體實施 75. 效果分析 9項目介紹通過對雷電特點的分析，參考相關的防雷技術規(guī)范，結合石油井場的實際情況，經(jīng)過實踐論證總結出適應南美作業(yè)環(huán)境中石油井場的防雷與接地規(guī)范，提供了防雷產(chǎn)品的選型及施工注意事項，這樣就使得鉆井現(xiàn)場的防雷工作在南美地域環(huán)境區(qū)塊有了一套規(guī)范的標準程序，保障了安全生產(chǎn)的進行。首先讓我們認識一下雷電的分類及原理特點根據(jù)雷電產(chǎn)生和危害的不同，雷電主要分為直擊雷和感應雷和球形雷等。直擊雷聲光并發(fā)，電閃雷鳴；在南美自然環(huán)境中這種雷最為常見。感應雷則悄然發(fā)生，不易察覺，但是是基本避雷防護中很重要的一部分。球形雷比較少見。直擊雷是帶電云層與建筑物、大地之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。感應雷也稱為雷電感應或感應過電壓，它分為靜電感應雷和電磁感應雷。靜電感應雷是由于帶電積云接近地面，特別是在導電凸出物頂部易感應出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。電磁感應雷是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。感應雷引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災、爆炸或造成觸電事故。其次雷電有以下的主要特點：一．瞬間沖擊電流大。其電流高達幾萬-幾十萬安培（平均電流3萬安培）；二．放電時間短。整個過程一般不會超過60微秒；一般雷擊分為三個階段，即先導放電、主放電、余光放電。三．頻率高。雷電流變化梯度大，有的可達10千安/微秒；四．沖擊電壓高，強大的電流產(chǎn)生的交變磁場，其感應電壓可高達上億伏。關于防雷建筑物的分類及采取的措施如下所述：建筑物按其火災和爆炸的危險性、人身傷亡的危險性、政治經(jīng)濟價值分為三類。根據(jù)相關規(guī)范，井場儲油罐應該屬于一類防雷建筑物，井架等其他設備屬于三類防雷建筑物。防直擊雷主要措施應有接閃器（避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)）、均壓環(huán)、引下線、接地體、等電位等。感應雷的防護，除要有良好的接地和布線系統(tǒng)（安全距離）外，還要按防護設備的不同情況（電源線、信號線、通信線、饋線等）安裝相應避雷器（電源防雷器、信號防雷器等）以及采取屏蔽措施?，F(xiàn)代防雷的技術原則是強調全方位防護，多層設防，綜合采用接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術措施，把防雷作為一個系統(tǒng)工程來設計。生產(chǎn)現(xiàn)狀對于石油鉆采行業(yè)來講，由于矗立的井架的緣故，最容易引發(fā)雷擊事故；加之儲油罐等安全等級較高設備的存在，井場防雷工作就顯得尤為重要，特別是在象南美這種熱帶雨林氣候的地方，雷雨天氣可以達到半年。在以往的生產(chǎn)過程中，雖然沒有發(fā)生大的雷擊傷人或者爆炸事故，但是每年都有不少井隊的設備遭到了雷擊的破壞，損壞了大量的電子設備及裝置，對安全生產(chǎn)造成了很大潛在的威脅。例如委內瑞拉GW182隊、GW106隊、GW108隊、GW189等隊都曾經(jīng)發(fā)生過雷擊事件，造成了電控房控制模塊，司鉆房視頻監(jiān)視系統(tǒng)，營房電腦設備等的損壞。目前大多數(shù)井隊的防雷工作存在很多盲目的問題，沒有適合地域性嚴格的措施，有的井隊僅僅在油罐區(qū)安裝了避雷針，而且避雷針的避雷半徑和接地電阻都不在規(guī)定要求內，多數(shù)隊伍井架都沒有安裝避雷針，在避雷針的安裝維護方面也存在很多不規(guī)范的現(xiàn)象。因此，有必要就井隊避雷做深入研討，制定一套規(guī)范的操作規(guī)程，以更好的推進井隊安全工作。雷擊事件的危害不僅損害了設備也對現(xiàn)場人員的安全帶來了威脅，所以我們要把井場避雷作為一個系統(tǒng)工程來做，才能保證安全生產(chǎn)，同時提高工作人員對于雷擊防護的知識學習，保護自己，保護公共財產(chǎn)安全。研究主要內容此次立項主要是結合南美氣候環(huán)境和工作環(huán)境，對井場的防雷中避雷針的選擇和接地連接的要求做了詳盡研究。避雷針的選擇和安裝位置通過計算可以得到合理的保護范圍，接地的要求可以安全地將雷電瀉入大地。達到設備和人員安全。一．由于高聳的井架是全井場的制高點，在井架頂端安裝高性能的避雷針很重要，經(jīng)過科學計算保護范圍，能覆蓋大部分井場設備和生活區(qū)為宜，同時在高危險區(qū)域安裝避雷針，進行重復避雷。所以避雷針的選擇尤為關鍵。避雷針分為常規(guī)避雷針、提前預放電避雷針和特殊避雷針。常規(guī)避雷針可采用直徑25mm或40mm的鍍鋅鋼管制作，長度1-2米。我們采用的避雷針是法國杜爾-梅森自主研發(fā)的“Satelit+ESE2500-XL”提前預放電避雷針?！皊atelit+”避雷針在傳統(tǒng)避雷針的基礎上增加了一個主動觸發(fā)系統(tǒng)，通過一個脈沖變壓器和振蕩器的結合實現(xiàn)了向避雷針針尖發(fā)射高壓信號的技術，產(chǎn)生大量的電離子，這種功能使“satelit+”發(fā)出的上行先導提前至遠離避雷針數(shù)十米甚至上百米處與來自雷云的下行先導接閃，從而擴大了避雷針的保護范圍。具體原理如圖所示：它具有的特點是：（1）在同等高度下，“satelit+”比普通避雷針保護范圍大。（2）由于上行先導和下行先導的會合點遠離針尖，因此可有效降低雷閃電流幅值。（3）雙重動作，落雷更準確，減小了雷擊點落于非避雷針體的概率。二．根據(jù)防雷接地電阻不得大于10Ω的國家規(guī)范要求，可以設置獨立的接地坑，接地極就地取材。由于土壤電阻率的原因調整接地電阻（可采用接地坑澆灌鹽水等辦法解決），同時可以分布連接多個接地極，使得接地電阻達到十歐姆或者更小。才能保證雷電釋放電流安全泄入大地。項目具體實施1、材料準備：名稱規(guī)格數(shù)量接地線Bv25銅線100米接地極2m/根（銅包鋼接地極）6根接地卡子純銅線卡子6個避雷針Satelit+ESE2500-XL2個接地電阻檢測儀16415（鉗形檢測法）1塊接地電阻檢測儀2輔助接地極檢測法1塊工業(yè)鹽3袋2、施工方法及注意事項一個避雷針應該安裝到井架的最高點，另外一個避雷針安裝在油罐區(qū)制高點，進行二次危險區(qū)防護。安裝高度大于最高安全防護點2.5米。避雷針安裝不管是底座焊接還是螺栓固定，必須相當可靠。有必要在避雷針絕緣子下方再連接上安全鏈。避雷下引線與避雷針連接良好并通過單獨的線路直接連接到井場的接地總點上，不要單獨設置接地點，也不要通過其他接地線路串聯(lián)到井場的接地總點上去。接地電阻要經(jīng)常測量，接地電阻小于10歐姆為正常，現(xiàn)場要配備接地電阻儀用以檢測。（1）目前委內瑞拉各井隊井場設備井場設備都要進行接地連接，這樣就提高了接地面積，從而降低了接地電阻。但是還要經(jīng)常檢查整改，以達到設備整體接地的要求；（2）井場中根據(jù)實際在安全位置建立多個接地坑，一個接地坑中可以設置一個到三個接地樁，設備連接完成后根據(jù)土壤條件，通過澆灌鹽水或者加草木灰的方法將接地電阻降到最低安全值。（3）引下線采用圓鋼時，其直徑不應小于12mm;采用扁鋼時，其截面不應小100mm，厚度不應小于4mm。為便于搬家，引下線在井架分段處可用螺栓可靠連接，引下線到鉆臺面后，用不小于25的銅芯電纜連接到接地極。安裝好的避雷針和接地裝置如下圖所示：效果分析該安全科研項目實施以后，取得了很好的效果，半年來的雷雨季節(jié)中再沒有出現(xiàn)過雷擊事故，徹底保證了設備、生產(chǎn)的安全進行。參照防雷安全的相關國家標準，結合井場實際情況，在完成立項后通過實驗和方案論證實施，總結出在南美區(qū)域環(huán)境中石油鉆井防雷技術規(guī)范要求。以供該地域的各個井隊采用和借鑒。1.1井場內主要金屬構件應具有可靠防雷接地通道，確保雷電能量的泄放。1.2石油井場主要金屬構件及電氣設備外殼應通過總等電位連接的方式來實現(xiàn)可靠接地，重復接地體接地電阻不大于10Ω?？偟入娢贿B接母線，應采取不小于25平方毫米銅芯電纜，總長度不大于150m?？偟入娢贿B接母線應直接接至接地坑接地樁。1.3為保證接地電阻達到10Ω以下，接地極銅扦子不得小于2米，每個接地坑可設置三根接地極或者更多。為降低接地電阻，接地坑必須經(jīng)常性撒鹽（或者添加其他降阻劑）和澆水。2、主機2.1主機井架為井場最高點，應在天車頂安裝避雷針，避雷針的保護范圍應按照滾球法計算。避雷針必須有不小于25平方毫米的銅芯電纜或者鍍鋅鋼管、扁鋼做下引線，下引線接至獨立的接地極，整體接地電阻不得大于10Ω。2.2防爆區(qū)及其上方區(qū)域，應盡量避免金屬構件小間隙之間雷擊產(chǎn)生火花放電，如有小間隙，應采取等電位連接措施。3、機房區(qū)3.1井場供電采用TN-C接地保護系統(tǒng)，變壓器中性點必須可靠接地。機房區(qū)應單獨布置接地坑（接地極），以保證中性點接地良好。3.2發(fā)電機房體應焊接地螺栓，房體應連接至總等電位電纜。3.3電控房到鉆臺及司鉆房的電纜建議使用屏蔽電纜，屏蔽層可靠接地。3.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)及井場通訊系統(tǒng)必須使用屏蔽電纜，屏蔽層做到可靠接地。井架上安裝的云臺、攝像頭以及防爆電話、擴音器等設施一律安裝在井架內側。3.5頂驅電纜屏蔽層必須可靠接地，頂驅電控房房體應連接至總等電位電纜。4、營房區(qū)4.1營房區(qū)應布置等電位連接電纜，連接至獨立的接地極（接地坑）。每根等電位連接電纜不超過100米。如果生活區(qū)比較分散，可分段設置等電位電纜，重復接地。接地電阻不超過10Ω。4.2營房區(qū)設施（包括營房、生活水罐）都應焊接地螺栓，房體應連接至總等電位電纜。4.3天線設備的桿體用鍍鋅鋼管，桿體下端必須可靠連接至營房區(qū)等電位連接電纜。5、維護5.1防雷裝置的維護分為周期性維護和日常性維護兩類。5.2周期性維護在每年雷雨季節(jié)到來之前，應進行一次全面檢測。5.3日常性維護應每周至少檢查一次各處接地電阻，對不達標者及時處理。5.