某日凌晨，某輸氣管線建成后尚未投產，巡檢人員檢修恰遇大雨，臨時到線路閥室金屬罩棚內躲雨。伴隨著閃電的發生，現場巡檢人員發現管線上緊急切斷閥氣液聯動機構的限位開關聯軸器抱箍上下緊固片隨著大氣中的閃電產生放弧現象。

伴隨著天空中每一次閃電，上下緊固片尖端都會有明顯的電弧放電，共約發生7次，緊固片外表皮有燒黑的痕跡。現場巡檢人員將此情況緊急通知業主管理部門，項目組織設計、施工人員并邀請現場運行操作人員共同進行了實地調研。

事故現場調研

調研組到現場進行調查后，發現閥室地處半山坡，是將原山脊部分削平之后建設。閥室整體為鋼結構開放式金屬籠架，四周為鐵絲網，目擊鋼結構有良好接地。閥室后側山頂有緊急放散管，水平距離閥室在20m，高度將近10m, 閥室及其設備基本為四周山地的絕對高點。

閥室內有氣液聯動閥執行機構伸出地面，除主閥體和長輸管線直接有電氣聯通外，執行機構另有兩條分支管路與長輸管線相接，一為天然氣直接驅動支線，為其提供執行動力，當長輸管線超壓后直接由壓力驅動緊急關閥，另一分支為長輸管線采樣支路，將長輸管線的壓力狀態傳送給氣液聯動閥控制盤。從地面上看到閥室控制盤、閥室金屬構架均可靠接地。

經檢查閥體執行機構，并與現場巡檢人員確認了放弧位置，調研后發現以下現象：

1 氣液聯動閥限位開關聯軸器抱箍緊固片外部有燒黑痕跡。

2 拆下氣液聯動閥限位開關聯軸器抱箍緊固片后，發現內部已經被部分放弧損壞。

3 執行機構的上口連接部分已經被放弧燒黑。

4 聯軸器內部燒黑并有燒化金屬顆粒附著，內部發現若干個大小不等被弧光燒毀的小洞，直徑在2-5mm不等。

調研人員清查了系統接地，經過專業人員用接地搖表檢測，發現閥室整體接地電阻為4Ω，系統接地良好。外部接閃器為獨立接地，沖擊接地電阻檢測為2Ω，從整體分析系統接地狀態完整，接地電阻滿足規范要求。

按照一般情況分析，閥室有外部金屬籠屏蔽，內部設備不會遭直擊雷破壞。系統接地電阻均在4Ω歐以下，一般的雷電感應或者電壓反擊不會損壞閥室內設備。

從現場維護人員的口述分析，設備上連接片的伴隨著空中雷云閃電的放弧證明了管線上必定是感應電壓放電。為什么整個閥室各個電氣設備都做了良好的完整接地，還能有感應雷高壓放電的事故發生呢？

原因分析

經仔細診斷工藝和陰極保護圖紙，發現此閥室的接地新情況。傳統的長輸管線閥室進出站管線上均設有絕緣接頭，阻斷陰極保護的電流泄入大地，閥室內的設備可以全部接地，形成良好的電氣接地通路，只要接地電阻滿足規范的要求，是能具備較好的防雷效果。

而近些年來，由于考慮部分含硫天然氣對管線的腐蝕性，絕緣接頭另一側未受陰極保護的管線腐蝕很快，陰極保護專業將閥室兩側的絕緣接頭取消，從整體上滿足了全線陰極保護的需要，同時為了避免陰極保護電流的泄露，閥室的主要閥體設備處于陰極保護的范圍，且是不能直接接地的，否則可能導致陰保泄露電流過大，因此閥體的執行機構對地不能形成良好的電氣接地通路。

也就是說，雖然閥室的金屬構件及控制盤等電氣設備都做了良好接地，但是和長輸管線連接的主閥及其執行機構是對地絕緣的。由于雷電感應在線路上產生高電壓不能直接泄入大地，而閥體聯軸器和限位開關之間是電氣絕緣的，高電壓直接對絕緣薄弱的聯軸器緊固片放電造成了現場維護人員看到的放弧現象。

根據現場緊固片燒壞的情況，結合現場操作人員陳述的伴隨閃電而產生的放弧現象，并檢查圖紙的設計方案，調研團隊初步判定為雷電感應的二次放電破壞。

場站工藝管道的地面部分及跨越管道，相對于整個埋地管道而言都是優良的接閃器。當管道附近上空即將產生雷電時，其下方大面積的地面形成一個靜電場，埋地管道也同大地一樣表面感應出相反的電荷，當電荷積累到一定程度而又具備了放電條件時，會出現一次強烈的放電過程，此時云地電荷迅速消失，地電荷變為零。

但是由于PE三層優良的絕緣性能，管道感應電荷的泄放速度很慢，一旦發生管道的局部放電，其他部位的感應電荷也將隨之對地消散，于是在管道內形成一股強大的電流。

對于絕緣層電阻較低的管道，電流會通過絕緣層的漏點大量消散，不會產生大的破壞力；而對于絕緣層性能很好的管道，當這種浪涌不能通過絕緣層本身的漏點快速泄放入地時，管道上絕緣或接觸不良的部位就產生高電壓，引起二次放電，這就是輸氣管道設備、設施遭受雷電破壞的主要原因。

解決措施

解決雷電感應問題的原則是直接將由于雷電感應在埋地管道上引起的感應電壓泄入大地是最有效的辦法，但是直接將管線接地將導致陰極保護電流的泄露，因此通常的做法是采用浪涌抑制性避雷器或者類似的地極保護器（放電間隙）連接到管線和大地之間。

其基本的原理是正常情況下，理論上管線雷電感應電壓沖擊值在+1-2kV以上，立即電氣對地導通，將感應電流泄入大地。但是此種設備投入后，實驗發現管線在雷雨天經測試的陰保電壓表現為正值，根據實驗測試仍然受到50V以下的泄放剩余電壓的影響，，陰保設備即便輸電電流為滿量程也無法將陰保投入，更有甚者造成全線陰保由于過流而關斷。

綜合考慮以往防感應雷的設備優缺點，需要尋找一種性能穩定的導通閥值低、通交流阻直流，通流容量大的防感應雷設備。固態去耦合器能很好解決線路的故障接地短路電流、高壓線路上遭雷擊的接地引入電流、雷電感應電流及管線上產生的雜散電流。

其工作原理是采用整流裝置對交直流干擾進行電流泄放和電壓限制，采用壓敏電阻型電涌保護器的快速響應特性和火花間隙型電涌保護器的大電流耐受特性和低殘壓特性對直擊雷和感應雷進行排流和電壓限制，各器件之間采用特殊的智能能量配合方式，保證交直流干擾和直擊雷、感應雷干擾之間的智能切換、有效動作和能量配合。

固態去耦合器具有防雷電感應功能，在正常狀態下不導通，有效防止陰極保護電流的泄露。其正常狀態下導通電壓±2V，陰極保護電位大致在-1.5V，因此在正常情況下可以阻擋陰極保護電流泄露大地。

當管線在雷電情況下的感應電壓超過閥值時直接對地導通，將感應電壓泄入大地，保護線路上設備不被再被感應高電壓損壞。去耦合器的交直流排流電流額定值50A，故障電流（AC-rms/工頻/30周波）≥5000A，標稱放電電流 100kA（8/20μs），響應時間≤1ns,直流泄露電流≤1mA，工作溫度-45～+70℃。

固態去耦合器安裝簡單，將去耦合器的一端與閥體執行機構電氣連接，另一端與閥室站場內小于4Ω的可靠接地網連接。接地導體采用黃綠相間35 mm2的導線，應盡可能短以消除導線上的電磁感應。

其他建議

長輸管線閥室選擇盡量選擇雷擊概率較低的環境，盡量避開山頂或者山脊，減少雷雨天氣在埋地管線上產生雷擊感應電壓的機率。

站內氣液聯動閥的驅動盡量選擇氮氣而不是天然氣，避免當正常開關閥門而產生的天然氣就地放空時又恰巧管線產生感應電壓放電而導致可能出現爆炸危險事故的發生。

電氣專業施工圖紙審查及現場監理要特別注意看似形成接地良好的完整系統，卻又有獨立設備未接地的情況，具體問題具體分析，以免運行后期造成事故隱患。

本文編自《電氣技術》，標題為“一起長輸管線閥室設備內燃弧的事故分析”，作者為馬坤、梅業偉 等。