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阴极保护中的防雷
一、概述
随着城市燃气管网配套设施的不断完善,绝缘接头在管道的引出端使用的案例也越来越多,绝缘接头的保护作用也是显而易见的。但是随着绝缘接头的应用,也相应出现了一些安全隐患,其中过电压击穿绝缘接头是最容易出现的故障点之一。现有的过电压保护产品有金属氧化物避雷器、锌接地电池以及放电间隙类产品,而通过性能比较,使用放电间隙类产品是最优的保护方案。
二、电涌过电压产生的方式及危害
引起电涌过电压的主要途径有雷击放电、工业操作和静电放电三种原因,不同原因造成的电涌过电压,在幅值、能量、波形和重复次数上都有所不同。电涌过电压所包含的能量是非常巨大的,即使对非常可靠的工业装置或其它设备来说,也会造成严重的损坏。以下是几种典型的过电压类型及危害。
1、直击雷
雷电直接击中建筑物的外部装置,如避雷针、避雷带、室外天线、卫星接收装置、自来水管道、天然气管道等。
2、感应雷
即使建筑物没有遭受到直击雷,附近的雷击放电也可能通过耦合在线路上感应出电涌过电压,一般长导线回路或长天然气管道都特别容易感应出电涌过电压。
3、开关电涌
开关电涌过电压来自电路的闭合及断开的转换操作、感性、容性负载的开关操作等。大型用电系统或变压器等电机设备的开断会在设备线路上产生电涌过电压。
电涌过电压都会造成这些设备的电位升高。特别是有些设备有很多都是要引入室内的,比如室外天线和天然气管道等,这样就很容易将直击雷电流或感应过电压引入室内,从而对人员和设备的安全造成威胁。
三、天然气管道绝缘接头过电压保护的必要性
天然气管道绝缘接头过电压保护的必要性主要体现在以下两个方面:
1、将地面绝缘接头以上管道的过电压泄放入地,使过电压和雷电流不能进入室内,从而保护室内的人员安全,并降低电磁干扰对室内设备的干扰。
2、降低管道绝缘法兰两端的电位差,使其值降低至绝缘接头的绝缘耐受范围之内,避免过电压击穿绝缘,从而造成系统故障,并预防因为绝缘接头被击穿时产生的电弧引燃引爆天然气管道。
四、过电压保护产品对比
1、锌接地电池
锌接地电池是绝缘接头排流应用最广的产品,具有安装方便、运行可靠等特点,但锌接地电池也存在很多缺点,比如,启动电压过低,经常存在误排流的情况,并且使用寿命也很有限,增加了维护成本。
2、金属氧化物避雷器
金属氧化物避雷器具有动作电位高,通流容量大等特点,现已在长输管道上有大量使用,但金属氧化物避雷器存在一个特别鲜明的缺点,就是避雷器导通后残压高,将近2000V左右,此残压值可保护绝缘接头不受过电压损坏,单并不能保证操作人员的安全不受威胁。
3、火花间隙型等电位保护器
目前防爆型放电间隙(LPD等电位连接器)一般参照国家标准GB18802.1有关技术指标生产、结构上通过四大部分组成:
  1、高通流能力的气体放电间隙,标称放电为100kA,可有效防护直击雷和感应过电压对绝缘接头的损坏,并且启动电压高,导通后电压低等特点。
2、高强度玻璃布筒,是防爆性能的第一层保证。
3、高温环氧树脂密封,增加放电间隙侧面的绝缘性,并且是防爆性能的第二层保证。
4、硅橡胶一体硫化,使连接电缆和产品主体可靠的连接在一体,并且连接处无缝隙,可防水,防尘,防电弧外泄,是防爆性能的第三层保证。
火花间隙型等电位保护器可有效保护绝缘接头和人员的安全,是最优的过电压保护产品。
五、火花间隙型过电压保护器使用介绍

1、跨接在绝缘接头两端
将该产品跨接在管道绝缘接头两端,当有电涌过电压来临时,该产品在纳秒级时间内响应,将电涌过电压限制在50V范围之内,保护绝缘接头不受过电压而击穿损坏。
2、并联入地

将该产品并联入地,地面管道在有电涌过电压发生时,该产品瞬间导通,将电涌过电压泄放入地,将绝缘接头两端的过电压降低至绝缘耐受水平以下,并且不会将电流引入地下管道,避免了过电压损坏地下管道防腐层情况的发生。
六、总结
随着放电间隙类产品在天然气管道上的应用,相信天然气管道发生故障的几率会越来越小,人民的生命财产安全也会得到更全面的保护。
 

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