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海洋石油平台中控接地故障分析

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《海洋石油》2016年第4期

摘要:中控系统作为海洋石油平台高度集成的自动化系统,对安全性及可靠性有严格的要求。深入分析了海洋石油平台中控系统接地保护的类型,并结合现场调试和运行,提出中控系统出现接地故障后的解决方案。

关键词:海洋石油平台;中控系统;接地保护;故障分析

1概述

随着国内石油资源需求日益增长,国内原油开采早已无法满足市场的需求,为保证安全、高效地实现海洋石油的高产稳产,需要利用高度自动化的中控系统进行监控。这样就对海洋石油平台中控系统的可靠性提出了更高的要求。本文将分析如何通过良好接地保护提高中控系统可靠性以及减少出现接地故障后对中控系统的影响。

2海洋石油平台中控系统接地类型

2.1保护接地

保护接地是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。凡中控系统的控制柜、操作台、仪表柜、配电柜、电缆接线箱等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分,由于各种原因(如绝缘破坏等)而有可能带危险电压者,均应作保护接地。

2.2工作接地中控系统

工作接地是为了使中控系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。中控系统的工作接地包括仪表信号回路接地和仪表电缆屏蔽接地。针对仪表信号回路接地,在非隔离的仪表信号系统中,应建立一个统一的信号参考点。即进行信号回路接地。通常为直流电源的负极接地,且接地操作应以电源侧或控制室侧作为接地终端设置接地极。但是,现场仪表隔离信号可以不接地。这里的“隔离”是指每一输入信号(或输出信号)的电路与其他输入信号(或输出信号)的电路是绝缘的,其电源是独立的、相互隔离的。针对不同的仪表电缆有不同的接地形式。采用双层总屏蔽的仪表电缆,敷设到位后需测量两个总屏蔽层间的绝缘电阻,阻值应符合要求。外层总屏蔽在电缆两端接地,用于防雷电等强干扰,接相应区域的防雷接地端子。内总屏蔽层用于信号抗干扰接地,采用单端接地方式,接到仪表控制室侧。采用单层屏蔽电缆:屏蔽层单端接地,接到仪表控制室侧。

2.3本安系统

接地本安接地,是指本安仪表或安全栅的接地。这种接地除了抑制干扰外,还是使仪表和系统具有本质安全性质的措施之一。本安接地会因为采用的设备的本安措施不同而不同:(1)采用隔离式安全栅的本质安全系统不需要专门接地;(2)采用齐纳式安全栅的本质安全系统则应设置接地连接系统,且齐纳式安全栅的本安系统接地与仪表信号回路接地不应分开。

2.4防雷接地当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后,需要设置防雷接地连接的场合,应实施防雷接地连接。仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用,但不得与独立避雷装置共用接地装置。

3海洋石油台仪表接地故障及解析

3.1单层屏蔽电缆接地造成现场探头故障报警

某井口平台电气间的差压变送器经常出现故障报警,经过调试人员对故障原因的逐一排查,发现该传感器的电缆屏蔽线未做绝缘处理,搭接在变送器外壳,同时另一端的屏蔽线在中控盘柜侧接入接地母排,造成了该电缆两点接地,从而引入了工频干扰。经过调试人员的现场处理,该变送器的故障报警消失。故障解析:屏蔽层感应的干扰信号,在频谱划分上低频功率远强于高频功率。特别是工频干扰,功率强、分布广。对于传输低频信号的仪表系统,由于它的频率和干扰信号频率接近,很难通过滤波器把干扰滤除,因而,要尽量消除低频干扰的渠道。屏蔽层上的干扰电流可以通过信号源内阻交连形成干扰。如果一点接地,就不会形成交联干扰。

3.2仪表系统回路接地造成直流配电盘接地故障指示

某项目采油平台的直流配电盘调试期间始终发出接地故障报警,经过调试人员现场排查,发现含沙测试仪设备控制盘内的直流输入端负极接地,而作为该设备供电端的直流配电盘的直流电源负极也接地,这违反了信号回路应建立一个统一的信号参考点的原则。经过调试人员现场断开含沙测试仪设备控制盘的负极和地线,直流配电盘接地故障报警消失。故障解析:在非隔离系统中,仪表回路接地的目的是为控制系统提供一个基准电压,从而建立统一的信号参考点。而接地操作应以电源侧或控制室侧作为接地终端设置接地极,不应再在现场设备进行回路接地。这样才能防止回路接地故障的产生。

4结论

本文介绍了海洋石油平台中控系统接地类型,并结合海洋石油平台现场调试中的具体的事例,对常见的接地故障深入分析,希望对未来海上石油平台上所使用的中控系统的日常运行维护有所裨益。

参考文献:

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作者:张晶,张建国,韩磊,张松 单位:海洋石油工程股份有限公司

海洋石油杂志责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次