專利名稱：一種長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拒雷系統(tǒng)及其控制方法，尤其是涉及一種適用于長距離漿體輸送 管道拒雷系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
長距離漿體輸送管道的拒雷工作一直是個難題，由于戰(zhàn)線長、地況復雜、常處深 山、高海拔等原因，長期以來沒有一個行之有效的解決辦法。云南大紅山管道有限公司三號泵站位于多雷區(qū)域，多次發(fā)生雷擊災(zāi)害，使作為泵 站最主要設(shè)備的變頻調(diào)速器等電力和電子系統(tǒng)受到危害，給人員和其他設(shè)施也帶來安全威 脅。三號泵站多次發(fā)生雷擊事件，主要原因是雷電電磁脈沖沿長距離金屬漿體輸送管道和 輸電線路侵入站區(qū)內(nèi)或雷電直擊站內(nèi)設(shè)施造成危害。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，該泵站容易遭受雷擊的具體原因如下(1)與泵站相連接的輸漿鋼管道長達171KM，其本身為截面大、電阻小，具有易引 雷和易傳導雷電暫態(tài)過電壓的特性。管道整體對地具有較低的接觸電阻，構(gòu)成在長距離范 圍內(nèi)易吸引雷擊的“電極”。雖然管道外壁包覆有絕緣層、管道與泵站之間嵌入有絕緣段，但經(jīng)過在可類比 現(xiàn)場脫水站測試，管道絕緣段兩側(cè)接地電阻分別為站內(nèi)設(shè)備側(cè)0.2Ω和引入管道側(cè) 4 Ω-7 Ω，阻值相對均較小，而且不受管道內(nèi)傳輸介質(zhì)的影響(因鋼管道本身的電阻較傳輸 的水或礦漿的電阻小得多，而對合成總電阻起決定作用)，也即長距離鋼管道是易引雷和泄 放電流的良導電體，在其附近容易形成和傳導雷電電磁脈沖感應(yīng)的暫態(tài)過電壓，對弱電系 統(tǒng)及設(shè)備，甚至對強電系統(tǒng)及設(shè)備或人身造成危害。由于鋼管道采用強制電流法陰極保護， 絕緣段兩側(cè)鋼管不能共地而存在較大的接地電阻差率，在雷電電磁脈沖感應(yīng)下將形成較大 的暫態(tài)過電壓差值并迭加到設(shè)備上造成危害，須采取專門措施抑制。(2)泵站位于具有一定金屬礦物含量、容易接受雷云電場感應(yīng)而引雷的區(qū)域，此外 泵站位于山腳與平地交界地帶，在雷云電場的感應(yīng)作用下會造成地面感應(yīng)電場較強和電場 畸變、激化而容易引雷。雷云過頂時，已觀察到站內(nèi)金屬窗欄放電現(xiàn)象，表明地面感應(yīng)電場 很強。(3)泵站引入的35KV輸電線路跨越具有鐵礦的多雷區(qū)域而將雷擊產(chǎn)生的暫態(tài)過 電壓傳輸至泵站，多次造成設(shè)備損壞或故障停運。(4)泵站邊異突的輸電鋼塔和站內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)廠房、金屬設(shè)施及相連的鐵礦漿輸送 鋼管道，均具有良好的導電性，使站內(nèi)總的接地電阻較小(小于1Ω)，構(gòu)成了容易引接直擊 雷的條件，使站區(qū)成為易遭受雷擊的目標。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了 一種長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)及其控制方法，其解決了 (1)長距離漿體輸送管道遭遇雷擊問題；
3
(2)具有強制電流式陰極保護的礦漿鋼管道不能直接接地的問題。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案一種長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，包括漿體鋼管(A)、機電設(shè)備(B)和多個電涌 保護器(SPD)，在所述漿體鋼管(A)和所述機電設(shè)備(B)之間設(shè)有絕緣段(5)，在所述絕緣 段(5)的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器(1)和第二電涌保護器(2)。進一步，所述漿體鋼管㈧與鋼管接地點(Gl)電連接，所述漿體鋼管㈧與所述 絕緣段(5)之間設(shè)有接口 al，所述接口 al與所述鋼管接地點(Gl)之間設(shè)有所述第一電涌 保護器(1)；所述機電設(shè)備(B)與設(shè)備接地點(G2)電連接，所述機電設(shè)備(B)與所述絕緣段 (5)之間設(shè)有接口 a2，所述接口 a2與所述設(shè)備接地點(G2)設(shè)有所述第二電涌保護器(2)。進一步，所述鋼管接地點(Gl)和所述設(shè)備接地點(G2)之間還設(shè)有一接地帶(L)。進一步，所述機電設(shè)備(B)中包含強弱電設(shè)備(RD)，所述強弱電設(shè)備(RD)的輸入 端和輸出端分別通過第三電涌保護器(3)和第四電涌保護器(4)與地連接。進一步，還包括一綜合有源+無源等離子拒雷裝置(CPLR)，所述綜合有源+無源等 離子拒雷裝置(CPLR)通過控制器與一雷電預警器連接；所述控制器控制所述雷電預警器 中的報警結(jié)點開關(guān)。一種長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)的控制方法，其控制步驟如下接通所述綜合有源+無源等離子拒雷裝置(CPLR)供電電源，雷電預警器開始運 轉(zhuǎn)；當雷云距離被保護目標的直線距離為A公里以內(nèi)，并且大氣電場強度上升達到雷 電預警器的報警限值時，報警結(jié)點開關(guān)接通，報警信號燈發(fā)亮，啟動所述綜合有源+無源等 離子拒雷裝置(CPLR)的等離子發(fā)生器電離空氣并經(jīng)輸氣管向大氣中發(fā)散高濃度等離子 體；當雷云漂移至距被保護目標直線距離為B公里以上時，大氣電場強度下降到雷電 預警器的報警限值以下，報警結(jié)點開關(guān)延時斷開，報警信號燈熄滅，所述綜合有源+無源等 離子拒雷裝置(CPLR)停運。該長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)及其控制方法具有以下有益效果(1)本發(fā)明由于在絕緣段的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器和第二電涌保護器，克 服了強制電流式陰極保護的礦漿鋼管道不能直接接地的缺陷，而可以將采用瞬態(tài)接地的方 式來實現(xiàn)等電位接地，來保護設(shè)備鐵精礦管道引入的雷電侵入波危害。(2)本發(fā)明由于還在強弱電設(shè)備RD的輸入端和輸出端分別通過第三電涌保護器 和第四電涌保護器與地連接，使得機電設(shè)備B將受到限壓保護而免遭鐵精礦管道引入的雷 電侵入波危害。(3)本發(fā)明由于采用CPLR綜合有源+無源等離子拒雷裝置，對防雷擊區(qū)域進行直 擊雷防護，同時拒雷擊于保護范圍之外，而使雷電對泵站的侵入波能量大幅度衰減，也徹底 解決了人身安全隱患問題和設(shè)備、廠房等設(shè)施安全隱患問題。
圖1 本發(fā)明中CPLR拒雷保護范圍側(cè)視圖；圖2 本發(fā)明中CPLR總體結(jié)構(gòu)示意4
圖3 本發(fā)明中管道加裝SPD保護系統(tǒng)圖。附圖標記說明1-第一電涌保護器；2-第二電涌保護器；3-第三電涌保護器；4-第四電涌保護 器；5-絕緣段；Gl-接地點；G2-接地點；L-接地帶；A-漿體鋼管；B-機電設(shè)備；RD-強弱電 設(shè)備。20-綜合有源+無源等離子拒雷裝置；21-控制器；22-雷電預警器。
具體實施例方式下面結(jié)合圖1至圖3，對本發(fā)明做進一步說明如圖1所示，表明了綜合有源+無源等離子拒雷裝置CPLR布置及保護范圍。在泵 站東側(cè)圍墻里邊架設(shè)一座42m高的鋼塔(地基開挖尺寸為7mX7mX2. 5m)安裝CPLR。按 CPLR安裝高度的10倍計拒雷保護半徑，直擊雷防護范圍約為600m，可覆蓋泵站的全部設(shè)施 并留有充分余度。綜合有源+無源等離子拒雷裝置CPLR拒雷機理綜合有源+無源等離子拒雷裝置 CPLR集有源和無源等離子防雷機理為一體，在陣列針管端散射出有源發(fā)生的1015個/m3高 濃度非平衡冷等離子體，與針管尖端在雷云電場作用下輝光放電產(chǎn)生的非平衡冷等離子體 復合，由針管端向空間發(fā)散。針管端濃度最高的等離子體首先對針管周圍的電場起到削弱 和均勻化作用，進而沿雷云電場及其地面感應(yīng)電場兩個方向飄移，同時沿離子濃度低的方 向擴散，中和雷云負電荷及地面感應(yīng)正電荷，對雷云電場及其地面感應(yīng)電場起到削弱和均 勻化作用，使雷云電場不能形成對被保護目標的擊穿而實現(xiàn)非“引雷入地”式拒雷。如圖2表明了綜合有源+無源等離子拒雷裝置CPLR工作過程。綜合有源+無源 等離子拒雷裝置CPLR通過控制器與一雷電預警器22連接；控制器21控制雷電預警器22 中的報警結(jié)點開關(guān)。1、接通綜合有源+無源等離子拒雷裝置CPLR供電電源，雷電預警器22開始運轉(zhuǎn)。2、當雷云距被保護目標直線距離約3km(到達歷時約需15min)時，大氣電場強度 上升達到雷電預警器22的報警限值(預整定限值為20kV/m)時，報警結(jié)點開關(guān)接通，報警 信號燈發(fā)亮，啟動綜合有源+無源等離子拒雷裝置20的等離子發(fā)生器電離空氣并經(jīng)輸氣管 向大氣中發(fā)散高濃度等離子體。當雷云漂移至距被保護目標直線距離約3km以外時，大氣電場強度下降到雷電預 警器22的報警限值以下，報警結(jié)點開關(guān)延時約15min斷開，報警信號燈熄滅，等離子發(fā)生器停運。由報警信號結(jié)點開關(guān)接通到斷開的整個防雷運行周期平均為lhr，其中包括等離 子發(fā)生器在雷云到來前15min接通和雷云移走后15min斷開的安全余度時間，則雷云作用 的凈周期約為30min。如圖3表明了管道加裝電涌保護器SPD(Surge Protection Device)保護系統(tǒng)。具體包括漿體鋼管A、機電設(shè)備B和多個電涌保護器SPD，在漿體鋼管A和機電設(shè) 備B之間設(shè)有絕緣段5，在絕緣段5的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器1和第二電涌保護器 2。漿體鋼管A與鋼管接地點Gl電連接，漿體鋼管A與絕緣段5之間設(shè)有接口 al，接口 al與鋼管接地點Gl之間設(shè)有第一電涌保護器1 ；機電設(shè)備B與設(shè)備接地點G2電連接， 機電設(shè)備B與絕緣段5之間設(shè)有接口 a2，接口 a2與設(shè)備接地點G2設(shè)有所述第二電涌保護 器2。鋼管接地點Gl和所述設(shè)備接地點G2之間還設(shè)有一接地帶L。機電設(shè)備B中包含強 弱電設(shè)備RD，強弱電設(shè)備RD的輸入端和輸出端分別通過第三電涌保護器3和第四電涌保護 器4與地連接。采取等電位接地并配置SPD后，機電設(shè)備B將受到限壓保護而免遭鐵精礦管道引 入的雷電侵入波危害。該長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)及其控制方法具有以下有益效果(1)本發(fā)明由于在絕緣段的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器和第二電涌保護器，克 服了強制電流式陰極保護的礦漿鋼管道不能直接接地的缺陷，而可以將采用瞬態(tài)接地的方 式來實現(xiàn)等電位接地，來保護設(shè)備鐵精礦管道引入的雷電侵入波危害。(2)本發(fā)明由于還在強弱電設(shè)備RD的輸入端和輸出端分別通過第三電涌保護器3 和第四電涌保護器4與地連接，使得機電設(shè)備B將受到限壓保護而免遭鐵精礦管道引入的 雷電侵入波危害。(3)本發(fā)明由于采用CPLR綜合有源+無源等離子拒雷裝置，對防雷擊區(qū)域進行直 擊雷防護，同時拒雷擊于保護范圍之外，而使雷電對泵站的侵入波能量大幅度衰減，也徹底 解決了人身安全隱患問題和設(shè)備、廠房等設(shè)施安全隱患問題。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明 的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，包括漿體鋼管(A)、機電設(shè)備(B)和多個電涌保護器(SPD)，其特征在于在所述漿體鋼管(A)和所述機電設(shè)備(B)之間設(shè)有絕緣段(5)，在所述絕緣段(5)的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器(1)和第二電涌保護器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，其特征在于所述漿體鋼管(A) 與鋼管接地點(G1)電連接，所述漿體鋼管(A)與所述絕緣段(5)之間設(shè)有接口 al，所述接 口 al與所述鋼管接地點(G1)之間設(shè)有所述第一電涌保護器(1)；所述機電設(shè)備(B)與設(shè) 備接地點(G2)電連接，所述機電設(shè)備(B)與所述絕緣段(5)之間設(shè)有接口 a2，所述接口 a2 與所述設(shè)備接地點(G2)設(shè)有所述第二電涌保護器(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，其特征在于所述鋼管接地點 (G1)和所述設(shè)備接地點(G2)之間還設(shè)有一接地帶(L)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，其特征在于所述機電 設(shè)備(B)中包含強弱電設(shè)備(RD)，所述強弱電設(shè)備(RD)的輸入端和輸出端分別通過第三電 涌保護器(3)和第四電涌保護器(4)與地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項所述長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，其特征在于 還包括一綜合有源+無源等離子拒雷裝置(CPLR)，所述綜合有源+無源等離子拒雷裝置 (CPLR)通過控制器與一雷電預警器連接；所述控制器控制所述雷電預警器中的報警結(jié)點 開關(guān)。
6.一種權(quán)利要求5所述長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)的控制方法，其控制步驟如下接通所述綜合有源+無源等離子拒雷裝置(CPLR)供電電源，雷電預警器開始運轉(zhuǎn)；當雷云距離被保護目標的直線距離為A公里以內(nèi)，并且大氣電場強度上升達到雷電預 警器的報警限值時，報警結(jié)點開關(guān)接通，報警信號燈發(fā)亮，啟動所述綜合有源+無源等離子 拒雷裝置(CPLR)的等離子發(fā)生器電離空氣并經(jīng)輸氣管向大氣中發(fā)散高濃度等離子體；當雷云漂移至距被保護目標直線距離為B公里以上時，大氣電場強度下降到雷電預警 器的報警限值以下，報警結(jié)點開關(guān)延時斷開，報警信號燈熄滅，所述綜合有源+無源等離子 拒雷裝置(CPLR)停運。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種長距離漿體輸送管道拒雷系統(tǒng)，包括漿體鋼管(A)、機電設(shè)備(B)、綜合有源+無源等離子拒雷裝置(CPLR)和多個電涌保護器(SPD)，在所述漿體鋼管(A)和所述機電設(shè)備(B)之間設(shè)有絕緣段(5)，在所述絕緣段(5)的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器(1)和第二電涌保護器(2)。本發(fā)明由于在絕緣段的兩側(cè)分別安裝第一電涌保護器和第二電涌保護器，克服了強制電流式陰極保護的礦漿鋼管道不能直接接地的缺陷，而可以將采用瞬態(tài)接地的方式來實現(xiàn)等電位接地，來保護設(shè)備鐵精礦管道引入的雷電侵入波危害。
文檔編號H02H9/04GK101976829SQ20101052356
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者周江松, 安建, 普光躍, 李幼靈, 王曉坤, 羅銀嬌 申請人:云南大紅山管道有限公司