CN114150320B - 机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法和*** - Google Patents

机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，包括：将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极等电位联结，将阀井接地极与机坪接地***连接；在电缆钢管上安装绝缘接头；在阀井内安装接地扁钢带，通过母线绝缘子支撑；将接地扁钢带分别与防爆固态去耦合器以及电气仪表设备的接地线连接，将另一端与阀井接地极连接；使防爆固态去耦合器在供油管道电位小于阈值电位绝对值时隔离运行，在供油管道电位大于阈值电位绝对值时短路运行。本发明将供油管道的电位限制在阈值电位之间，进而排除直击雷电流、感应雷电流和交流故障电流等强能量的干扰，有效满足电气仪表设备的防爆接地要求，且能保证管道绝缘及阴保***有效稳定节电运行。

Description

机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法和***
技术领域
本发明属于油气管道防护技术领域，具体涉及一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法和***。
背景技术
随着我国机场新建、改建和扩建技术的发展，机场供油工程是机场建设发展必不可少的子工程，是保证机场正常运行的关键因素。目前机坪航油供油管线多采用电动阀操作***，在机坪阀井内设置有电动阀、压力变送器和液位开关等防爆电气仪表设备，其中，电动阀、压力变送器和液位开关等防爆电气仪表设备外壳和电源的电缆接地芯线必须要进行交流故障接地、防爆接地和防雷接地，否则电气不接地会发生交流故障,绝缘损坏,碰壳故障会电击伤人，电动阀外壳不做防雷接地会造成电动传动机构电子元件损坏，防爆电气不接地会造成油蒸气***。
然而，阀井采用钢筋混凝土结构，其最外层采用10mm钢板焊接而成，4～6根DN50电缆钢管与钢板密封焊接，钢板外是三布六油的防锈层并与大地形成绝缘。由于将阀井混泥土结构及外衬钢板结构均做了防腐绝缘处理，阀井本身处于对大地绝缘的状态，因此必须对阀井钢板外衬钢筋结构安装接地极≤1Ω，另外电动阀及仪器仪表的电源电缆通往机坪地面安装的安装设备箱穿DN50镀锌钢管，电缆钢管必须与设备箱接地***及机坪路灯照明等接地***等电位联结。
此外，如表一所示在电气仪表设备没有任何接地情况下恒电位仪运行输出情况和表二所示在电气仪表设备在没有任何措施情况下直接接地恒电位输出过载不能运行情况。由于电动阀和压力变送器等电气仪表设备安装在供油管道上，供油管道本身与大地绝缘而成为一个绝缘***，管道3PE防腐层电火花检测耐电压为15KV，一旦进行接地连接就等同造成供油管道阴保***与大地连接，管道保护电位发生多处接地故障从而发生保护电流泄漏，进而使得恒电位仪负荷增大，管道保护电位受到大地及附近地铁等强大电磁的干扰，导致阴保恒电位仪***不能正常运行，甚至造成根本无法送电，造成航油管线加速腐蚀，保护电位扁低又会造成钢质管道氢脆化损害。
表一 恒电位工作模式输出参数(管道电动阀仪表不接任何接地线情况下)
表二 恒电电位工作模式输出参数(管道安装的电动阀、压力变送器、液位开关接地连接情况下)
可见，电动阀和压力变送器等电气仪表设备安装在供油管道上时，电气仪表设备必须接地，而供油管道又必须绝缘运行，二者之间存在矛盾。为了解决这一问题，现有技术主要提出了以下解决方法：
1.将电动阀门两端法兰安装为绝缘法兰，但这种方法存在的问题是由于连接螺栓需安装绝缘套管而必须减小阀门连接螺栓直径，导致高强度螺栓连接强度大大减小，如造成螺栓被拉断后果不可接受，另外由于井内电动阀门长期处在潮湿环境下绝缘法兰的绝缘效果也很差。
2.采用常规排流装置，利用多个相互连接的二极管组成排流装置并接地，管道电位限制为二极管两端的导通电位，但这种方式方法无法耐受大能量电流及大能量的雷电流，从而对阴保***和管道造成损坏。
因此，现有的解决方法无法有效解决电气仪表设备必须接地的同时保证供油管道稳定绝缘运行的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法和***，用于解决现有技术中存在的至少一个技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，包括：
将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极等电位联结，并将所述阀井接地极通过电缆钢管与机坪接地***连接，其中，所述阀井接地极电阻≤1Ω；
在电气仪表设备的电缆钢管上安装绝缘接头，以使电缆钢管与所述机坪接地***隔离，其中，所述电气仪表设备安装在供油管道上；
在阀井内安装接地扁钢带，并通过母线绝缘子支撑所述接地扁钢带使其与阀井混凝土绝缘；
将所述接地扁钢带分别与防爆固态去耦合器的一端以及所述电气仪表设备的接地线连接，并将所述防爆固态去耦合器的另一端与所述阀井接地极连接；
使所述防爆固态去耦合器在供油管道电位小于阈值电位绝对值时隔离运行，在供油管道电位大于阈值电位绝对值时短路接地排流运行。
在一种可能的设计中，所述电气仪表设备包括电动阀、压力变送器和/或液位开关。
在一种可能的设计中，所述方法还包括：
将所述电动阀的电源电缆进线连接至机坪地面的设备箱内，其中，所述设备箱的接线端子所述机坪接地***等电位联结；
在所述设备箱内安装固态去耦合器芯。
在一种可能的设计中，所述阈值电位为±2V。
在一种可能的设计中，所述供油管道设有阴保恒电位仪***，所述阴保恒电位仪***使所述供油管道的电位运行在-0.85～-1.2V。
在一种可能的设计中，所述防爆固态去耦合器的型号为BX SSD/EX-L100。
第二方面，本发明提供一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地***，包括：
阀井，所述阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极等电位联结，所述阀井接地极通过电缆钢管与机坪接地***连接，其中，所述阀井接地极电阻≤1Ω；
电气仪表设备，所述电气仪表设备的电缆钢管上安装有绝缘接头，其中，所述电气仪表设备安装在供油管道上；
接地扁钢带，所述接地扁钢带安装在所述阀井内并通过母线绝缘子得以支撑，且所述接地扁钢与电气仪表设备的接地线连接；
防爆固态去耦合器，所述防爆固态去耦合器的一端与所述接地扁钢带连接，所述防爆固态去耦合器的另一端与所述阀井接地极连接；
其中，所述防爆固态去耦合器设有阈值电位，当供油管道电位小于阈值电位绝对值时所述防爆固态去耦合器隔离运行，当供油管道电位大于阈值电位绝对值时所述防爆固态去耦合器短路运行。
在一种可能的设计中，所述***还包括：
固态去耦合器芯，所述固态去耦合器芯安装在机坪地面的设备箱中。
在一种可能的设计中，所述绝缘接头为高压防爆绝缘接头，所述高压防爆绝缘接头与所述电缆钢管螺纹连接。
在一种可能的设计中，所述防爆固态去耦合器的型号为BX SSD/EX-L100。
有益效果：
本发明通过将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极等电位联结，并将阀井接地极通过电缆钢管与机坪接地***连接；然后在电气仪表设备的电缆钢管上安装绝缘接头，以使电缆钢管与机坪接地***隔离，其中，电气仪表设备安装在供油管道上；然后在阀井内安装接地扁钢带，并通过母线绝缘子支撑接地扁钢带与阀井混凝土绝缘；然后将接地扁钢带分别与防爆固态去耦合器的一端以及电气仪表设备的接地线连接，并将防爆固态去耦合器的另一端与阀井接地极连接；其中，阀井测试的接地电阻表是通过防爆固态去耦合器测试得到；使防爆固态去耦合器在供油管道电位小于阈值电位绝对值时隔离运行，在供油管道电位大于阈值电位绝对值时短路接地排流运行，从而将供油管道的电位限制在阈值电位之间(例如-2V～+2V之间)，进而排除直击雷电流、感应雷电流和交流故障电流等强能量的干扰，同时有效满足电气仪表设备的防爆接地要求，且能保证管道绝缘及阴保***有效稳定节电运行。此外，通过在所述设备箱内安装固态去耦合器芯，优选的，是在所有电动阀接地线的设备箱中均安装固态去耦合器芯，从而可以消除设备箱的接地端子与机坪接地***联结对电动阀及管道保护电位产生的影响，确保航油供油管道不受地铁杂散电流和接地泄漏电流的影响，并确保管道防腐和保护效果不受电磁干扰的影响，使得阴极保护***有效节能运行，供油管道电位稳定运行在-0.85～-1.2V之间。
附图说明
图1为本实施例中的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法的流程图；
图2为本实施例中的防爆固态去耦合器接地***的示意图；
图3为本实施例中的固态去耦合芯的结构示意图；
图4为本实施例中的绝缘接头与电缆钢管的连接示意图。
其中，1-防爆固态去耦合器；2-阀井接地极；3-机坪接地***；4-接地扁钢带；5-母线绝缘子；6-固态去耦合器芯；7-绝缘接头。
具体实施方式
为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-4所示，第一方面，本实施例提供一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，包括但不限于步骤S101～S105实现：
步骤S101.将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极2等电位联结，并将所述阀井接地极2通过电缆钢管与机坪接地***3连接，其中，所述阀井接地极2电阻≤1Ω；
其中，需要说明的是，所述阀井通常采用钢筋混凝土结构，其最外层由10mm钢板焊接而成，其中，电气仪表设备的4～6根DN50电缆钢管与该钢板密封焊接，钢板外是三布六油防锈层与大地形成绝缘，因此，需要将阀井的钢筋及外衬钢板进行接地，即将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极2等电位联结。
其中，需要说明的是，所述阀井的接地电阻值是通过下述的防爆固态去耦合器1一端接地，另一进线端对所述接地电阻值进行测试所得，测量结果为接地电阻值≤1Ω，满足规范设计要求。
作为一种实际应用，在阀井安装固态耦合器后，其实测接地电阻值如下：
步骤S102.在电气仪表设备的电缆钢管上安装绝缘接头7，以使电缆钢管与所述机坪接地***3隔离，其中，所述电气仪表设备安装在供油管道上；
其中，需要说明的是，优选的，所述电气仪表设备包括但不限于电动阀、压力变送器和液位开关，所述电缆钢管为DN50电缆钢管，所述绝缘接头7为高压防爆绝缘接头7，所述电缆钢管与所述绝缘接头7螺纹连接，以使电缆钢管与所述机坪接地***3隔离。
步骤S103.在阀井内安装接地扁钢带4，并通过母线绝缘子5支撑所述接地扁钢带5使其与阀井混凝土绝缘；
步骤S104.将所述接地扁钢带4分别与防爆固态去耦合器1的一端以及所述电气仪表设备的接地线连接，并将所述防爆固态去耦合器1的另一端与所述阀井接地极2连接；
其中，需要说明的是，优选的，所述防爆固态去耦合器1的型号为BX SSD/EX-L100；具体的，将所述接地扁钢带4的一端与电动阀、压力变送器和液位开关等仪表设备的交流故障电流和雷电流的接地线进行连接。
步骤S105.使所述防爆固态去耦合器1在供油管道电位小于阈值电位绝对值时隔离运行，在供油管道电位大于阈值电位绝对值时短路接地排流运行。
其中，需要说明的是，所述阈值电位优选为-2V/+2V，所述爆固态去耦合器的运行参数优选为阈值电位-2V/+2V，稳态电流50A，雷电流通过容量：100KA 20/80μs。具体的，所述防爆固态去耦合器1在供油管道电位小于l±2lV隔离运行，大于l±2lV立即切换短路模式运行，且这种运行方式可以进行无数次，从而将供油管道的电位限制在-2V～+2V之间，进而排除直击雷电流、感应雷电流和交流故障电流等强能量的干扰，有效满足电气仪表设备的防爆接地要求，且能保证管道绝缘及阴保***有效稳定节电运行。
在一种可能的设计中，所述方法还包括：
步骤S106.将所述电动阀的电源电缆进线连接至机坪地面的设备箱内，其中，所述设备箱的接线端子与所述机坪接地***3等电位联结；在所述设备箱内安装固态去耦合器芯6。
其中，需要说明的是，优选的，所述电动阀的电源电缆为四芯电缆，优选的，所述供油管道设有阴保恒电位仪***，所述阴保恒电位仪***使所述供油管道的电位运行在-0.85～-1.2V，由于所述设备箱的接线端子与所述机坪接地***3等电位联结时会对电动阀及管道保护电位产生一定影响，因此通过在所述设备箱内安装固态去耦合器芯6，优选的，所述固态去耦合器芯6的型号为JR-SSD+/-2V50/100A，阈值电位-2V/+2V，从而避免电动阀电力电缆的接地芯线所引起的接地泄漏电流及地铁杂散电流干扰对管道保***的影响。
基于上述公开的内容，本实施例通过将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极2等电位联结，并将阀井接地极2通过电缆钢管与机坪接地***3连接；然后在电气仪表设备的电缆钢管上安装绝缘接头7，以使电缆钢管与机坪接地***3隔离，其中，电气仪表设备安装在供油管道上；然后在阀井内安装接地扁钢带4，并通过母线绝缘子5支撑接地扁钢带4；然后将接地扁钢带4分别与防爆固态去耦合器1的一端以及电气仪表设备的接地线连接，并将防爆固态去耦合器1的另一端与阀井接地极2连接；其中，阀井测试的接地电阻表是通过防爆固态去耦合器1测试得到；使防爆固态去耦合器1在供油管道电位小于阈值电位绝对值时隔离运行，在供油管道电位大于阈值电位绝对值时短路运行，从而将供油管道的电位限制在阈值电位之间(例如-2V～+2V之间)，进而排除直击雷电流、感应雷电流和交流故障电流等强能量的干扰，有效满足电气仪表设备的防爆接地要求，且能保证管道绝缘及阴保***有效稳定节电运行。此外，通过在所述设备箱内安装固态去耦合器芯6，优选的，是在所有的设备箱中均安装固态去耦合器芯6，从而可以消除设备箱的接地端子与机坪接地***3联结对电动阀及管道保护电位产生的影响，确保航油供油管道不受地铁杂散电流和接地泄漏电流的影响，并确保管道防腐和保护效果不受电磁干扰的影响，使得阴极保护***有效节能运行，供油管道电位稳定运行在-0.85～-1.2V之间。
作为本实施例的一个实际应用，本实施例通过对阴保恒电位仪输出参数保护电位进行测试，可以得到本实施例的实际应用效果，具体如下：
表三 恒电位工作模式输出参数
表四 恒电位工作模式采集桩和测试桩保护电位测试
表五 恒电流工作模式输出参数
表六 恒电流工作模式采集桩和测试桩保护电位测试
表七 恒电位工作模式阀井内电动阀门电位测量
表八 恒电流工作模式阀井内电动阀门电位测量
如表三至表八所示，在采用本实例的方法进行防爆接地、交流故障接地和雷电流接地，以及在保障供油管道稳定绝缘运行时，阀井内电动阀和压力变送器外壳的接地线直接与井内经绝缘子上安装的接地扁钢带4连接与供油管道等电位，井内接地扁钢带4通过防爆固态耦合器与阀井接地极2连接，接地电阻通过固态去耦合器测量≤1Ω，当发生交流故障电流和/或雷电流时切换短路状态运行，有效的实现交流故障保护和雷击保护。将阀井内电动阀四芯电力电缆的接地线接至设备箱对供油管道保护电位存在一定影响，通过安装BXSSD/EX-L100 100KA 20/80ns固态去耦合器芯6来解决。
测试结果：由于FJ-09阀井内电动阀本体及供油管道电位没有达到要求，通过在机坪地面安装的设备箱内安装固态去耦合器接地电阻0.27Ω，恒电位仪输出电流减少1.5A，FJ-09阀井内电动阀本体及管道电位降低-0.23V达到-0.93V满足保护电位要求，阴极保护电位运行更加稳定，输出电压及输出电流减小节约电力能量，满足要求，故地面设备箱中电动阀电源接地线通过固态去耦合器接地实现要求的运行效果。
第二方面，本发明提供一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地***，包括：
阀井，所述阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极2等电位联结，所述阀井接地极2通过电缆钢管与机坪接地***3连接，其中，所述阀井接地极2电阻≤1Ω；
电气仪表设备，所述电气仪表设备的电缆钢管上安装有绝缘接头7，其中，所述电气仪表设备安装在供油管道上；
接地扁钢带4，所述接地扁钢带4安装在所述阀井内并通过母线绝缘子5得以支撑，且所述接地扁钢与电气仪表设备的接地线连接；
防爆固态去耦合器1，所述防爆固态去耦合器1的一端与所述接地扁钢带4连接，所述防爆固态去耦合器1的另一端与所述阀井接地极2连接；
其中，所述防爆固态去耦合器1设有阈值电位，当供油管道电位小于阈值电位绝对值时所述防爆固态去耦合器1隔离运行，当供油管道电位大于阈值电位绝对值时所述防爆固态去耦合器1短路运行。
在一种可能的设计中，所述***还包括：
固态去耦合器芯6，所述固态去耦合器芯6安装在机坪地面的设备箱中。
在一种可能的设计中，所述绝缘接头7为高压防爆绝缘接头7，所述高压防爆绝缘接头7与所述电缆钢管螺纹连接。
在一种可能的设计中，所述防爆固态去耦合器1的型号为BX SSD/EX-L100。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，其特征在于，包括：
将阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极等电位联结，并将所述阀井接地极通过电缆钢管与机坪接地***连接，其中，所述阀井接地极电阻≤1Ω；
在电气仪表设备的电缆钢管上安装绝缘接头，以使电缆钢管与所述机坪接地***隔离，其中，所述电气仪表设备安装在供油管道上；
在阀井内安装接地扁钢带，并通过母线绝缘子支撑所述接地扁钢带使其与阀井混凝土绝缘；
将所述接地扁钢带分别与防爆固态去耦合器的一端以及所述电气仪表设备的接地线连接，并将所述防爆固态去耦合器的另一端与所述阀井接地极连接；
使所述防爆固态去耦合器在供油管道电位小于阈值电位绝对值时隔离运行，并在供油管道电位大于阈值电位绝对值时短路接地排流运行。
2.根据权利要求1所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，其特征在于，所述电气仪表设备包括电动阀、压力变送器和/或液位开关。
3.根据权利要求2所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述电动阀的电源电缆进线连接至机坪地面的设备箱内，其中，所述设备箱的接线端子与所述机坪接地***等电位联结；
在所述设备箱内安装固态去耦合器芯。
4.根据权利要求1所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，其特征在于，所述阈值电位为±2V。
5.根据权利要求1所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，其特征在于，所述供油管道设有阴保恒电位仪***，所述阴保恒电位仪***使所述供油管道的电位运行在-0.85～-1.2V。
6.根据权利要求1所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地方法，其特征在于，所述防爆固态去耦合器的型号为BX SSD/EX-L100。
7.一种机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地***，其特征在于，包括：
阀井，所述阀井的钢筋及外衬钢板与阀井接地极等电位联结，所述阀井接地极与机坪接地***连接，其中，所述阀井接地极电阻≤1Ω；
电气仪表设备，所述电气仪表设备的电缆钢管上安装有绝缘接头，其中，所述电气仪表设备安装在供油管道上；
接地扁钢带，所述接地扁钢带安装在所述阀井内并通过母线绝缘子得以支撑，且所述接地扁钢与电气仪表设备的接地线连接；
防爆固态去耦合器，所述防爆固态去耦合器的一端与所述接地扁钢带连接，所述防爆固态去耦合器的另一端与所述阀井接地极连接；
其中，所述防爆固态去耦合器设有阈值电位，当供油管道电位小于阈值电位绝对值时所述防爆固态去耦合器隔离运行，当供油管道电位大于阈值电位绝对值时所述防爆固态去耦合器短路运行。
8.根据权利要求7所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地***，其特征在于，所述***还包括：
固态去耦合器芯，所述固态去耦合器芯安装在机坪地面的设备箱中。
9.根据权利要求7所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地***，其特征在于，所述绝缘接头为高压防爆绝缘接头，所述高压防爆绝缘接头与所述电缆钢管螺纹连接。
10.根据权利要求7所述的机坪阀井电气仪表阴保耦合器接地***，其特征在于，所述防爆固态去耦合器的型号为BX SSD/EX-L100。
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