自检型浪涌保护器在RTU阀室仪表控制回路中的应用

自检型浪涌保护器在RTU阀室仪表控制回路中的应用

李怡心

中国石油天然气股份有限公司管道郑州输油气分公司河南省郑州市450008

摘要：输油管道沿线设置的RTU阀室安装多种仪表检测管道中油品的工艺参数。夏季雷雨季节带来的大电流频繁冲击阀室的仪表控制回路，导致回路中的浪涌保护器和保险故障，甚至损坏仪表自动化设备，同时增加了维护设备的各项成本费用。在仪表控制回路中安装串联型带自检功能的浪涌保护器，当电涌电压通过串联式SPD时被降压、限流并钳制在安全范围内以后才能到达被保护设备，减少了设备故障率和维护成本，同时，运行人员结合自检功能可以预判浪涌保护器的失效趋势，提前主动做好设备维护工作。

关键词：RTU阀室；仪表；雷击；浪涌保护器

一、RTU阀室仪表设备工作现状简介

RTU阀室的主要仪表设备包括压力变送器、温度变送器和电液执行机构，其功能在于实时检测阀室管道中油品压力、温度等工艺参数，以及在管道出现异常工况时，紧急关闭干线，停止油品输送。同时，各仪表数值和电液执行机构运行状态实时上传至北京油气调控中心。

在仪表的控制回路中安装电源保险和浪涌保护器，现场仪表接线侧并联安装浪涌保护器，主要防止回路中出现大电流冲击RTU设备。

二、RTU阀室仪表控制回路防雷击的必要性

位于南方地区的RTU阀室，夏季雷雨天气多，雷击带来的大电流频繁冲击阀室仪表控制回路，导致回路中的浪涌保护器和电源保险多次出现故障，致使阀室上传至北京油气调控中心的SCADA数据中断，严重影响调度对阀室数据的实时监控，同时也增加了管道调控的风险。SCADA数据中断之后，阀室处于失控状态，维护人员必须立即前往阀室处理故障，长此以往，维护人员疲于奔命，在人力和车辆等方面无形中增加了维护成本，也增加车辆在雨天行驶中的风险。

三、RTU阀室雷击原因分析

1、阀室建筑物遭到雷击时，建筑物以及阀室地网电势上升得过高，导致信号或电源线路上的静电感应现象严重，容易造成信号电路上的电子设备的绝缘被破坏。

2、管道由于外因产生浪涌，浪涌延管道传输向阀室的地网放电，导致信号或电源电缆的两端存在较大的电势差，容易造成信号电路上的电子设备遭到雷击。

3、由于工程应用原因，RTU卡件的隔离性能被破坏，丧失了RTU系统AI型I/O通道功能安全要求——路路隔离。同时RTU卡件的隔离强度偏低，无法满足仪表控制回路防雷实际需求。

四、现场在用浪涌保护器缺陷分析

1、运行人员不能快速地获知浪涌保护器的工作状态，运行过程中已经失效地浪涌保护器，从外观状态上被误认为完好，并继续使用，遭当阀室地区出现雷雨天气，浪涌保护器的保护功能失效，直接导致现场的仪表设备和RTU机柜自动化设备故障。

2、浪涌保护器故障导致数据中断后，运行人员到现场紧急开展故障处理，故障处理时间受外界多种因素制约而被延长，致使运行维护工作很被动。

3、浪涌保护器选型错误使用了不合理的方案，人为地增加了不安全因数。例如：RTU机柜信号回路中使用并联式浪涌保护器，室外仪表电源线路上使用并联式浪涌保护器。

五、带自检功能的串联型浪涌保护器功能介绍

1、串联型和并联型工作原理比对

串联型采用二级串联式结构，级间保护采用了电阻。电涌电压通过串联式SPD时被降压、限流并钳制在安全范围内以后才能到达被保护设备。

并联型采用二级结构，但级间无保护，实为一级保护。并联式电路中，电涌电压会直接作用于被保护设备，在SPD动作后才能被泄放，被保护设备需要承受短时电涌冲击。

结果：串联型SPD可以得到更好的保护效果，并联型SPD保护效果较差。

2、自检型功能介绍

采用可插拔式设计，浪涌保护模块可方便地拔出以便测试或更换，浪涌保护器在在失效、更换时不能影响系统工作，不中断信号。

浪涌保护器上有电源和防雷失效指示灯。电源指示灯为黄绿色，表示仪表控制回路中24VDC供电正常。防雷失效指示灯在浪涌保护器完好状态下为黄绿色，随着雷击次数和冲击电流的大小，颜色逐渐变化至橙色，直至红色，当变为红色时，则表示浪涌保护模块已经失效，需要更换备件。

现场安装的自检型浪涌保护器

结束语

采用自检型浪涌保护器，通过日常巡检维护，及时快速地获知浪涌保护器的工作状态，预判浪涌保护器失效趋势，可提前计划维护或维修方案，使得运行维护工作由被动升级为主动，降低应急维护的次数、提高了维护效率、提升了维护质量，最终降低运行维护成本。