一种油气管道的雷电过电压防护方法和装置

本发明涉及雷电过电压防护，具体为一种油气管道的雷电过电压防护方法和装置。

背景技术：

1、埋地油气管道的附近地面或裸露出地面的部分容易遭受雷击，引起油气管道上存在雷电过电压，油气管道绝缘3-pe层易在雷电过电压下发生击穿失效事故，因此，油气管道上都会布置防雷装置。传统的防雷装置是通过氧化锌电阻将油气管道金属部分与接地体相连，氧化锌电阻平时呈现高电阻状态，在管道雷电过电压下呈现低阻状态，将雷电过电压限制在较低的水平。

2、近年来，远距离、大容量直流输电工程和输气、输油管道工程都迅速发展。我国土地资源紧张，直流输电工程接地极与埋地金属管道在很多地方相距很近，天然气金属管道不可避免的要受到直流接地极入地电流的影响。当直流输电系统一极故障或检修时，直流输电系统将暂时采用单极大地回线运行方式。在直流输电系统单极大地回线运行方式下，直流接地极会向土壤中注入电流，将会导致附近土壤电位的变化。当附近土壤中埋设有金属管道时，直流接地极入地电流将会在管道上产生感应电位，造成管道与近地土壤存在电位差，从而造成管道管地电位差过大，最高可达几百伏，且管道的电位提升速度快。

3、氧化锌电阻会在较大的管地电位差下呈现较低的电阻状态，导致大量直流接地极入地电流通过氧化锌电阻流入大地，氧化锌电阻有较好的暂态通流能力，泄放雷电流，但持续通流能力非常弱，泄放直流电流。在直流接地极入地电流作用下，大量氧化锌电阻热容量超标，防雷装置损坏故障率非常高，为此我们提出了油气管道的雷电过电压防护方法和装置。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种油气管道的雷电过电压防护方法和装置，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种油气管道的雷电过电压防护装置，包括金属管道，金属管道的外侧包裹有绝缘层，金属管道的通过导线连接有监测和保护装置，监测和保护装置通过金属导线连接有防雷装置。

5、优选的，监测和保护装置包括电流传感器、计时器以及可控开关，电流传感器以及计时器均与可控开关连接，且电流传感器以及计时器和连接金属管道的导线连接。

6、优选的，防雷装置包括密闭防爆绝缘外壳、绝缘材料以及氧化锌电阻，金属导线延伸到密闭防爆绝缘外壳的内部，氧化锌电阻安装在密闭防爆绝缘外壳的底部，绝缘材料设置在氧化锌电阻的上方，氧化锌电阻与大地相连。

7、优选的，绝缘材料为陶瓷或玻璃。

8、一种油气管道的雷电过电压防护方法，包括以下步骤：

9、第一步：当有雷电过电压作用于金属管道时，绝缘材料被击穿，氧化锌电阻导通泄放雷电流，当雷电过电压消除后，绝缘材料恢复绝缘状态，氧化锌电阻与金属管道断开连接；

10、第二步：金属管道正常运行时，氧化锌电阻与金属管道通过绝缘材料阻隔，当有直流接地极入地电流造成较大的管地过电压时，由于管地过电压远小于绝缘材料的闪络电压，无法击穿绝缘材料，以氧化锌电阻不会流过直流入地电流。

11、优选的，当氧化锌电阻过热故障后电阻降为非常小，雷电过电压击穿绝缘间隙后，金属管道通过氧化锌电阻接地，此时氧化锌电阻很小，已损坏，雷电流非常的大，通过电流传感器和计时器可以测量电流和持续时间，超过设定值，可控开关断开，雷电流可以通过其他正常的防雷装置泄放电流，同时，通过可控开关断开状态显示出带有绝缘间隙的防雷装置故障。

12、(三)有益效果

13、与现有技术相比，本发明提供了一种油气管道的雷电过电压防护方法和装置，具备以下有益效果：

14、1、该油气管道的雷电过电压防护方法和装置，不仅可以有效的泄放管道雷电过电压，而且也能够在直流入地电流管地过电压作用时将氧化锌电阻退出运行，保障氧化锌电阻的安全性。

15、2、该油气管道的雷电过电压防护方法和装置，以沿面绝缘距离来设定间隙击穿电压，相比于纯空气间隙的击穿电压，沿面击穿电压更稳定分散性小，有利于减少误动作。

16、3、该油气管道的雷电过电压防护方法和装置，密闭防爆绝缘外壳，密闭主要是为了内部空气不受环境湿度影响，保障沿面击穿电压不会因湿度改变而变化；防爆主要是为了保障闪络击穿电弧不影响油气管道内部可燃气体的安全性，且防雷装置应与油气管道有较大的安全距离。

17、4、该油气管道的雷电过电压防护方法和装置，能有效提升氧化锌电阻的使用寿命，减少氧化锌失效概率。

18、5、该油气管道的雷电过电压防护方法和装置，带有绝缘间隙的防雷装置自带故障监测和保护功能，由电流测量装置、计时装置和开关构成，既可以保障管道处不会流过过大的电流，同时，也可以通过开关断开状态显示出带有绝缘间隙的防雷装置故障。

技术特征：

1.一种油气管道的雷电过电压防护装置，其特征在于，包括金属管道(1)，金属管道(1)的外侧包裹有绝缘层(2)，金属管道(1)的通过导线连接有监测和保护装置(3)，监测和保护装置(3)通过金属导线(8)连接有防雷装置。

2.根据权利要求1所述的一种油气管道的雷电过电压防护装置，其特征在于：所述监测和保护装置(3)包括电流传感器(5)、计时器(6)以及可控开关(7)，电流传感器(5)以及计时器(6)均与可控开关(7)连接，且电流传感器(5)以及计时器(6)和连接金属管道(1)的导线连接。

3.根据权利要求1所述的一种油气管道的雷电过电压防护装置，其特征在于：所述防雷装置(4)包括密闭防爆绝缘外壳(9)、绝缘材料(10)以及氧化锌电阻(11)，金属导线(8)延伸到密闭防爆绝缘外壳(9)的内部，氧化锌电阻(11)安装在密闭防爆绝缘外壳(9)的底部，绝缘材料(10)设置在氧化锌电阻(11)的上方。

4.根据权利要求3所述的一种油气管道的雷电过电压防护装置，其特征在于：所述绝缘材料(10)为陶瓷或玻璃。

5.一种油气管道的雷电过电压防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种油气管道的雷电过电压防护方法，其特征在于：当氧化锌电阻(11)过热故障后电阻降为非常小，雷电过电压击穿绝缘间隙后，金属管道(1)通过氧化锌电阻(11)接地，此时氧化锌电阻很小，已损坏，雷电流非常的大，通过电流传感器(5)和计时器(6)可以测量电流和持续时间，超过设定值，可控开关(7)断开，雷电流可以通过其他正常的防雷装置泄放电流，同时，通过可控开关(7)断开状态显示出带有绝缘间隙的防雷装置故障。

技术总结
本发明涉及雷电过电压防护技术领域，且公开了一种油气管道的雷电过电压防护装置，包括金属管道，金属管道的外侧包裹有绝缘层，金属管道的通过导线连接有监测和保护装置，监测和保护装置通过金属导线连接有防雷装置，该油气管道的雷电过电压防护方法和装置，不仅可以有效的泄放管道雷电过电压，而且也能够在直流入地电流管地过电压作用时将氧化锌电阻退出运行，保障氧化锌电阻的安全性。

技术研发人员：孟晓波,王晓刚,曹针洪,杨旭洋,彭凌西,张杰,杨平,王佳庆
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13