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输油气场站及RTU阀室防雷接地系统电位差的减小和消除

文档作者：杜晓宾，吕国锋，张锋，王慧中，任锋文档来源：河南省气象灾害防御技术中心		更新日期： 2026年05月13日	点击数：
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2019 年第 3 期 Engineering Equipment and Materials | 工程设备与材料 | ·105·
输油气场站及RTU 阀室防雷接地系统电位差的减小和消除
杜晓宾，吕国锋，张 锋，王慧中，任 锋
（河南省气象灾害防御技术中心，河南 郑州 450003）
摘 要：输油气场站及RTU 阀室均地处空旷处，易并遭受雷击和过电压。且安装了液位检测系统、压力变送系统、自动
计量系统、压缩机系统、过滤器系统、火灾报警及自动灭火系统等信息设备，防雷安全尤其重要。本文详细地分析防雷
接地系统中不同接地形式、接地极布置方式产生不同电位差的机理，机房供配电系统中零- 地电位差产生的原因，并提
出减小或消除电位差的办法，达到最大限度的减少人身伤害和设备财产损失的目的。
关键词：输油气场站及RTU 阀室；电位差；过电压
中图分类号：TE97 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）03-0105-02
作者简介：杜晓宾（1972—），男，本科，工程师，研究方向:
气象灾害防御与防雷装置检测。
输油气场站及RTU 阀室中，为避免电气设备之间或
电气设备内各元件之间可能因承受较大的电位差而被击
穿，工作人员因同时触及不同电位的界面而遭受过电压，
采取不同形式共用接地系统和等电位联结减小电位差是
重要的方法和手段，对各电位差产生的原因及减小方法
进行分析如下。
1 输油气场站及RTU 阀室中电位差产生
1.1 接地装置的选择与电位差的大小的关系
各种接地装置利用直接埋入地中或水中的自然接地
极可减小电位差，自然接地极包括：不包括输送可燃或
有爆炸物质埋设在地下的管道、金属井管、与大地有可
靠连接的建筑物的金属结构、水工构筑物及其他坐落于
水或潮湿土壤环境的构筑物的金属管、桩、基础层钢筋网。
1.2 接地极相互间距离与电位差的大小的关系
两个接地电极，一个电极中过压过流，理论上另一
个接地极就不应该电位上升。要实现接地电极理想地完
全独立，距离趋向于无穷大，这在输油气场站及RTU 阀
室中受地域的限制无法实现。因电流I 产生的另一个电
极电位上升△ V 与两电极间距S 的关系，说明设备独立
接地时，必须采取大的间距，一般不采取独立接地（见
图1）。
图1 接地极布设示意图
1.3 输油气场站及RTU 阀室中使用共用接地的方法消
除电位差
采取独立接地且接地极间距离先对很小时存在电位
差，各设备和交流电源系统的接地是为了获得一个零电
位点，各系统分别接地，在雷击和过电压发生时，各系
统的接地点存在很大电位差。采用共用接地的各系统接
地极间不存电位差，各个接地电极并联，接地电阻更低，
利用建筑结构体，更能显示共用接地的优点（见图2）。
1.4 输油气场站及RTU 阀室中建筑物实施等电位联结
能够有效地消除电位差
但当建筑物内的电气设备及金属管道未进行等电位
联结时，由于雷电波及雷击电磁脉冲的作用会使得部分
设施电位升高形成了电位差，等电位联结的目的在于减
小各金属物与各系统之间的电位差（见图3）。
在局部范围设置多个等电位端子板，并联结到总等
电位端子箱可减小或最低程度消除电位差。
图2 输油管线等电位连接示意图
图3 线缆屏蔽管与建筑物等电位连接示意图
2 输油气场站及RTU 阀室中接地极布置方式与电
位差
共用接地系统中可根据接地极的布置方式分为外引式
接地极和环路式接地极。在条件允许的情况下，对于总控
机房接地网应充分利用建筑物柱筋采用环路式接地极。
2.1 外引式接地极产生的电位差大
如果采用外引式接地极，当有过电压泄入大地地网
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2019.03.050
·106· | 工程设备与材料 | Engineering Equipment and Materials 2019 年第 3 期
电位升高时，接地干线电位相应升高，地面和设备间存
在较大的电位差。
2.2 外缘闭合的接地网产生的电位差小
接地网外缘应闭合，各角为圆弧形，圆弧的半径应
大于临近的均压环间距的一半（见图4）。应敷设水平
均压带。
图4 闭合环路接地网示意图
2.3 建立等电位面消除电位差
在输油气场站及RTU 阀室中接地系统中，为保证地
网电压分布均匀，为电子设备提供稳定的接地，可在机
房中安装一个信号参考结构。这种网状栅格能够提供较
为均匀的电位分布，栅格架至少每隔1.8m 与地板进行
等电位连接。使用一条107mm2 的裸铜线，将整个信号
结构包围，并将此周围线缆与地板下的栅格架在每个交
接处作等电位连接。把带金属支架的活动地板、地板下
面的信号参考结构（SRS）栅格架、建筑物的钢筋结构
相连在一起构成一个等电位面。
3 零- 地电位差较大的原因分析
3.1 产生零- 地电位差较大的主要原因
（1）较大的电流存在于零线、PE 线中、电磁场感
应产生的干扰、接地电阻阻值不符合设备要求。为了降
低工作接地的接地电阻，宜采用铜作接地极，而PE 线
重复接地时，为节约费用，采用角钢作接地极，这时不
同材料会在土壤中呈现不同电位，从而造成电位差（见
表1）。
表1 不同材料的接地极和接地材料的使
用产生不同的零- 地电位差
元素符号电位/V
铁Fe -0.44
铜Cu +0.337
铝Al -1.66
锌Zn -0.763
（2）接地线长度。高频电子设备的接地线要求必
须小于λ/4（其中λ 为高频波的波长）。
（3）选用适配的UPS 减少电位差。依靠UPS 供电
的设备，其电源相对大地没有电位差，其金属外壳和工
作系统必须接地，且接地电阻必须符合设备和规范要求。
UPS 本身要求输出端不能接地，发生用电线路（或设备）
接地故障时，可用仪表仪器检查各点对地电位。选用适
配的UPS 对减小电位差至关重要，是减小电位差的有效
手段。
3.2 降低零- 地电位差的方法
可采用以下方法降低零- 地电位差。
（1）供电电源和设备可靠接地可降低零地电位差。
供电电源特别是UPS 电源相对大地没有电位差，其金属
外壳和工作系统公共点可直接接地，UPS 本身要求输出
不接地，如果（假如）把输出的其中一端接地，很有可
能会损坏UPS 电源
（2）结合采用以下方法降低零地电压：单相负荷
做出调整、对N 线采用重复接地、平衡分布有功功率和
无功功率、可调整不平衡电流功率因数补偿装置的安装、
加粗零线，减小导线阻抗、采用无流零线，设置中线断
电保护、降低谐波电流、电磁环境、降低接地电阻值。
（3）采取以下方法减小地线中的电流：加强相线
间绝缘、避免零- 地混接、地线分别重复接地，不得串
接和重复压接。有较大直流电流动的周边，应使地线对
大地绝缘，并单点接地。
（4）供配电系统中的重复接地宜和中性线接地宜
采用铜材料。
（5）使用合理线材以达到接地线导线两端不会产
生明显的电位差的目的。
（6）对于重要机房，应该采用功率因数大，谐波
少的UPS。
4 结束语
提倡在输油气场站和RTU 阀室中采用共用接地系
统，接地网应充分利用建筑物柱筋采用环路式接地极，
以减小电位差，防止电击和雷击电磁脉冲。为减小电位
差对机电设备的干扰，在设计油库接地系统时，可采用
信号参考结构以提供等电位面。输油气场站及RTU 阀
室中的机房供配电系统中零- 地电位差应控制在1V 以
下较为理想。
参考文献：
[1]GB 50169-2016, 电器装置安装工程接地装置及验收规范[S].
[2]GB 50650-2011, 石油化工装置防雷设计规范[S].

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