随着科学技术的不断发展,各种先进的电子设备被广泛应用于石油行业,但电涌现象对石油仪器设备产生的威胁却未能得到足够的重视。石油仪器设备作为电子设备, 同样存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等缺点, 极易受到电涌现象的侵害。如果防护不当, 可导致数据错乱; 也可能导致芯片的直接损坏, 使设备发生故障, 中断运行; 还可能产生高压电涌使某些元件逐渐劣化, 缩短使用寿命。这种损伤会使设备经常产生故障,直到电路失效,性能下降。这些危害轻则会使设备工作失灵, 重则使设备永久损坏,严重时还会造成人员伤亡。因此,对石油仪器设备电涌防护技术的研究具有十分重要的意义。电涌产生原因,电涌, 又称浪涌, 是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动, 持续时间以百万分之一秒计。例如,在220 V 电路系统中瞬间5 000 V 或10 000 V的电压波动, 即为电涌或瞬态过电压。
电涌产生的原因有以下几种:如果雷电直接击中有外部防雷装置的建筑物,就会通过引雷装置传输雷电流入地; 或者直接击中建筑物顶部具有引雷作用的装置而放电(如室外天线, 卫星接收装置等)。第一种情况, 会使地电位抬升,有可能造成对电源线(低压架空线) 或数据线放电; 亦可能将一大部分雷电流通过保护接地线引入到建筑物内部装置和连接的设备上。而第二种情况则会直接将大部分高能雷电流引入到建筑物内的设备上。以上两种情况都会引起电涌现象,使得终端设备过流。感应雷及雷电波入侵雷云放电时, 通过对设备、线路或其他物体产生静电感应和电磁感应而引起的过电压称之为雷电感应或感应雷击。带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在架空明线上感应出被电场束缚的正电荷。雷云之间、雷云对地放电时, 云层中的负电荷在一瞬间消失了(严格说是大大减弱), 那么, 线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚, 在电势能的作用下, 这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击, 从而对电气设备产生不同程度的影响。雷击发生的交变电磁场, 其能量将感应于线路并最终作用到设备上(由于避雷针的存在,建筑物上落雷机会反倒增加,内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了),对用电设备造成极大危害。感应雷虽然没有直击雷猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多。据统计,80%雷击事故是由感应雷引起的。
石油仪器设备电涌防护是一项复杂的系统工程,必须将不同的防护措施综合使用, 同时必须注意各防雷保护器的配合。在电涌防护设计方面, 要用发展的眼光, 从高标准的角度出发, 遵循“ 整体防御、综合治理、多重保护” 的方针,通盘考虑, 避免由于电涌现象引起的人员伤亡和经济损失。另外, 如果能根据电涌过电压、过电流防护理论, 制订科学合理的试验方法, 对石油仪器设备的电涌防护能力进行定量分析,将会大大推进研究工作的深入。随着科学的不断进步,必将有许多新型仪器投入到实际生产过程中,这为电涌防护技术提出新的问题。因此,应该不断关注石油仪器设备电涌防护技术的研究, 它必将有更大的发展。