浅谈油库电火花防护联动系统

浅谈油库电火花防护联动系统

摘要：通过在多个油库的防护设计施工实践，在原有油库电火花防护措施基础上进行了优化升级，设计出了更加有利于油库安全的电火花防护联动系统，此技术在国内目前处于领先水平，旨在提高防护系统性能稳定、安全可靠。

关键词：油库；安全；联动系统

引言

为了装卸油方便，我国铁路附近的油库常设有专用线。在电气化铁路铁路区段，部分油库专用线也采用了电气牵引，在库区内油鹤管和储油管道相连，这样正线钢轨受接触网的感性耦合及入地电流的影响，会对周围大地产生电位差,库区内的管道上同样也会产生对地电位，虽不致产生对人身及设备有危险的高电压，但有产生火花的潜在危险。

库区专用线一般很短，而且逐渐远离正线钢轨，所以专用线钢轨的电位主要是由正线钢轨电位、电流的传导分引起的。

专用线任一点电位、电流：

一、库区内地下管道对地电位：

当管道与正线钢轨平行时

式中Ii ——入地电流；

——大地电阻率(M);

——“管道—大地”回路传播常数（1/km）;

——钢轨屏蔽系数。

当管道与正线钢轨垂直交越时

式中、为特殊函数，当<0.1时，

当管道与正线钢轨无平行又无垂直交越时

式中特殊函数

由于铁路正线及专用线电气化接触网-钢轨回路中机车牵引电流的影响，在库区内，钢轨和鹤管的对地电位不同，在装卸油时，如果鹤管与油罐车点接触,即产生电火花。要消除库区内产生电火花的隐患，就要采取措施阻止钢轨电流流入库区，同时降低钢轨及管道间的电位差，并尽量使二者处于等电位。

原有的油库电火花防护措施主要包括：绝缘隔离、排流接地、均压装置、回流开关及报警装置四个部分组成。其中绝缘隔离在可传导电流的钢轨及金属管道上，用来阻断传导电流流向油库的作业区、储油区；排流接地即为通过接地装置，降低排流点的接地电阻，将电流排入大地，使排流点的电位下降；均压装置是使专用线与鹤管间呈等电位状态，消除二者之间的电位差，直接避免电火花的产生；回流开关箱设在钢轨绝缘处，当电力机车进入库区时，回流开关闭合短路钢轨绝缘，保障钢轨回流的畅通，当电力机车退出库区时，回流开关断开，阻止钢轨电流流入库区；报警器是监视显示作业区内钢轨鹤管间电位是否超限（0.7V）。

二、原有的防护措施经过二十多年在油库的使用，近期发现几个弊病：

1. 回流开关箱的闭合、断开状态在开关箱外部没有任何信号表示，机车易在开关箱未闭合情况下误入库区。

图1.开关箱闭合状态

图2.开关箱未闭合状态

2.一旦机车在回流开关未闭合状态下误入库区，回流开关两端将存在高压，由于原有回流开关箱抗压等级不够，接线端子暴露在开关箱外造成锈蚀短路，此

高压将造成回流开关及绝缘的烧毁。

3.一旦机车在回流开关未闭合状态下误入库区，钢轨绝缘导致机车电流无法沿钢轨回流，迫使机车电流从大地回流，使库区地电位升高，库区内金属物体及管线间存在点位梯度，极易产生电火花，给油库安全带来极大的隐患。

图3. 某油库被烧毁的开关箱

4. 排流接地、均压等设施与钢轨连接采用机械连接，在恶劣的室外环境下，连接处会发生腐蚀，严重影响导电性能，极大的降低了设备原本的作用。

5. 装卸油站台上没有警示灯，不能明示装卸人员可否进行作业，易造成回流开关闭合状态下不允许装卸油作业时，装卸人员在作业区误操作。

针对上述问题，项目组科研人员对发生问题的油库进行多次现场勘测，设计出更加完善的新型油库电火花防护联动系统。

电火花防护联动系统由控制台、控制电路（控制电路采用电气集中的继电电路与计算机程序相结合的方式）、高耐压回流开关、信号机、油库作业警示灯、油气浓度报警器、电位报警器等组成。（见图3）

图4.油库电火花防护联动系统

5.采用《无焊接密封连接》工艺对排流接地、均压等设施与钢轨连接的防腐处理。此工艺经过特种工艺的操作方法，使其双勾式的工件牢牢的系在轨道中，该部件的牢固性、导电性都非常突出，采用螺母栓再加以紧固与配线连成一体。除性能良好外，该连接方式外观美观大方。

下面是油库防电火花联动系统在兰州军区某部队油库所设计安装的实例。

此油库库区地形比较简单，专用线在库区内分为两股道，中间仅一排鹤管。作业方式也比较简单，主要注意机车在专用线内不可进行装卸油作业。其联动连锁关系如下：

油库值班员收到机车作业通知→ 按下允许按钮→ 回流开关1、2反位（闭合、控制台回流开关复示器亮绿灯）；室外车信号机和控制台信号机复示器开放，点亮绿灯；控制台进路光带锁闭，亮白光带；警示灯闪红灯，禁止装卸油作业→各设备状态保持→油库值班员得到机车位于第一个回流开关以外后，按下禁止按钮→信号机亮红灯，警示灯灭灯，回流开关1、2恢复定位，控制台回流开关复示器定位（打开）状态，亮红灯→ 油库值班员确认后，通知可以进行油库作业。

油库值班员收到机车要求进入专用线调车通知→ 按下允许进入一区按钮→ 回流开关1反位（闭合、控制台回流开关复示器亮绿灯）；室外1区信号机和控制台信号机复示器开放，点亮绿灯；控制台1区进路光带锁闭，亮白光带；警示灯闪红灯，禁止装卸油作业→各设备状态保持→油库值班员得到机车位于第一个回流开关以外后，按下禁止按钮→信号机亮红灯，警示灯灭灯，回流开关1恢复定位，控制台回流开关复示器定位（打开）状态，亮红灯→ 油库值班员确认后，通知可以进行油库作业。

前端油气浓度/电压超标→油气浓度/电压报警主机报警→警示灯闪红灯→控制台上油气浓度/电压、报警复示灯亮红灯。

经过三年的运行，该油库的电火花防护措施尚无不良之处，今后项目组科研人员会对此油库进行跟踪完善。

三电火花防护系统具有以下创新点及先进性：

（1）通过系统有机集成，将回流开关、信号机、报警器依据机车进路、油料弹药仓库的收发作业融为一体，实现了整体自动连锁控制。

（2）经理论分析和试验验证，提出了回流开关真空接触器的耐压标准。

（3）采用无焊接密封连接新工艺用于均压钢轨的连接，提高了可靠性。

（4）加装计算机采集板，预留信息化接口，使整个系统具备了实时监测、数据存储、历史回放的功能。

（5）依据国家、铁路和军队的相关标准，对油气浓度、鹤管与钢轨之间电位差进行实时监测，增加了相关的报警警示系统，提高了作业的安全性。

四电火花防护系统在油库电火花防护中的必要性：

1、符合油库装卸油作业的要求

2、收发油作业时不进出车，进出车时不进行收发油作业，此逻辑关系靠系统给出声光提示。

3、保证了电火花防护设施的安全运行

结束语

此系统设备具有自我保护功能，消除了回流开关被击穿发生火灾的隐患。实际应用验证，电火花防护系统解决了既有系统的不足，提高了防护等级，确保系统性能的稳定和安全可靠。