摘 要：油氣管道中所用的絕緣接頭是管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，絕緣接頭防爆測試箱質(zhì)量好壞對絕緣接頭的檢測及運(yùn)行有重要影響，本文針對測試箱存在的經(jīng)常打開帶來的密封不良、接線腐蝕等缺陷，從石油天然氣行業(yè)安全角度出發(fā)，提出了一種改進(jìn)的絕緣接頭防爆測試箱。通過改造，絕緣接頭防爆測試箱可以在不打開測試箱的情況下完成絕緣接頭的測試，改善了測試箱容易腐蝕生銹，接觸不良故障，同時(shí)有效提高測試效率，保證絕緣接頭運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：防爆測試箱 優(yōu)化改造 絕緣接頭

0 前言

油氣管道中所用的絕緣接頭是管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，管道的迅速增加導(dǎo)致絕緣接頭的使用量也大大增加。近年來，由于管道絕緣接頭發(fā)生泄漏、破損造成的事故也不斷增加，2006年11月1日某化工集團(tuán)公司氮肥分廠液氨輸送管道上的絕緣接頭處發(fā)生泄露，導(dǎo)致1人死亡，4人中毒住院治療[1]。2008年5月6日，某管道一座分輸站出站管道絕緣接頭發(fā)生漏氣事故，造成嚴(yán)重?fù)p失[2]；某輸氣管道接收站場竣工投產(chǎn)數(shù)十小時(shí)后發(fā)生爆炸火災(zāi)，后經(jīng)核查確認(rèn)，是天然氣進(jìn)站管道與站場內(nèi)鋼管之間相連接的絕緣接頭泄漏所致[3]；自2014年6月至2017年2月，僅中貴天然氣管道和中緬天然氣管道（國內(nèi)段）就陸續(xù)發(fā)生了10多處絕緣接頭泄漏事件[4]。

油氣管道絕緣接頭泄漏導(dǎo)致的事故對人身安全和自然環(huán)境造成巨大的危害，為減少絕緣接頭泄漏引起的事故，行業(yè)對絕緣接頭越來越重視，對絕緣接頭制造、安裝質(zhì)量要求不斷提高。絕緣接頭防爆測試箱是絕緣接頭的重要附屬設(shè)施，絕緣接頭防爆測試箱質(zhì)量好壞對絕緣接頭的檢測及運(yùn)行有重要影響，但其質(zhì)量往往被人們所忽視，實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常存在測試箱螺栓銹蝕無法打開，接線柱銹蝕導(dǎo)致接觸不良的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了絕緣接頭保護(hù)裝置的保護(hù)效果。

基于以上現(xiàn)狀，本文對從石油天然氣行業(yè)安全角度出發(fā)，提出了一種改進(jìn)的絕緣接頭防爆測試箱，對絕緣接頭防爆測試箱進(jìn)行合理改造，并提出安裝要求。

1 絕緣接頭測試箱改造的必要性

絕緣接頭實(shí)現(xiàn)了長輸干線與場站的電絕緣，有效的保障了干線陰極保護(hù)的可行性、有效性。為監(jiān)測絕緣接頭有效性，需定期對其進(jìn)行檢測。檢測中經(jīng)常性的拆除絕緣接頭測試箱接線對操作帶來了不便，加速了構(gòu)件的損壞，甚至引發(fā)安全事故。絕緣接頭防爆測試箱是絕緣接頭的重要附屬設(shè)施，主要安裝在分輸站或者閥室等重要的場所中。為監(jiān)測絕緣接頭有效性，需定期對其進(jìn)行檢測。檢測時(shí)需要擰開螺栓打開箱蓋，分別斷開與絕緣接頭兩端連接的保護(hù)裝置，然后用儀器逐個(gè)測試每根電纜線，綜合判斷絕緣接頭及其保護(hù)裝置的性能。由于測試箱經(jīng)常打開會(huì)導(dǎo)致箱體密封性減弱，帶入水汽到箱體內(nèi)，容易造成測試箱腐蝕，同時(shí)經(jīng)常斷開連接線也會(huì)造成接觸不良等故障。接觸不良可能導(dǎo)致雷擊中引線出現(xiàn)燒蝕、放電、絕緣接頭引雷失敗而損壞。絕緣接頭及其保護(hù)裝置的測試箱在正常運(yùn)行或預(yù)期故障條件下不是點(diǎn)燃源。但如果測試箱腐蝕或接觸不良，在雷擊或者故障電流的情況下，甚至可能形成點(diǎn)燃源，此時(shí)絕緣接頭如果泄漏，就會(huì)造成爆炸或爆燃事故。因此，測試時(shí)需打開測試箱進(jìn)行操作對于油氣管網(wǎng)來說存在安全隱患，有必要對現(xiàn)有的絕緣接頭及其保護(hù)裝置測試箱進(jìn)行合理改造，以克服上述缺點(diǎn)，提高絕緣接頭安全性。

2 絕緣接頭測試箱改造

2.1 內(nèi)部接線設(shè)計(jì)及改造

為了克服現(xiàn)有絕緣接頭測試箱存在的經(jīng)常打開帶來的密封不良、接線腐蝕等缺陷。通過測試箱內(nèi)部接線設(shè)計(jì)及優(yōu)化改造，使其無需打開就能很方便的測試絕緣接頭及其保護(hù)裝置性能，以保持測試箱本體可靠密封，有效避免水汽進(jìn)入箱體內(nèi)部造成的銹蝕和連接線頻繁裝拆產(chǎn)生的接觸不良故障，使防爆測試箱更安全可靠。

測試箱外部構(gòu)造，測試箱的外部構(gòu)造主要包括箱蓋、防爆插銷、固定套管、多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)及工作開關(guān)等部件。

1.一號(hào)防爆插銷；2.箱蓋；3.一號(hào)固定套管；4.二號(hào)固定套管；5.二號(hào)防爆插銷；6.二號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)；7.一號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)；8、工作開關(guān)

測試箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)接線，測試箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括6個(gè)測試端、6個(gè)接線端、工作開關(guān)左通道、工作開關(guān)右通道、箱體等部件。

9.A測試端；10.B測試端；11.C測試端；12.D測試端；13.E測試端；14.F測試端；15.箱體；16.A接線端；17.B接線端；18.工作開關(guān)左通道；19.C接線端；20.D接線端；21.工作開關(guān)右通道；22.E接線端；23.F接線端

防爆測試箱體內(nèi)腔中設(shè)有兩組由三個(gè)接線端組成的接線端組，其中左接線端組的三個(gè)接線端分別為A接線端、B接線端以及C接線端，而A接線端、B接線端以及C接線端通過左固定套管支座穿線分別接絕緣接頭一端的管道電纜線、保護(hù)裝置與管道連線以及保護(hù)裝置電纜線，其中穿線處采用符合相應(yīng)的防爆等級(jí)要求技術(shù)處理。防爆測試箱上設(shè)有測試接口和多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)及工作開關(guān)，測試接口內(nèi)設(shè)有D測試端和E測試端及F測試端，且三者相互獨(dú)立，所述三個(gè)測試端和三個(gè)接線端各自通過電纜線接入一號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)一號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)在三個(gè)檔位切換時(shí)擇一導(dǎo)通A測試端與D接線端或B測試端與E接線端或C測試端與F接線端，并且當(dāng)工作開關(guān)閉合或斷開時(shí)B接線端與F接線端對應(yīng)導(dǎo)通或斷開。另一組右側(cè)的三個(gè)接線端組成的接線端組原理左側(cè)。絕緣接頭及其保護(hù)裝置測試時(shí)，先斷開工作開關(guān)，即斷開了絕緣接頭與保護(hù)器的連接，然后將一、二號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)至相應(yīng)的檔位。在測試接口接入相應(yīng)測試設(shè)備，就能方便的測試絕緣接頭以及保護(hù)器是性能。達(dá)到不需要打開測試箱就能完成測試工作的目的。

2.2 引入裝置選擇

隔爆型電氣設(shè)備的引入結(jié)構(gòu)分為直接引入（圖3）和間接引入（圖4）兩種方式，直接引入指的是從主體殼內(nèi)或與主體外殼互通的端子腔內(nèi)的連接裝置將電氣設(shè)備與外電路連接的方式，即電纜或?qū)Ь�采用接入主外殼內(nèi)的連接方式[5]。間接接入是通過一個(gè)單獨(dú)的終端箱體，電纜接線在該箱體上且只有電纜導(dǎo)線在此被端接，且該箱體內(nèi)不存在點(diǎn)火源。這個(gè)終端箱體可以提供Exd或Exe型式的防護(hù)，但卻與主要的箱體空腔分開，內(nèi)部的接線在連接此終端部分的設(shè)備內(nèi)側(cè)之前需穿過線屏障或線套。電纜進(jìn)線段處通常不再需要膠泥來密封電纜密封接頭，除非為了防止危險(xiǎn)氣體通過電纜內(nèi)部空隙滲入和氣體傳輸?shù)诫娎|另一端的風(fēng)險(xiǎn)。

直接引入結(jié)構(gòu)簡單，而且接線箱成本優(yōu)勢明顯，因此采用直接引入，但直接引入對于引入裝置要求較高。因?yàn)榻舆M(jìn)線到隔爆型箱體的電纜密封接頭必須保證整個(gè)箱體隔爆型“d”的整體防爆。

2.3 防爆認(rèn)證及標(biāo)準(zhǔn)選擇

防爆測試箱必須進(jìn)行防爆資質(zhì)認(rèn)證，全球防爆認(rèn)證大致有：歐盟的ATEX認(rèn)證，采用EN標(biāo)準(zhǔn)；國際電工委員的IECEX認(rèn)證，采用IEC標(biāo)準(zhǔn)；獨(dú)聯(lián)體地區(qū)如俄羅斯、哈薩克斯坦采用CU-012(TP．TC012/2011)防爆認(rèn)證，采用標(biāo)準(zhǔn)和IEC類似。亞洲如中國的防爆合格證、煤安認(rèn)證，日本的TIIS認(rèn)證內(nèi)容和IEC的要求絕大多數(shù)一致。北美地區(qū)的UL、FM等防爆認(rèn)證，主要采用NEC本地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。美國的NEC500的標(biāo)準(zhǔn)在危險(xiǎn)場所劃分，爆炸性氣體分類以及工作時(shí)設(shè)備表面最高溫度劃分與IEC 標(biāo)準(zhǔn)有著很大的區(qū)別，但NEC505采用的和IEC的標(biāo)準(zhǔn)基本一致，石油化工領(lǐng)域一般采用美國石油協(xié)會(huì)的APIRP500和APIRP505標(biāo)準(zhǔn)。

本防爆測試箱地處中國境內(nèi)，防爆認(rèn)證為中國的防爆合格證、煤安認(rèn)證。若以后此產(chǎn)品需要進(jìn)入國際市場則需要進(jìn)行國際上認(rèn)可的防爆認(rèn)證。

2.4 防爆測試箱外殼選擇

絕緣接頭及其保護(hù)裝置的測試箱使用中危險(xiǎn)氣體主要是天然氣，主要成分是甲烷以及少量的乙烷和丙烷，屬于IIB和IIA類危險(xiǎn)氣體，而防爆測試箱在正常運(yùn)行或預(yù)期故障條件下不是點(diǎn)燃源(EPL-Gb)，一般情況下，考慮到經(jīng)濟(jì)性和適用性，防爆測試箱外殼選用鋁合金壓鑄即可，若使用在腐蝕性較嚴(yán)重的環(huán)境中（如靠近海邊）宜選用不銹鋼材質(zhì)。

3 防爆測試箱安裝要求

防爆測試箱安裝時(shí)從埋地管線引入測試箱的電纜線，會(huì)隨著地面沉降而產(chǎn)生應(yīng)力傳遞到防爆測試箱接線格蘭及接線端子上，電纜張拉力同時(shí)破壞防爆測試箱密封。安裝時(shí)需要在穿線管中預(yù)留一定長度的電纜線，以防沉降產(chǎn)生應(yīng)力造成防爆測試箱安裝出現(xiàn)故障。

防爆測試箱安裝在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，對于工程建設(shè)單位來講，防爆測試箱安裝必須以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對方案改進(jìn)時(shí)必須在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)進(jìn)行，以滿足項(xiàng)目的防爆要求[6]。

4 應(yīng)用效果及推廣

通過絕緣接頭防爆測試箱使用效果顯示，完成一個(gè)絕緣接頭性能測試，若是采用傳統(tǒng)的測試箱，需要半小時(shí)，而采用改進(jìn)的防爆測試箱，僅僅需要10分鐘。很大程度的節(jié)省了人工成本，明顯的提高效率。防爆測試箱價(jià)格相對較貴，但是對于場站工藝區(qū)及閥室等重要場所，發(fā)生事故對人身安全和自然環(huán)境造成巨大危害的場所，推薦使用此款防爆絕緣接頭測試箱。

5 結(jié)論與展望

本文對絕緣接頭防爆測試箱的內(nèi)部接線進(jìn)行了優(yōu)化改造，同時(shí)對測試箱的引入裝置、防爆認(rèn)證及外殼的選擇進(jìn)行了探討，并提出了測試箱的安裝要求。通過防爆測試箱的改造，實(shí)現(xiàn)了在不打開測試箱的情況下完成絕緣接頭的測試，有效改善了測試箱容易腐蝕生銹的現(xiàn)狀，克服了傳統(tǒng)測試箱需要經(jīng)常打開帶來的密封不良、接線故障等缺陷。