现代石油井场电气安全隐患简介

第四章　石油井场常见电气安全隐患

第一节　概　　述

本章内容是针对国内石油田钻井队的实际情况，结合钻探电气装备管理人员的经验进行总结，特别是针对各个油田的石油钻井队电气安全大检查情况，进行归纳整理。

第二节　防爆安全隐患及整改措施

一、防爆灯具

（一）灯具防爆位置不符合要求

振动筛处防爆灯不符合要求的情况，如图4-1和图4-2所示。根据API标准，振动筛周围1.5m以内，属于API一级1类区域，属于防爆级别最高的区域，而图中所用的增安（复合型防爆）型防爆灯具，比隔爆型、本安型防爆等级要差一级，因此不能用在这个区域。防爆标准降低，造成防爆安全隐患。

造成防爆标准降低的原因包括，井电厂家安装时灯具固定位置不合理，或者在使用中，现场人员没有将灯具的高度和方向调整至合理的位置。

图4-1（a）、（b）和（c）中，应升高防爆灯具，如果电缆长度不够，可更换电缆。图4-2中，灯具应升高至振动筛2号和除气器外形1.5m以上。

图4-2和图4-3中，灯具位置距离一体化除沙除泥器太近，小于1.5m，应拆掉重装。

如果在振动筛、除气器、清洁器和离心机处采用隔爆型白炽灯，功率太小，看不清筛布，功率太大（如选用200W），则有可能因温度过高造成新的安全隐患。

针对以上情况，川庆钻探工程公司最新规定，振动筛、除气器、清洁器、离心机处，不允许使用增安型防爆荧光灯，应采用隔爆型灯具（内装节能灯）。

图4-1　振动筛1号

图4-2　振动筛与除气器之间

图4-3　一体化除砂除泥器

（二）灯具外壳密封失效

防爆失效类型较多，主要有防爆灯具密封失效、防爆箱电缆引入装置密封失效、隔爆型防爆设备隔爆面因维修不良而失效等。

增安（复合）防爆灯具，即灯具内的行程开关为隔爆、镇流器为浇封型防爆。部分厂家为了节约成本，采用了普通的镇流器，造成灯具防爆性能降低。如果灯具密封失效，防爆性能基本没有。

如图4-4所示为振动筛处灯具防爆失效的情况。由于安装或调整位置不合理，加上灯具密封失效。在振动筛处有可燃气体且气体达到一定浓度时，灯具内一旦因振动造成灯管脚与灯具之间跳火时，就有可能发生爆炸事故！因此图中防爆灯具的位置和失效的情况，造成了重大安全隐患！

造成这种情况有多方面的原因，包括厂家安装位置不合理、现场人员搬动后位置调整不合理，如由于振动筛蒸汽过大，现场人员看不清筛布，因此将灯具靠近振动筛，灯具同时处于振动和蒸汽中，寿命大大缩短。

（三）灯具电缆引入密封失效

灯具的电缆引入应确保密封，才能使灯具达到防爆性能。在图4-5中，电缆引入带孔螺塞没有拧紧，造成电缆引入密封失效，造成灯具防爆失效。

图4-4　振动筛处灯具防爆失效

图4-5　灯具电缆引入密封不严

（四）中间接头不正确

如图4-6所示为电缆中间接头不正确的情况。

图4-6　中间接头方式不正确

二、防爆风扇开关

（一）带孔螺塞不正确

防爆风扇的防爆开关防爆失效的情况如图4-7所示。防爆设备电缆的引入，一般采取电缆引入或金属穿管引入。一般在订货时需要向厂家说明电缆引入类型，如果为金属穿管型，厂家为了保护丝扣，一般会在电缆引入丝扣上配上塑料护帽。如果为电缆引入式，厂家会在防爆设备电缆引入处装上金属带孔螺塞。图中防爆开关为电缆引入式，但却没有金属带孔螺栓，造成防爆开关的电缆密封因压紧不可靠，造成密封性能下降。

（二）电缆密封失效

由于电缆与密封圈不匹配，或者没有拧紧带孔螺塞，造成电缆引入装置密封处密封失效。

防爆风扇电缆密封失效，是一种常见的情况。由于防爆开关内电缆引入处密封圈内径远远大于电缆外径，而现场人员没有采取措施，即使拧紧带孔螺塞仍不能使密封圈密封电缆，因此造成防爆开关防爆失效。

三、振动筛控制箱

防爆箱电缆引入时，未采取正确的电缆固定方式，造成密封性能下降，导致安全隐患。如图4-8所示的振动筛防爆控制箱，一般应采取金属穿管式，电缆应通过防爆挠性管或金属穿管固定，但图中电缆直接穿入金属穿管式电缆引入装置，密封不可靠，有可能造成因密封失效而防爆失效。

图4-7　防爆风扇

图4-8　振动筛防爆控制箱电缆引入方式错误

四、磁力启动器

（一）隔爆失效

防爆磁力启动器防爆盖的固定螺栓数量必须全部上齐上紧，才能保证防爆性能。在图4-9中所示的防爆磁力启动器分两部分，上面为隔爆型控制腔，下面为增安型接线腔。图中隔爆腔盖的固定螺栓没有上齐，造成隔爆失效。而磁力启动一般都布置在API一级1类和2类区域，因此，造成防爆安全隐患。

图4-9　防爆磁力启动器

（二）电缆引入密封失效

防爆磁力启动器下腔为增安型接线腔，由于电缆引入为单孔，因此密封圈也为单孔，其结构决定了只能安装一根电缆，才能保证密封效果。如图4-10所示，两只磁力启动器下方的电缆引入装置都引入了两个电缆，电缆引入密封失效，造成防爆失效。

五、泥浆罐隔爆箱

（一）防爆合格证失效

防爆箱必须具有有效的防爆合格证，才能在现场使用。在防爆产品取证时，必须有确定的设计图纸和与图纸相符的样品，通过测试后才能获得防爆合格证。一旦取得防爆合格证后，厂家不能任意修改防爆产品。如果防爆箱的结构及尺寸与取证时的图纸不相符，防爆合格证立即失效。

如图4-11所示的防爆箱，结构已发生变化，与取证时的总装图不相符，其防爆合格证失效。

图4-10　磁力启动器电缆引入错误

图4-11　隔爆插接箱和控制箱

（二）插座无盖

隔爆接线箱位于泥浆罐两端的API一级2类防爆区域，接线箱下面为电缆防爆插座，根据隔爆箱取证规定，防爆插座在没有使用时，应将插座盖插上，确保密封。而如图4-12所示插座却没有盖上防爆盖，因插座与箱内相通，隔爆箱密封失效，造成隔爆箱防爆失效。同时，还有可能因插座带电，受潮时因绝缘性能下降，造成短路跳火，如果防爆区域内有足够浓度的可燃气体，将会直接引爆可燃气体。

（三）电缆引入密封失效

隔爆装置的原理是通过隔爆面排放内部的爆炸气体，实现减压降温。隔爆型接线箱和控制箱都有电缆引入装置，因此电缆引入装置必须可靠密封，才能保证防爆有效。为了进行电缆引入，接线箱在设计时都留有余量，对于没有进行电缆引入的装置，应在密封胶圈前或后端加入圆形盲板。而在图4-13中的电缆引入装置内，没有将垫圈换为盲板，由于胶圈只有一层很薄的工艺胶皮，因此在隔爆箱内发生爆炸时，不能起到减压降温的目的，因此应视为因密封失效而导致的防爆失效。

图4-12　隔爆接线箱防爆失效

图4-13　电缆引入密封失效

（四）箱体表面锈蚀严重

隔爆箱因允许内部发生爆炸，所以对其强度是有严格要求的，因而对箱体、箱盖的壁厚也是有要求的。如图4-14所示为1号罐前的隔爆接线箱，其箱体和箱盖表面已严重锈蚀，箱体强度达不到设计要求，造成防爆性能降低或失效。

（五）防爆插头结构破坏

防爆插头与电缆连接时，电缆应可靠地固定在防爆插头内，而且要求密封良好。这样才能保证无火花防爆插头的防爆性能。如图4-15所示，无火花防爆插头与电缆固定不可靠，造成无火花防爆插头防爆失效。

图4-14　防爆箱表面锈蚀严重

图4-15　防爆插件损坏

图4-16　穿线不正确

（六）穿线不正确

如图4-16所示防爆箱左侧上罐电缆穿管，无电缆保护装置，穿管尖口容易磨坏电缆护套，造成漏电故障。

六、搅拌器电动机

（一）隔爆接线盒盖螺栓不齐

如图4-17所示，泥浆罐搅拌器电机防爆接线盖缺紧固螺栓，防爆失效。应配齐并上紧接线箱盖螺栓。

图4-17　螺栓不齐

（二）隔爆结合面严重锈蚀

如图4-18所示为电动机隔爆结合面锈蚀。

图4-18　电动机隔爆结合面锈蚀

（三）电机接线盒盖隔爆结合面密封失效

电机接线盒盖隔爆面包括圆柱面和盖平面两个部分，如图4-19所示。如果这两个部分锈蚀严重，将会影响到防爆效果，即当接线箱内爆炸时影响气体的减压和降温效果。因此要求正确安装隔爆盖，保证隔爆间隙。

（四）电缆引入问题

电机电缆引入有穿线、穿管等多种形式，泥浆罐电机一般采取防爆挠性管对电缆进行保护。如图4-20（a）所示的防爆挠性管连接头螺纹已损坏，电缆已失去保护，应更换防爆挠性管与电机电缆引入装置的正确连接。如图4-20（b）所示的电动机电缆引入装置采用了穿管式，但未安装防爆挠性管，电机电缆在泥浆罐面上容易受到损坏，应尽快安装防爆挠性管。

图4-19　隔爆盖结合面密封失效

图4-20　电缆引入问题

七、远控房磁力启动器、接线盒及开关

（一）电缆引入数量不正确

远控房磁力启动器、接线盒和开关（如图4-21所示），均为单个电缆引入装置错误地引入了多根电缆，无法保证密封效果，因此无法保证这些防爆电气设备的防爆性能。整改方法是单个电缆引入装置只能引入单根电缆，电缆外径与电缆引入装置密封圈内径匹配，电缆引入装置压帽压紧等措施，确保电缆引入装置密封效果。

图4-21　电缆引入数量不正确

（二）备用电缆引入装置安装错误

远控房接线盒备用电缆装置如图4-22（a）、（b）所示，备用电缆引入装置内只安装有垫圈和橡胶密封圈。由于备用电缆引入装置不安装电缆，因此无法保证防爆接线盒的密封性能，当隔爆盒内可燃性气体爆炸时，高温高压气体会冲破橡胶密封圈的工艺胶皮，直接引爆外面的可燃气体。

具有设计经验的防爆厂家，在出厂时，会在电缆引入装置内安装垫圈和盲板，接线拆掉盲板，即可安装电缆。但是由于考虑到成本，绝大多数厂家未安装盲板，用户需要另购或加工盲板。由于安装人员缺乏这方面的知识，在电缆引入装置不接电缆时，没有考虑安装盲板，造成防爆安装隐患。

全国防爆标准化委员会正在修订的GB 3836.2—2000标准中，已针对盲板厚度不够，容易锈穿的缺点，设计了堵柱。要求备用电缆引入装置安装堵柱，确保防爆性能。

图4-22　电缆引入装置问题

（三）电缆引入压帽问题(www.xing528.com)

如图4-22（c）、（d）所示，电缆引入装置的塑料压帽，是厂家为了保护引入装置内螺纹而设计的，而在穿管使用时，应拆掉塑料压帽，进行穿管安装。但作为备用电缆引入装置，要确保压帽紧压密封堵柱，确保密封有效，必须更换为金属压帽。最好的办法就是在订货时指定采用金属压帽。

八、油泵房

（一）电缆引入数量不正确

如图4-23所示，单个电缆引入装置引入了多根电缆，因此无法保证防爆电气设备的密封效果。整改方法是将电缆引入根数改为一根。

图4-23　电缆引入数量问题

（二）防爆白炽灯接线严重错误

如图4-24所示，防爆白炽灯无电缆引入装置，仍进行接线，无法保证密封效果。

图4-24　接线错误

（三）中间接头不正确

按照GB 3836.15－2000标准要求，防爆区域内，不宜有中间接头（如图4-25所示）。如有中间接头，应采取正确的绝缘和防潮处理。具体方法有防爆接线盒、环氧树脂进行密封、加热缩管进行保护。

（四）磁力启动器密封失效

油泵房内的磁力启动器安全隐患如图4-26所示，图（a）中压帽未压紧，不能保证密封效果；图（b）中电缆外径与电缆引入装置密封圈内径不匹配，造成压帽无法压紧，电缆松动，有密封失效的问题。

图4-25　中间接头

图4-26　磁力启动防爆安全隐患

（五）电缆引入形式不正确

如图4-27所示水泵电缆连接方式为穿线式，但电机电缆引入装置采用了穿管式，电缆没有得到有效保护，当受到机械损伤，绝缘护套有可能损坏，造成漏电安全隐患。

九、钻台磁力启动器

磁力启动器电缆引入装置压帽未上紧，如图4-28所示，或电缆引入密封圈内径与电缆外径尺寸不匹配，电缆引入密封失效。整改方法，将电缆外径与密封圈内径尺寸匹配，旋紧压帽。旋紧压帽后，电缆不能松动。

图4-27　水泵电缆引入形式错误

图4-28　磁力启动器安全隐患

十、自动送钻电机

如图4-29所示，送钻电机接线箱备用电缆引入装置内未装堵柱，造成防爆安全隐患。整改方法是安装堵柱。

十一、钻台视频分线盒电缆引入数量不正确

如图4-30所示，单个电缆引入装置引入了两根电缆，隔爆接线箱防爆失效。整改方法是将引入数量减为一根。

图4-29　辅助电动机安全隐患

图4-30　视频分线盒安全隐患

十二、发电房

如图4-31所示，防爆分线盒电缆引入装置未装压帽，密封失效。整改方法是安装压帽，保证密封，不能穿管处，应采用防爆挠性管进行敷设。

十三、钻台液压站配电箱

如图4-32所示，防爆区域内采取了非防爆电气控制箱。整改方法是更换为防爆电气控制箱。

图4-31　平盖分线盒电缆引入

图4-32　液压站电控箱

十四、电磁刹车灯

如图4-33所示，钻台上采用了非防爆信号灯，如采用LED发光二极管代替防爆灯具，不符合防爆要求。整改方法是更换为防爆信号灯。

十五、钻井参数仪

如图4-34（a）所示的钻井参数采集箱采用了非防爆插接件，整改方法是更换防爆插接件。图4-34（b）所示的变送器电缆采用了中间接头，整改方法一是更换电缆，方法二是对中间接头进行整改防爆处理，处理方法是用环氧树脂密封接头，用热缩管代替橡胶护套。

图4-33　电磁刹车电压指示灯

图4-34　钻井参数仪采集箱

十六、综合录井仪插件

如图4-35所示，录井接头箱上所有插接均不防爆，整改方法是更换为防爆插接件。

十七、数字化高度仪

如图4-36所示，数字化高度仪面板上只有Ex防爆标志，铭牌上无防爆类型、气体组别、温度组别、外壳防护等级和防爆合格证编号。整改措施是在铭牌上增加以上内容。

图4-35　录井接头箱插接件

图4-36　数码防碰装置

十八、泥浆罐

如图4-37（a）、（b）所示泥浆罐外侧电缆中间接头不符合防爆要求，应更换电缆或对中间接头进行处理。如图4-37（c）、（d）所示电机电缆引入结构为穿管式，但却未安装防爆挠性管，电缆容易受到机械伤害。整改方法是安装防爆挠性管。图4-37（d）所示防爆按钮开关电缆引入松动，密封失效。整改方法是旋紧压帽，确保密封可靠。

图4-37　泥浆罐安全隐患

十九、钻台、底座

如图4-38所示，钻台电缆的中间接头未进行处理，不符合防爆要求。整改方法一是更换电缆，整改方法二是对中间接头进行处理，即用环氧树脂进行密封，用热缩管做护套。

如图4-39所示为钻台底座的抽水泵，电动机电缆引入松动，密封失效。整改方法是设计时选用穿线型电缆引入装置，安装时将电缆外径与电缆引入装置密封圈匹配，压紧，确保电缆密封效果。

电缆敷设时，应防止机械损伤电缆护套。

图4-38　钻台电缆的中间接头

二十、电磁涡流刹车

如图4-40所示为电磁涡流刹车接线箱，图中接线箱为隔爆型，但却被错误地用粘胶带将隔爆面密封住，导致隔爆箱内可燃气体爆炸时无法有效地泄压，即对箱内爆炸气体降压减压，破坏了防爆性能。整改方法是保持隔爆接线箱的完好状态，正确维护隔爆结合面。

图4-39　钻台底座抽水泵

图4-40　电磁涡流刹车

图4-41　前场磁力启动器

二十一、前场

如图4-41所示，井场前场电动绞车磁力启动器接线方式不对，拆装时应拆开接线盖，直接取出电缆，不能在外面接线。外面接线的中间插头除了不能满足防爆要求外，还有可能因绝缘处理不当造成电气安全事故。整改方式，将电缆直接接入磁力启动器接线箱内。

第三节　电气保护安全隐患

一、保护接零

井场保护接零不通，造成电气设备相碰壳时，电气保护回路因电阻过大不能跳闸，设备长期带电。整改措施是，正确安装井场总等位联结电缆，检查接零保护电缆，定期进行电气保护试验，确保电气保护有效。

二、搅拌器电机接线安全隐患

如图4-42所示为泥浆罐搅拌器电机接线腔内结构，一是电动机接线腔内缺少接线柱，导致电机主腔与接线腔相通，防爆性能下降。二是保护接零导线未接，当相线碰壳时，由于无法形成保护回路，或者保护回路电阻过大，保护断路器无法跳闸，电机有可能长期带电，形成电气保护安全隐患。

图4-42　搅拌器电机接线腔

第四节　总等电位联结及接地

一、接地引下线与接地体连接错误

如图4-43所示为发电房接地，由于第一根接地体埋入地下，无法进行接地电阻检测，因此安装人员用一根薄铁片将接地体引出地面，然后与引下线连接，由于铁片较薄，且容易锈蚀，因此造成钻机电气系统接地不可靠。

图4-43　接地连接错误

二、总等电位联结不可靠

VFD/MCC房总等电位联结不可靠，如图4-44所示。由于多根等电位电缆连接在单个接地螺栓上，造成接地效果不可靠。整改方法是增加接地螺栓数量，保证总等电位电缆可靠联结。

图4-44　总等电位联结不可靠

第五节　防雷安全隐患

一、井架二层台工业电视电缆敷设错误

如图4-45所示为井架二层台电缆敷设。根据法兰第笼效应，将工业电视电缆敷设在井架笼梯内时，笼梯可对雷击起到一定的屏蔽作用。图中电缆敷设在笼梯外侧，当雷击井架时受到感应过电压导致电缆两头的设备（摄像头和工业电视解码器）损坏。

二、交流电源防雷箱安装不当

如图4-46所示，为综合录井房内的交流电源防雷箱。防雷箱上方为木板结构。当防雷箱使用到一定程度后，压敏电阻漏电流会有所增加，当漏电流达到一定程度后，有可能失火，防雷箱上方的木板结构就会形成防火安全隐患。

整改方法是改变防雷箱安装位置，在防火的前提下进行防雷。

图4-45　工业电视电缆敷设错误

图4-46　交流电源防雷箱安装不当

三、会议室办公设备未接到防雷插座

如图4-47所示为安装了防雷箱的钻井队会议室，图4-47（a）和图4-47（b）分别为会议室两端。在图4-47（a）端的打印机、电脑等电源均连接在防雷插座，而图4-47（b）端的传真机和无线传真设备的电源却没有连接在防雷插座上，因此图4-47（b）中的办公设备仍容易在雷击时被损坏。整改方法是将图4-47（b）中办公设备电源统一连接到防雷插座上。

图4-47　钻井队会议室办公设备防雷①交流电源防雷箱　②防雷插座