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，同時有效提高測試效率，保證絕緣接頭運行安全。
關鍵詞：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，造成嚴重損失[2]；某輸氣管道接收站場竣工投產(chǎn)數(shù)十小時后發(fā)生爆炸火災，后經(jīng)核查確認，是天然氣進站管道與站場內(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行有重要影響，但其質(zhì)量往往被人們所忽視，實際運行中經(jīng)常存在測試箱螺栓銹蝕無法打開，接線柱銹蝕導致接觸不良的現(xiàn)象，嚴重影響了絕緣接頭保護裝置的保護效果。
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)，提出了一種改進的絕緣接頭防爆測試箱，對絕緣接頭防爆測試箱進行合理改造，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的可行性、有效性。為監(jiān)測絕緣接頭有效性，需定期對其進行檢測。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，需定期對其進行檢測。檢測時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裝置，然后用儀器逐個測試每根電纜線，綜合判斷絕緣接頭及其保護裝置的性能。由于測試箱經(jīng)常打開會導致箱體密封性減弱，帶入水汽到箱體內(nèi)，容易造成測試箱腐蝕，同時經(jīng)常斷開連接線也會造成接觸不良等故障。接觸不良可能導致雷擊中引線出現(xiàn)燒蝕、放電、絕緣接頭引雷失敗而損壞。絕緣接頭及其保護裝置的測試箱在正常運行或預期故障條件下不是點燃源。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，甚至可能形成點燃源，此時絕緣接頭如果泄漏，就會造成爆炸或爆燃事故。因此，測試時需打開測試箱進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裝置測試箱進行合理改造，以克服上述缺點，提高絕緣接頭安全性。
2 絕緣接頭測試箱改造
2.1 內(nèi)部接線設計及改造
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)部接線設計及優(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裝置性能，以保持測試箱本體可靠密封，有效避免水汽進入箱體內(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。
測試箱外部構造，測試箱的外部構造主要包括箱蓋、防爆插銷、固定套管、多通道轉換開關及工作開關等部件。
1.一號防爆插銷；2.箱蓋；3.一號固定套管；4.二號固定套管；5.二號防爆插銷；6.二號多通道轉換開關；7.一號多通道轉換開關；8、工作開關
測試箱內(nèi)部結構接線，測試箱內(nèi)部結構包括6個測試端、6個接線端、工作開關左通道、工作開關右通道、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.工作開關左通道；19.C接線端；20.D接線端；21.工作開關右通道；22.E接線端；23.F接線端
防爆測試箱體內(nèi)腔中設有兩組由三個接線端組成的接線端組，其中左接線端組的三個接線端分別為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、保護裝置與管道連線以及保護裝置電纜線，其中穿線處采用符合相應的防爆等級要求技術處理。防爆測試箱上設有測試接口和多通道轉換開關及工作開關，測試接口內(nèi)設有D測試端和E測試端及F測試端，且三者相互獨立，所述三個測試端和三個接線端各自通過電纜線接入一號多通道轉換開關，當一號多通道轉換開關在三個檔位切換時擇一導通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，并且當工作開關閉合或斷開時B接線端與F接線端對應導通或斷開。另一組右側的三個接線端組成的接線端組原理左側。絕緣接頭及其保護裝置測試時，先斷開工作開關，即斷開了絕緣接頭與保護器的連接，然后將一、二號多通道轉換開關調(diào)至相應的檔位。在測試接口接入相應測試設備，就能方便的測試絕緣接頭以及保護器是性能。達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
隔爆型電氣設備的引入結構分為直接引入（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備與外電路連接的方式，即電纜或導線采用接入主外殼內(nèi)的連接方式[5]。間接接入是通過一個單獨的終端箱體，電纜接線在該箱體上且只有電纜導線在此被端接，且該箱體內(nèi)不存在點火源。這個終端箱體可以提供Exd或Exe型式的防護，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備內(nèi)側之前需穿過線屏障或線套。電纜進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|另一端的風險。
直接引入結構簡單，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。因為接進線到隔爆型箱體的電纜密封接頭必須保證整個箱體隔爆型“d”的整體防爆。
2.3 防爆認證及標準選擇
防爆測試箱必須進行防爆資質(zhì)認證，全球防爆認證大致有：歐盟的ATEX認證，采用EN標準；國際電工委員的IECEX認證，采用IEC標準；獨聯(lián)體地區(qū)如俄羅斯、哈薩克斯坦采用CU-012(TP．TC012/2011)防爆認證，采用標準和IEC類似。亞洲如中國的防爆合格證、煤安認證，日本的TIIS認證內(nèi)容和IEC的要求絕大多數(shù)一致。北美地區(qū)的UL、FM等防爆認證，主要采用NEC本地區(qū)的標準。美國的NEC500的標準在危險場所劃分，爆炸性氣體分類以及工作時設備表面最高溫度劃分與IEC 標準有著很大的區(qū)別，但NEC505采用的和IEC的標準基本一致，石油化工領域一般采用美國石油協(xié)會的APIRP500和APIRP505標準。
本防爆測試箱地處中國境內(nèi)，防爆認證為中國的防爆合格證、煤安認證。若以后此產(chǎn)品需要進入國際市場則需要進行國際上認可的防爆認證。
2.4 防爆測試箱外殼選擇
絕緣接頭及其保護裝置的測試箱使用中危險氣體主要是天然氣，主要成分是甲烷以及少量的乙烷和丙烷，屬于IIB和IIA類危險氣體，而防爆測試箱在正常運行或預期故障條件下不是點燃源(EPL-Gb)，一般情況下，考慮到經(jīng)濟性和適用性，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
防爆測試箱安裝時從埋地管線引入測試箱的電纜線，會隨著地面沉降而產(chǎn)生應力傳遞到防爆測試箱接線格蘭及接線端子上，電纜張拉力同時破壞防爆測試箱密封。安裝時需要在穿線管中預留一定長度的電纜線，以防沉降產(chǎn)生應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區(qū)域內(nèi)，對于工程建設單位來講，防爆測試箱安裝必須以規(guī)范標準為依據(jù)，對方案改進時必須在規(guī)范標準框架內(nèi)進行，以滿足項目的防爆要求[6]。
4 應用效果及推廣
通過絕緣接頭防爆測試箱使用效果顯示，完成一個絕緣接頭性能測試，若是采用傳統(tǒng)的測試箱，需要半小時，而采用改進的防爆測試箱，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 結論與展望
本文對絕緣接頭防爆測試箱的內(nèi)部接線進行了優(yōu)化改造，同時對測試箱的引入裝置、防爆認證及外殼的選擇進行了探討，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。
