能源监控施工问题详解

    在探讨安防监控工程在每一类能源项目的施工问题之前，我们必须先了解能源项目本身的共同特性，了解及掌握这些特性之后，才能知道能源行业的安防监控系统可能面临的问题，而知道问题所在，才能有完善的施工解决方案来克服。

    能源项目的共同特性大致上都与所处地理环境有直接关系，首先我们看：

    1.能源项目通常都处在偏僻或人烟较少的地方，例如海边、河流上游、山区或沙漠等远离城镇的区域，这意味着安防监控系统使用的环境不是常态环境，环境极端恶劣或良好都有可能，这是能源行业在建设方面的通性，更是任何能源项目工程都不可忽视的第一个问题。

    2.能源项目通常会面临着不同于一般安防监控项目的特殊施工要求，例如开挖/埋管道或管线，架空管线、立杆固定或是焊接管路等，这也意味着成本方面较高。

    3.能源项目通常存在对环境的污染以及对信号的干扰问题，例如石化厂的化学物质可能会腐蚀监控系统，又如电厂本身就是一个电磁场，对于监控系统的信号存在一定干扰，这表明能源项目本身的特性通常给安防监控带来一些意想不到的阻碍，意味着要做能源项目的监控系统必须要加强对系统防护的认知。

    4.能源项目的覆盖范围大，通常大到整个山区、海岸范围，监控系统传输信号的方式与距离有其特色。

    以上四个问题表明：虽然水电、风电、火电、石化等能源项目以不同的形式存在，很多施工细节都是相同的。本文以能源行业均会面临的避雷与防爆问题谈谈其解决方案。

    如何做好避雷工作

    不管是在水力发电厂、火力发电厂或是风电厂，甚至是石化或是核能发电厂，监控系统为了满足监控覆盖范围大的需求，都会在某些制高点，或在空旷的区域架设摄像机，如此一来雷击就形成无法避免的风险。

    在能源行业安防监控系统中一般有两种避雷方式，一是接地，二是避雷。接地是用来保护人身、设备及供电安全的重要措施，是不可或缺的安保手段。而避雷则是依据视频监控系统安装的环境与需求来决定，虽非绝对必要，但因接地与避雷本就是相互协作的机制，因此在能源行业安防监控系统中的重要性不容忽视。

    监控前端接地与避雷措施

    1.室外的摄像机应架设避雷针，采用独立接地管线以隔离监控设备的电力与图像信号，避免干扰电流、损伤线路。避雷针架设应高于摄像机，由避雷针尖往下45-60度的虚拟立体圆椎体范围内，是摄像机的安全范围，避雷针在安装时，应与固定摄像机的钢构绝缘隔离。

    2.摄像机前端设备的接地在终端部分要集中在一个接地总线上，使整个监控前端设备的接地达到无对地电位差的要求，否则可能使对地环路产生电位差而令设备烧毁。

    3.室内前端摄像机应接地线到共享端的接地端子上，在前端设备的电源端加装容量适合的无熔丝断路器及漏电断路开关，同时在经费许可下加装可耐3000KV的避雷子以避免被感应雷或传导雷损伤设备。

    4.室外摄像机接地完工后，测试接地电阻小于10Ω以内，接地棒安装应按标准进行三点式阻抗测试。

    传输部分的接地与避雷

    1.由于能源行业某些监控信号传输距离很长，耐电压性低，容易被感应雷及传导雷电流入侵而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，电缆都应该加装突波保护器，在设计图像信号传输线缆时必须考虑信号的传输速率及电压的平衡与接地，避免感应雷入侵。

    2.室外传输及缆线应有良好的接地，接地电阻必须小于10Ω。

    3.架空自持信号或电力缆线应该将自持钢缆在固定段以接地线接入大地。

    4.控制信号传输线采用具有隔离遮蔽功能的缆线。

    5.传输部分的缆线在线路架设尽量采用埋敷方式。环境条件不许可时，可采用最短间距架设方式以免耐压性降低而导致感应雷入侵。

    监控终端的接地与避雷

    1.在安防监控系统中，监控端的避雷措施应慎重，要考虑各种可能类型的雷击入侵、对地环路电位差现象及电力供应突波等保护措施。

    2.监控终端所在建筑物内应有避雷系统、接地网及接地端子等配置。

    3.监控终端的各种金属管线应做管线接地处理并共同接到接地装置上。电缆线进入终端机房时，应将线缆金属外护层及自持电缆钢缆部分接到接地端子上。

    4.室内终端传输及缆线应有更好的接地，接地电阻必须小于10Ω，但对地阻抗值越低越好。

    以上是能源行业监控系统在接地与避雷的基本有效做法，虽不会像国家规范或标准严苛，但若谨慎的处理接地与避雷的施工细节，应该算是一种有效的避雷方式。
  安防系统在能源行业的防爆问题

    要做好石化能源行业监控系统的防爆施工，首先要了解其防爆需求、工程规定及等级内容，在中国石油石化炼制厂中经常可以看到不同的防爆仪控设备及管路，但以监控系统而言，是否要完整的依循所有防爆规范及规定内容关键在于系统设备及环境因素。但若以工程安全的角度及施工规定来说，施工人员必须了解全部规范才能预防事故发生。有关电气防爆规定与规范非常多，碍于篇幅我们仅就与安防监控有关的电气类防爆规定在表1中说明。

    石化行业防爆对安防监控的施工要求

    1.防爆监控设备选用与区域分类等级是否符合、是否适合周围环境气体分类防护；防爆监控及电源控制设备选用温度等级是否适合周围燃性气体自燃点；合格防爆电气防爆设备应标示：制造商名称，认证单位，认证号码，防爆构造适用气体族群，温度等级。

    2.防爆摄像机设备之线路标示资料是否完整，摄像机外壳护罩与功能是否有损坏，监控设备保护罩与密封垫片能否完全密闭。

    3.螺丝、电缆接口设备(直接或间接)和间隔组件的型号是否正确，管线的螺丝或接头不可松动，接面是否干净且无损伤，监控电缆接头需为防爆接头且有防爆认证标记。

    4.耐压防爆型设备接面如有垫片应确认其是否纯为防水用途。

    5..现场信号传输防爆箱电气设备外壳之垫片情况是否正常螺丝是否都锁到定位。

    6.防爆监控设备密封垫片应为硅胶类不易老化、不易变型的材质。

    7.应使用防爆填充剂于防爆箱及摄像机之联结防爆接头处以阻绝设备内部的电气火花。

    8.监控设备与防爆箱等设备安装是否依据要求且正确接地？

    9.耐压防爆箱是否具有安全锁，或必须使用特殊工具才可以开启？
能源石化监控的防爆施工技巧

    在了解施工电气防爆规定后，我们探讨本文的重点——防爆施工技巧。安全监控系统在防爆施工上没有什么特殊的技巧，图像设备与主机、传输及储存监看设备在安装上，防爆与非防爆的监控施工内容及项目都一样，唯独必须注意的是在防爆上的保护罩与接头及管线或设备安装上的防爆规定部分。此外，在化学石化厂，由于环保因素，大都处于乡村偏僻处或滨海地区，因此除了本身化学反应容易产生一些腐蚀性的气体或是液体外，所处环境造成硫气的破坏性也是必须注意的。接下来将监控防爆施工技巧事项逐一说明。

    1.监控系统所用电缆型号是否合适？因为施工管线一旦完工不宜再抽换。

    2.防爆管线电缆配管信号应合适，必须采用RSG管，不应采用EMT管，这是最多厂商犯的错误及故意模糊成本的做法；材质应使用镀锌厚管的钢铁管施工；防爆管线在进入防爆箱或设备箱终端电缆应接于端子台上，铜线不能对接，以免产生火花。

    3.若采用金属软管或防爆软管，在有撞击可能处使用铠装材质配置。

    4.防爆管线的电缆使用需考虑其耐电压值，以避免耐压不足产生热效应或短路燃爆。

    5.管线中不可有接续处，若有，则线路中继处与防爆接线盒的处理不能直接在管路中进行缆线接续。

    6.电缆外表不能有明显损坏，外皮应无损坏情况才可以使用。

    7.防爆管路系统施工应将电缆完全置于管路内，跨越不同防爆规定危险区时应有埋地密封或凹槽密闭连结处理。防爆箱体、导管、金属软管的管线密闭性必须考虑，在进入末端处应以防爆接头接续管线，并填充灌入防爆粉或防爆膏以阻绝管路与设备之间的线路接头。防爆管路接合处应紧密不可有松脱情形，管路于设备本体出、入口约30-45cm处应使用防爆阻止盒(sealer)填充防爆粉密封以阻绝电气火花。管路上防爆接续及阻止盒上之泄水孔位置应在于管路最低处为佳。防爆电缆或管线接续的设备出入口应使用耐压防爆接头或安全接头。

    8.所有防爆管路与监控系统的防爆设备终箱及阻止盒都必须做接地处理，同时注意接地之接线径及接地端子是否皆符合规定及耐腐蚀处理。

    9.防爆设备之接地需符合一般之接地要求，接电电阻必须符合电工法规规定。

    10.防爆监控设备要求严格按照等电位接地，因此只采一点接地为宜。

    11.防爆监控终端应采用电子突波保护及断路保护设备以确保设备安全。

    12.设备接地和线路安全在防爆箱或配电箱中应保持距离或用金属隔板隔开。监控耐压防爆箱与周边制程物体间距应保持一定距离，如IIA规定防爆设备至少保持10mm，到较高的IIB规定，则防爆设备至少保持30mm以上，到IIC则防爆设备至少要与其它设备保持40mm以上距离。

    13.防爆电气管路施工配管、电气设备金属器壳及电缆屏蔽应接地，金属配管间接续处(Bonding)应做管路接地线连接二段管路。高电压与低电压线路在管路配置上应于配置于不同之电缆管或线槽内为原则，否则必须有隔离板隔开较好。

    14.防爆管路配管螺牙接头接合，必须至少有5个牙距以上。

    15.防爆监控管线电缆容许弯曲半径须至少大于8倍之电缆半径以上。

    16.防爆监控摄像机应先做好保护罩与摄像机镜头等预置作业，不能于禁止动火区进行摄像机组装作业。

    19.所有防爆设备的固定金属螺丝必须采用不锈钢#SuS316材质以免生锈卡死。

    20.管路切割必须也采防爆区外切割，预置作业不得进止动火区进行管路裁切。

    21.防爆区施工人员最好穿着纯棉工作服及棉部裤带，以避免产一般衣服磨擦产生静电燃爆危险。

    22.摄像机等设备在防爆区安装固定部分，能够用金属镀锌夹具就用夹具，尽量在化学安装防报监控系统不用焊接或钻墙螺栓固定方式。

    23.PTZ摄像机尽量采用一体型较好，因为过多的线路接点使爆炸危险性增高。

    24.红外线投射灯不适合于防爆区监控使用，只能用于非防爆区，千万勿犯此类错误。

    结语

    以上是笔者根据过去承揽国内外各种水力/火力/核电/石化等监控工程经验所整理的报告，监控系统在设备选型上固然重要，但对工程施工要求及避雷与防爆的规定认知更为重要，大部分错误与失败的能源项目监控案例都是在施工实务上未按规定避雷与防爆。希望透过本文，能引起广大同行的重视，让能源监控工程的施工更加专业。