摘 要：油气管道中所用的绝缘接头是管网的薄弱环节，绝缘接头防爆测试箱质量好坏对绝缘接头的检测及运行有重要影响，本文针对测试箱存在的经常打开带来的密封不良、接线腐蚀等缺陷，从石油天然气行业安全角度出发，提出了一种改进的绝缘接头防爆测试箱。通过改造，绝缘接头防爆测试箱可以在不打开测试箱的情况下完成绝缘接头的测试，改善了测试箱容易腐蚀生锈，接触不良故障，同时有效提高测试效率，保证绝缘接头运行安全。
关键词：防爆测试箱 优化改造 绝缘接头
0 前言
油气管道中所用的绝缘接头是管网的薄弱环节，管道的迅速增加导致绝缘接头的使用量也大大增加。近年来，由于管道绝缘接头发生泄漏、破损造成的事故也不断增加，2006年11月1日某化工集团公司氮肥分厂液氨输送管道上的绝缘接头处发生泄露，导致1人死亡，4人中毒住院治疗[1]。2008年5月6日，某管道一座分输站出站管道绝缘接头发生漏气事故，造成严重损失[2]；某输气管道接收站场竣工投产数十小时后发生爆炸火灾，后经核查确认，是天然气进站管道与站场内钢管之间相连接的绝缘接头泄漏所致[3]；自2014年6月至2017年2月，仅中贵天然气管道和中缅天然气管道（国内段）就陆续发生了10多处绝缘接头泄漏事件[4]。
油气管道绝缘接头泄漏导致的事故对人身安全和自然环境造成巨大的危害，为减少绝缘接头泄漏引起的事故，行业对绝缘接头越来越重视，对绝缘接头制造、安装质量要求不断提高。绝缘接头防爆测试箱是绝缘接头的重要附属设施，绝缘接头防爆测试箱质量好坏对绝缘接头的检测及运行有重要影响，但其质量往往被人们所忽视，实际运行中经常存在测试箱螺栓锈蚀无法打开，接线柱锈蚀导致接触不良的现象，严重影响了绝缘接头保护装置的保护效果。
基于以上现状，本文对从石油天然气行业安全角度出发，提出了一种改进的绝缘接头防爆测试箱，对绝缘接头防爆测试箱进行合理改造，并提出安装要求。
1 绝缘接头测试箱改造的必要性
绝缘接头实现了长输干线与场站的电绝缘，有效的保障了干线阴极保护的可行性、有效性。为监测绝缘接头有效性，需定期对其进行检测。检测中经常性的拆除绝缘接头测试箱接线对操作带来了不便，加速了构件的损坏，甚至引发安全事故。绝缘接头防爆测试箱是绝缘接头的重要附属设施，主要安装在分输站或者阀室等重要的场所中。为监测绝缘接头有效性，需定期对其进行检测。检测时需要拧开螺栓打开箱盖，分别断开与绝缘接头两端连接的保护装置，然后用仪器逐个测试每根电缆线，综合判断绝缘接头及其保护装置的性能。由于测试箱经常打开会导致箱体密封性减弱，带入水汽到箱体内，容易造成测试箱腐蚀，同时经常断开连接线也会造成接触不良等故障。接触不良可能导致雷击中引线出现烧蚀、放电、绝缘接头引雷失败而损坏。绝缘接头及其保护装置的测试箱在正常运行或预期故障条件下不是点燃源。但如果测试箱腐蚀或接触不良，在雷击或者故障电流的情况下，甚至可能形成点燃源，此时绝缘接头如果泄漏，就会造成爆炸或爆燃事故。因此，测试时需打开测试箱进行操作对于油气管网来说存在安全隐患，有必要对现有的绝缘接头及其保护装置测试箱进行合理改造，以克服上述缺点，提高绝缘接头安全性。
2 绝缘接头测试箱改造
2.1 内部接线设计及改造
为了克服现有绝缘接头测试箱存在的经常打开带来的密封不良、接线腐蚀等缺陷。通过测试箱内部接线设计及优化改造，使其无需打开就能很方便的测试绝缘接头及其保护装置性能，以保持测试箱本体可靠密封，有效避免水汽进入箱体内部造成的锈蚀和连接线频繁装拆产生的接触不良故障，使防爆测试箱更安全可靠。
测试箱外部构造，测试箱的外部构造主要包括箱盖、防爆插销、固定套管、多通道转换开关及工作开关等部件。
1.一号防爆插销；2.箱盖；3.一号固定套管；4.二号固定套管；5.二号防爆插销；6.二号多通道转换开关；7.一号多通道转换开关；8、工作开关
测试箱内部结构接线，测试箱内部结构包括6个测试端、6个接线端、工作开关左通道、工作开关右通道、箱体等部件。
9.A测试端；10.B测试端；11.C测试端；12.D测试端；13.E测试端；14.F测试端；15.箱体；16.A接线端；17.B接线端；18.工作开关左通道；19.C接线端；20.D接线端；21.工作开关右通道；22.E接线端；23.F接线端
防爆测试箱体内腔中设有两组由叁个接线端组成的接线端组，其中左接线端组的叁个接线端分别为A接线端、B接线端以及C接线端，而A接线端、B接线端以及C接线端通过左固定套管支座穿线分别接绝缘接头一端的管道电缆线、保护装置与管道连线以及保护装置电缆线，其中穿线处采用符合相应的防爆等级要求技术处理。防爆测试箱上设有测试接口和多通道转换开关及工作开关，测试接口内设有D测试端和E测试端及F测试端，且叁者相互独立，所述叁个测试端和叁个接线端各自通过电缆线接入一号多通道转换开关，当一号多通道转换开关在叁个档位切换时择一导通A测试端与D接线端或B测试端与E接线端或C测试端与F接线端，并且当工作开关闭合或断开时B接线端与F接线端对应导通或断开。另一组右侧的叁个接线端组成的接线端组原理左侧。绝缘接头及其保护装置测试时，先断开工作开关，即断开了绝缘接头与保护器的连接，然后将一、二号多通道转换开关调至相应的档位。在测试接口接入相应测试设备，就能方便的测试绝缘接头以及保护器是性能。达到不需要打开测试箱就能完成测试工作的目的。
2.2 引入装置选择
隔爆型电气设备的引入结构分为直接引入（图3）和间接引入（图4）两种方式，直接引入指的是从主体壳内或与主体外壳互通的端子腔内的连接装置将电气设备与外电路连接的方式，即电缆或导线采用接入主外壳内的连接方式[5]。间接接入是通过一个单独的终端箱体，电缆接线在该箱体上且只有电缆导线在此被端接，且该箱体内不存在点火源。这个终端箱体可以提供Exd或Exe型式的防护，但却与主要的箱体空腔分开，内部的接线在连接此终端部分的设备内侧之前需穿过线屏障或线套。电缆进线段处通常不再需要胶泥来密封电缆密封接头，除非为了防止危险气体通过电缆内部空隙渗入和气体传输到电缆另一端的风险。
直接引入结构简单，而且接线箱成本优势明显，因此采用直接引入，但直接引入对于引入装置要求较高。因为接进线到隔爆型箱体的电缆密封接头必须保证整个箱体隔爆型“诲”的整体防爆。
2.3 防爆认证及标准选择
防爆测试箱必须进行防爆资质认证，全球防爆认证大致有：欧盟的ATEX认证，采用EN标准；国际电工委员的IECEX认证，采用IEC标准；独联体地区如俄罗斯、哈萨克斯坦采用CU-012(TP．TC012/2011)防爆认证，采用标准和IEC类似。亚洲如中国的防爆合格证、煤安认证，日本的TIIS认证内容和IEC的要求绝大多数一致。北美地区的UL、FM等防爆认证，主要采用NEC本地区的标准。美国的NEC500的标准在危险场所划分，爆炸性气体分类以及工作时设备表面最高温度划分与IEC 标准有着很大的区别，但NEC505采用的和IEC的标准基本一致，石油化工领域一般采用美国石油协会的APIRP500和APIRP505标准。
本防爆测试箱地处中国境内，防爆认证为中国的防爆合格证、煤安认证。若以后此产物需要进入国际市场则需要进行国际上认可的防爆认证。
2.4 防爆测试箱外壳选择
绝缘接头及其保护装置的测试箱使用中危险气体主要是天然气，主要成分是甲烷以及少量的乙烷和丙烷，属于IIB和IIA类危险气体，而防爆测试箱在正常运行或预期故障条件下不是点燃源(EPL-Gb)，一般情况下，考虑到经济性和适用性，防爆测试箱外壳选用铝合金压铸即可，若使用在腐蚀性较严重的环境中（如靠近海边）宜选用不锈钢材质。
3 防爆测试箱安装要求
防爆测试箱安装时从埋地管线引入测试箱的电缆线，会随着地面沉降而产生应力传递到防爆测试箱接线格兰及接线端子上，电缆张拉力同时破坏防爆测试箱密封。安装时需要在穿线管中预留一定长度的电缆线，以防沉降产生应力造成防爆测试箱安装出现故障。
防爆测试箱安装在危险区域内，对于工程建设单位来讲，防爆测试箱安装必须以规范标准为依据，对方案改进时必须在规范标准框架内进行，以满足项目的防爆要求[6]。
4 应用效果及推广
通过绝缘接头防爆测试箱使用效果显示，完成一个绝缘接头性能测试，若是采用传统的测试箱，需要半小时，而采用改进的防爆测试箱，仅仅需要10分钟。很大程度的节省了人工成本，明显的提高效率。防爆测试箱价格相对较贵，但是对于场站工艺区及阀室等重要场所，发生事故对人身安全和自然环境造成巨大危害的场所，推荐使用此款防爆绝缘接头测试箱。
5 结论与展望
本文对绝缘接头防爆测试箱的内部接线进行了优化改造，同时对测试箱的引入装置、防爆认证及外壳的选择进行了探讨，并提出了测试箱的安装要求。通过防爆测试箱的改造，实现了在不打开测试箱的情况下完成绝缘接头的测试，有效改善了测试箱容易腐蚀生锈的现状，克服了传统测试箱需要经常打开带来的密封不良、接线故障等缺陷。
