摘　要：本文根據(jù)燃氣設(shè)備和管網(wǎng)的特點，分析了雷電直擊、雷電波侵入、雷電感應(yīng)對關(guān)鍵燃氣設(shè)備和管道的損害，提出了有針對性的雷擊防護措施。

關(guān)鍵詞：燃氣設(shè)備及管網(wǎng)雷擊損害；防雷措施

引言

燃氣設(shè)備及管網(wǎng)是保障城市可靠供氣的重要設(shè)施，其輸送的是可燃介質(zhì)，而且分布點多面廣，涉及千家萬戶的用氣安全，對防雷應(yīng)尤為重視，在燃氣設(shè)備及管網(wǎng)的設(shè)計、施工和運行中注意采取相關(guān)措施避免和減小雷擊的損害。

1 雷擊對燃氣設(shè)備和管網(wǎng)的危害

燃氣設(shè)備及管網(wǎng)分布于城市的各個位置，覆蓋面廣，有處于郊外的高壓場站和管道，有位于高層建筑物或多層建筑物的燃氣架空管和立管，有設(shè)置在市政道路旁的區(qū)域調(diào)壓站和設(shè)置居民小區(qū)的樓棟調(diào)壓箱，以及對燃氣設(shè)備及管網(wǎng)進行監(jiān)控的SCADA系統(tǒng)等。這些燃氣設(shè)備及管網(wǎng)因工藝的要求或受設(shè)置位置的限制，布置在城市建筑物防雷設(shè)施系統(tǒng)的覆蓋之外，需要單獨考慮防雷措施。

1.1雷擊對高壓場站和閥室的損害

高壓場站和閥室一般設(shè)置在郊外，周邊的高層建筑少且分布稀，且與各建(構(gòu))物保持一定的距離，容易受到雷電的直接襲擊。高壓場站和閥室的調(diào)壓計量設(shè)備，承受較大區(qū)域的供氣調(diào)壓和計量工作，雷電的機械性破壞和熱力性破壞都會造成閥門的O型圈、調(diào)壓器的皮膜和流量計的傳動齒輪等內(nèi)部的非金屬件損毀，使調(diào)壓計量設(shè)備報廢。高壓場站和閥室放散管的放散管口處于設(shè)施的最高點，極易受雷擊使管內(nèi)殘余氣體燃著的情況，這會給作為爆炸危險場所的高壓場站和閥室?guī)聿话踩囊蛩亍?/span>

1.2雷擊對陰極保護絕緣體的損害

根據(jù)鋼管防腐要求，地上鋼管與地下鋼管之間一般都設(shè)置有絕緣法蘭或絕緣接頭隔離，在雷電的高電位下，絕緣法蘭、絕緣接頭和管道的防腐絕緣層可能被擊穿而損毀，使絕緣功能失效，甚至毀壞衡電位儀，直接影響管網(wǎng)的陰極保護效果，危害燃氣管網(wǎng)的安全運行。

1.3雷擊對電氣儀表和自動控制系統(tǒng)的損害

當臨近雷擊和直擊雷發(fā)生時，由于接地電阻的存在，該處會產(chǎn)生一個高電位，使該處和遠端產(chǎn)生電位差，對電氣設(shè)備有較大威脅，站控系統(tǒng)有不少電子儀器設(shè)備，壓力傳感器、溫度傳感器以及精密設(shè)備流量計的上傳信號線路，容易受電磁感應(yīng)雷的影響而損壞，特別是極高的電壓使電氣系統(tǒng)的絕緣材料擊穿形成相間短路，電氣系統(tǒng)發(fā)生危險。

1.4雷擊對建筑物附屬燃氣管的影響

(1)感應(yīng)雷對內(nèi)立管的影響在住宅建筑物內(nèi)，在不帶電的燃氣金屬管道上雷電感應(yīng)所產(chǎn)生的火花放電，能量較小且時間短，通常不會發(fā)生火災危險。若在管道接頭發(fā)生泄漏并在一定空間積聚時，則會發(fā)生火災危險。

(2)雷電波侵入對外立管和戶外架空管的影響。雷電對架空燃氣管道和外設(shè)立管的作用，雷電波可能沿著管道入戶管侵入屋內(nèi)，危及用戶人身安全或損壞設(shè)備。

1.5直擊雷對區(qū)域燃氣調(diào)壓和計量設(shè)備的損害

閃電直接擊在燃氣設(shè)備上，產(chǎn)生電、熱效應(yīng)和機械力破壞設(shè)備，使設(shè)備不能正常工作，影響供氣安全，因燃氣調(diào)壓計量箱為封閉環(huán)境，燃氣微量泄漏不易釋放而積聚，特別是設(shè)置在市政道路旁或建筑物頂部的調(diào)壓箱或計量箱最易受到雷擊。

1.6雷擊對PE管材的損害

雷擊熱力性破壞使PE管破損，或者鋼塑轉(zhuǎn)換接頭被高電壓擊穿，造成管網(wǎng)漏氣，危害供氣安全。

2 防雷擊危害的措施

《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》GB50028-2006中6.5.22條要求調(diào)壓計量室應(yīng)按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2010版)“第二類防雷建筑物”進行防雷接地設(shè)計；6.6.12條要求設(shè)于空曠地帶的調(diào)壓站應(yīng)單獨設(shè)置避雷裝置，其接地電阻應(yīng)小于10Ω；10.8.5條規(guī)定：“進出建筑物的燃氣管道的進出口處，室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃氣設(shè)備等處均應(yīng)有防雷、防靜電接地設(shè)施”。

《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》雖然明確提出了規(guī)定，但具體措施需要結(jié)合《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2010版)的要求來執(zhí)行，目前防雷設(shè)計一般都是電氣設(shè)計人員來完成，往往僅涉及到需要建筑電氣設(shè)計的部分，而不需要建筑電氣設(shè)計的部分則經(jīng)常忽略了防雷問題。只有將設(shè)備裝置、工藝系統(tǒng)和防雷設(shè)計較好地融合，才能有效地預防雷擊。

2.1高壓場站和閥室防雷擊

高壓場站和閥室分為有站房設(shè)置和露天設(shè)置兩種，站房內(nèi)的設(shè)置高壓場站和閥室，宜采用建筑物上的避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器，應(yīng)注重將放散管口外5m的半球體(有管帽時，管帽上方距離為2.5m)處于接閃器的保護范圍；露天設(shè)置的高壓場站和閥室應(yīng)注重管道和設(shè)備之間的靜電跨接和靜電接地設(shè)計，將關(guān)鍵設(shè)備單獨做靜電，因其為露天設(shè)置，不宜造成燃氣積聚，雷電火花引起爆炸的危險性相應(yīng)較小，如有條件可采用避雷針作接閃器，也可根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160—1999第8.2.2條“工藝裝置內(nèi)露天布置的塔、容器等，當頂板厚度等于或大于4mm時，可不設(shè)避雷針保護，但必須設(shè)防雷接地”的規(guī)定不設(shè)置避雷針，因為雷電產(chǎn)生的熱能可以擊穿厚度小于4mm的鋼板，而對厚度等于或大于4mm的鋼板則不能擊穿。燃氣放散管一般為微正壓，受雷擊后管口殘余氣體可能會起火燃燒，但不易發(fā)生事故。當放散燃氣量較大時，宜考慮在站場外單獨設(shè)置放空區(qū)，且應(yīng)在放散管口設(shè)置阻火器裝置，放散管與場站工藝管道用絕緣法蘭或絕緣接頭隔斷，設(shè)置防雷接地。

2.2陰極保護絕緣體的防雷擊

燃氣埋地鋼管為減少腐蝕，除了管道外壁包覆了絕緣防腐層外，還會采用陰極保護的方式輔助管道防腐，并采用絕緣法蘭或絕緣接頭將埋地管道與地上工藝管道隔斷以保證埋地管道的負電位，在雷擊的高電壓下，有時會擊穿絕緣法蘭或絕緣接頭的絕緣層，損壞衡電位儀和陰極保護系統(tǒng)，因此在易受雷擊的地方，最好采用絕緣法蘭(便于在被擊穿后更換)，也可采用耐雷擊的絕緣接頭。

2.3儀表和自動控制系統(tǒng)的防雷擊

儀表和自動控制系統(tǒng)均為精密儀器和電路組成，對雷擊的抵御能力很弱，較高的感應(yīng)電流或電位都會造成電子元器件的損壞，而導致整個自控系統(tǒng)癱瘓。在自控系統(tǒng)的設(shè)計安裝時，在線路上應(yīng)安裝防浪涌保護器，保證電涌隔離在系統(tǒng)之外。在線儀表(如渦輪流量計和體積修正儀)宜考慮防雷接地導線的安裝方式，建議不要直接搭接到金屬管道上，最好在與流量計連接的兩端金屬管上采用絕緣法蘭連接，增設(shè)防雷跨接，并設(shè)置外部金屬箱體對其進行屏蔽保護，確保防雷效果。

2.4建筑物附屬燃氣管道的防雷

燃氣立管和架空管在設(shè)計布置時應(yīng)盡量考慮避開建筑物容易遭受雷擊的部位，如金屬管道設(shè)備較為集中的部位、電梯間、水箱間、金屬屋頂以及設(shè)有天線、旗桿、煙道、透氣管等容易接閃的位置，可以減小受雷擊的機率。

(1)內(nèi)立管預防感應(yīng)雷的影響

室內(nèi)立管可與屋內(nèi)接地干線連接，如與室內(nèi)平行敷設(shè)的自來水管道距離很近(小于100mm)，宜用金屬線跨接，跨接點間距不應(yīng)大于30m。室內(nèi)密閉櫥柜內(nèi)燃氣立管平時應(yīng)檢查是否發(fā)生泄漏，避免燃氣積聚。

(2)外立管和戶外架空管預防雷電波侵入的影響

外立管和戶外架空管敷設(shè)時，應(yīng)避開建筑物突起的位置，特別是檐角、女兒墻和屋檐等部位，不應(yīng)高過避雷網(wǎng)(帶)，對于進入室內(nèi)的燃氣引入管，應(yīng)在進入處就近與防雷或電氣設(shè)備的接地相連，其沖擊接地電阻不宜大于30Ω，另外考慮到目前庭院埋地管道以PE管居多，為保障架空管和室外立管良好的接地，登高處應(yīng)設(shè)置專門的靜電接地導線，與建筑物的靜電防雷接地系統(tǒng)連接。減少雷擊對鋼塑轉(zhuǎn)換接頭和PE管的損害。高層建筑的室外立管，應(yīng)考慮在頂端和底端與防雷裝置連接，目的在于等電位連接，防止防雷設(shè)施受到直擊雷時對燃氣管道的反擊。

2.5燃氣區(qū)域調(diào)壓和計量設(shè)備預防直擊雷的損害

燃氣區(qū)域調(diào)壓和計量箱一般不可能單獨考慮設(shè)置避雷系統(tǒng)，在選擇設(shè)置位置時，應(yīng)盡量避開地質(zhì)上容易落雷的地方(如土壤電阻率小的地點、地下水面積大的地點以及埋地金屬管多的地點)，也應(yīng)盡量避開地形上容易受到雷擊的地方(如空曠地帶和建筑物頂部)，如無法避開時，最好處于建筑物防雷保護范圍里，否則應(yīng)有單獨的防雷和靜電接地措施，避免雷擊損壞，此外平時應(yīng)注意經(jīng)常檢查有無燃氣泄漏，減少燃氣在箱內(nèi)積聚的可能。計量箱內(nèi)流量計與兩端金屬管宜采用絕緣法蘭連接，兩端金屬管法蘭應(yīng)靜電跨接。

2.6電源系統(tǒng)防雷

由于有80％雷擊高電位是從電源線侵入的，進入網(wǎng)絡(luò)中心的電源線和通訊線應(yīng)在LPZ0與LPZ1、LPZ1與LPZ2區(qū)交界處，以及終端設(shè)備前端，安裝防浪涌SPD。電源系統(tǒng)防雷分為多級保護。主要是通過合理的多級泄流能量配合，保證SPD有較長的使用壽命和設(shè)備電源端口的殘壓低于設(shè)備端口耐雷電沖擊電壓，確保設(shè)備安全。SPD一般并聯(lián)安裝在各級配電柜(箱)開關(guān)之后的設(shè)備側(cè)。在電源總進線處安裝電源第一級沖擊電流Iimp(10/350μs)≥12.5kA、電壓保護水平Up≤2.5kV的浪涌SPD，在電源分配電箱處安裝電源第二級沖擊電流Iimp(10/350μs)≥10.0kA、電壓保護水平Up≤1.5kV浪涌SPD，在重要電設(shè)備插座處安裝電源第三級浪涌SPD。

3 結(jié)語

由于建筑物附屬燃氣管道大多不是由建筑物的設(shè)計單位一體化設(shè)計，而是由燃氣專業(yè)設(shè)計院單獨進行的設(shè)計，所以，一般建筑物附屬燃氣管道未納入建筑物整體的防雷系統(tǒng)，燃氣管道防雷往往容易忽略。在雷擊較頻繁的地區(qū)，燃氣設(shè)備及管網(wǎng)的防雷是燃氣設(shè)計和施工應(yīng)特別注意的問題，只有針對性地采取措施，并加強日常的防雷接地檢測，才能有效地預防雷擊對燃氣系統(tǒng)的損壞。

參考文獻：

[1]GB 50028-2006城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB 50057-94建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].

[3]李家啟.建筑燃氣供應(yīng)的防雷技術(shù)[J].中國雷電與防護，2004.

(本文作者：柳志江 李杏 葉明 吳芳華 湛江市防雷設(shè)施檢測所)