城市建筑外敷供氣管道的防雷技術(shù)解答

1、城市建筑外敷供氣管道的防雷技術(shù)解答引言有史以來(lái)， 閃電就影響著人類的活動(dòng)和思維。 雷暴是指一部 分帶有電離子的云層與另一部分帶異種電荷的云層接觸， 或者是 帶電離子的云層對(duì)大地間迅猛地放電。 其中后一種即云層對(duì)大地 放電，則會(huì)對(duì)建筑物、人體、電子設(shè)備等產(chǎn)生極大危害，如何避 免放電造成的危害是人類開展研究的主要對(duì)象。 據(jù)估計(jì)， 任一時(shí) 刻全球約有 2000個(gè)雷暴同時(shí)存在， 這些雷暴以大約 100次/秒的 速率產(chǎn)生云地閃電。在美國(guó)，平均每年閃電擊斃 600 人左右，擊 傷 1500 人左右。據(jù)氣象監(jiān)測(cè)， 2015年浙江省全年共發(fā)生地閃 13 萬(wàn)余次，較 上年同比減少 65%，地閃雷暴日數(shù)達(dá) 158

2、 天，與上年持平。從空 間分布來(lái)看，年平均地閃密度為 1.30次/km2，地閃高發(fā)區(qū)域和 雷暴日多發(fā)區(qū)主要集中在衢州中部、 金華南部、 寧波南部及臺(tái)州 中東部；從時(shí)間分布來(lái)看，全年地閃主要集中在58月，占全年總地閃的 79%。雷電災(zāi)害仍然是我省造成人員傷亡人數(shù)最多的 氣象災(zāi)害之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2015 年全省共發(fā)生 312 起雷災(zāi)事故， 其中有 7 起人員傷亡事故，造成 6 人死亡。全國(guó)各地都曾發(fā)生過(guò)燃?xì)夤夤艿辣焕纂姄舸┦鹿剩?例如在 1984 年，重慶市渝中區(qū)上清寺紅球壩附近發(fā)生埋地燃?xì)夤夤?道被雷電擊穿的雷害事故等， 因此對(duì)于燃?xì)夤艿赖姆览讘?yīng)引起足夠的重視。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國(guó)各地

3、的高層建筑不斷增長(zhǎng)，由 于消防規(guī)范及其他因素限制， 燃?xì)夤夤艿酪话愣佳亟ㄖ锿獠?安裝至屋面， 再安裝進(jìn)入室內(nèi)。 這樣的施工現(xiàn)象和安裝工藝的增 加，凸顯出燃?xì)夤夤艿赖姆览装踩葹橹匾?下面就雷電對(duì)于 燃?xì)夤夤艿赖奈：Ψ绞竭M(jìn)行全方面詳細(xì)的分析， 并且提出相應(yīng) 的防雷技術(shù)措施。一、燃?xì)夤夤艿赖睦纂娢：Ψ绞?. 直擊雷危害架空或埋地的燃?xì)夤艿溃?當(dāng)這些管道遭受直接的雷電襲擊時(shí) 候，閃電中的電壓高達(dá)幾萬(wàn)伏乃至十億伏， 非常容易導(dǎo)致管道被 擊穿從而所引起多發(fā)的危害，于此同時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)或熱效 應(yīng)，使燃?xì)猱a(chǎn)生燃燒或爆炸，引發(fā)嚴(yán)重的人員傷亡的事故。2. 感應(yīng)雷危害雷云在起電、 移動(dòng)和先導(dǎo)放電的過(guò)

4、程中， 燃?xì)夤夤艿罆?huì)隨 之產(chǎn)生靜電感應(yīng)， 雷云會(huì)使管道產(chǎn)生異號(hào)靜電位， 假如雷云對(duì)地 放電管道中的束縛電荷成為了自由電荷， 并且是以沖擊波的形式 對(duì)稱地向管道兩端移動(dòng)，電荷移動(dòng)所形成的電流為雷電感應(yīng)電 壓。 當(dāng)雷電閃擊時(shí)，將會(huì)在空間產(chǎn)生強(qiáng)大瞬變電磁場(chǎng)，處于臨 近的管道、燃?xì)庠O(shè)備及燃?xì)馄骶咦髑懈畲帕€運(yùn)動(dòng)， 如圖 1 所示：矩形開口環(huán)路上 （即在電氣接觸不良和開口處） 將以互感偶 合形式在閉合環(huán)路開口處 ab 間產(chǎn)生如下式的瞬態(tài)沖擊過(guò)電壓：將 D=500m =10m di=104kA , dt=2.5 卩 s 代入即得 E=1.6kV 可見(jiàn)，當(dāng)導(dǎo)體環(huán)路有接觸不良情況哪怕僅有 1mm間隙時(shí)，也會(huì)

5、產(chǎn) 生電火花而引爆可燃?xì)怏w。因此，必須作好等電位技術(shù)處理。3. 雷電波侵入危害 雷電波侵入是指由于架空線路或金屬管道對(duì)雷電的傳導(dǎo)的 作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)， 危及人身安全或損壞 設(shè)備。這種事故的發(fā)生率很高，而且往往事故又嚴(yán)重。其一是直擊雷擊中金屬導(dǎo)線， 讓高壓雷電波以波的形式沿著 導(dǎo)線兩邊傳播而引入室內(nèi)；第二種是來(lái)自感應(yīng)雷的高電壓脈沖， 即由于雷云對(duì)大地放電 或雷云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)， 他們?cè)诟鞣N電 線中感應(yīng)出幾KV到幾十KV的高電位，以波的形式沿著導(dǎo)線傳播 而引入室內(nèi)的；第三種是由于直擊雷在房子或房子附近入地， 因其通過(guò)地網(wǎng) 入地時(shí)， 在地網(wǎng)上會(huì)發(fā)生數(shù)十千伏到

6、數(shù)百千伏的高電位， 這高電 位通過(guò)電力線的零線、 保安接地線和通信系統(tǒng)的地線， 也是以波 的形式傳入室內(nèi)，并沿著導(dǎo)線傳播到別處，殃及更大范圍。綜上所述， 雷電波侵入的方式主要有以上三種， 無(wú)論直擊雷 還是雷電波侵入， 其危害都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷電靜電感應(yīng)。 而雷電靜電 感應(yīng)可導(dǎo)致1mm間隙產(chǎn)生電火花引爆可燃?xì)怏w，因此對(duì)直擊雷與雷電波侵入的危害可想而知。 進(jìn)行燃?xì)夤艿婪览椎闹饕O(shè)計(jì)思路 為：將燃?xì)夤馨惭b在原有避雷裝置的保護(hù)范圍之內(nèi)， 避免直擊 雷；將燃?xì)夤艿琅c防雷裝置進(jìn)行等電位連接， 避免感應(yīng)雷和雷 電波侵入二、燃?xì)夤夤艿赖睦纂姺雷o(hù)技術(shù) 燃?xì)夤艿赖墓馔ǔＳ幸韵聝煞N方法： 一種是埋地引入建筑 物（通常

7、是低層建筑物）內(nèi)，沿管道井或穿越樓梯間至室內(nèi)用戶 的燃?xì)庠O(shè)備或燃?xì)馄骶撸?另一種是燃?xì)夤艿缆竦匾两ㄖ锔浇?后，沿建筑物（通常是高層建筑物）的外墻敷設(shè)直至屋頂，然后 進(jìn)入燃?xì)庠O(shè)備房或燃?xì)庥脩簟?duì)第一種方法采取相應(yīng)的防雷措施這里不再分析； 采用第二 種方法的原因：一是根據(jù)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB500495）第524條“輸送可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類液 體的管道，嚴(yán)禁穿過(guò)防火墻。其它管道不宜穿過(guò)防火墻，當(dāng)必須 穿過(guò)時(shí)，應(yīng)采用不燃燒材料將其周圍的空隙填塞密實(shí)”、第6.2.5.2 條“樓梯間及防煙樓梯間前室內(nèi)不應(yīng)敷設(shè)可燃?xì)怏w和 甲、乙、丙類液體的管道，并不應(yīng)有影響疏散的突出物”及第6.2.5.3

8、 條“居住建筑內(nèi)的煤氣管道不應(yīng)穿過(guò)樓梯間，當(dāng)必須水 平穿過(guò)時(shí)， 應(yīng)穿套管保護(hù)”規(guī)定， 建設(shè)單位和燃?xì)夤夤緦?duì)高 層建筑物的燃?xì)夤夤艿啦扇⊙亟ㄖ锘驑?gòu)筑物的外墻敷設(shè)直 至屋頂， 然后進(jìn)入燃?xì)庠O(shè)備房或燃?xì)庥脩簟?二是燃?xì)夤夤緸?安裝的簡(jiǎn)捷方便， 無(wú)論高層還是低層均采取這種方式。 針對(duì)這種情況，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 （ GB50028-2006） 和建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50057-2010）,結(jié)合重慶市的特殊氣候背景、 雷電參數(shù)等實(shí)際情況， 我們必須采取相應(yīng)的防直擊 雷、防雷電靜電感應(yīng)和雷電波侵入措施。1. 直擊雷（或側(cè)擊雷）防護(hù)技術(shù)燃?xì)夤夤艿姥亟ㄖ锘驑?gòu)筑物的外墻安裝鋪

9、設(shè)直至屋頂， 沿外墻上的部分為防 止雷電側(cè)擊的危害，應(yīng)將室外燃?xì)夤夤?道每12m做一次防雷接地與建筑物的均壓環(huán)連接。以便燃?xì)夤?管道對(duì)雷電流達(dá)到快速散流的目的。對(duì)屋面上鋪設(shè)的燃?xì)夤夤艿溃?為了避免雷電直接擊在燃?xì)?供氣管道，因此，燃?xì)夤夤艿啦粦?yīng)跨越建筑物女兒墻（由于燃 氣供氣管道不在建筑物防雷設(shè)施的保護(hù)范圍之內(nèi)） ，應(yīng)從建筑物 女兒墻底部進(jìn)入屋面， 同時(shí)在屋面的燃?xì)夤艿姥鼐€應(yīng)采取屏蔽的 金屬網(wǎng)格化處理， 盡可能減少直擊雷和感應(yīng)雷的危害。 有條件的 情況下， 可安裝主動(dòng)式防雷裝置， 最大限度地減少雷電直接擊在 燃?xì)夤艿赖睦缀κ鹿拾l(fā)生。2. 雷電波侵入防護(hù)技術(shù)雷擊燃?xì)夤夤艿阑蚶纂姼袘?yīng)電流

10、的雷電波侵入的防護(hù)， 應(yīng) 在燃?xì)夤夤艿肋M(jìn)入室內(nèi)處作好絕緣技術(shù)處理， 即在燃?xì)夤夤?道入戶處應(yīng)插入絕緣段以與戶外埋地的燃?xì)夤艿栏綦x或在法蘭 盤處插入絕緣段處理（如圖 2、圖 3）。3. 雷電靜電感應(yīng)防護(hù)技術(shù)在燃?xì)夤夤艿赖慕^緣處理中， 絕緣段前端的燃?xì)夤艿缿?yīng)該 通過(guò)放電的間隙與絕緣段后端的燃?xì)夤艿溃ɑ蚩偟入娢贿B接帶） 做等電位連接。如果燃?xì)夤夤艿赖姆ㄌm盤、 閥門接頭之間生銹腐蝕或者接 觸不良，在電流幅植相當(dāng)?shù)停?10.7kA ）的情況下，法蘭盤間也能 發(fā)生火花，如遇可燃?xì)怏w立即燃燒爆炸。因此，對(duì)室內(nèi)燃?xì)庠O(shè)備 及燃?xì)馄骶邞?yīng)做防雷電感應(yīng)接地； 對(duì)于燃?xì)鈨x表等應(yīng)跨接， 做好 等電位技術(shù)處理。 對(duì)

11、于可能遭受雷電靜電感應(yīng)的危害防護(hù)， 燃?xì)?供氣管道每隔2025m應(yīng)設(shè)防雷電感應(yīng)接地，接地電阻均不應(yīng) 大于 10 ；同時(shí)在管道的分支處，應(yīng)設(shè)防靜接地，接地電阻不應(yīng) 大于 30。三、結(jié)論1. 室外沿外墻鋪設(shè)的燃?xì)夤夤艿缿?yīng)每 12m做一次防雷接 地與建筑物的均壓環(huán)連接， 屋面上鋪設(shè)燃?xì)夤夤艿姥鼐€防直擊 雷應(yīng)采取屏蔽的金屬網(wǎng)格化處理，從建筑物女兒墻底部進(jìn)入屋 面；在燃?xì)夤夤艿赖慕^緣處理中， 絕緣段前端的燃?xì)夤艿缿?yīng)通 過(guò)放電間隙與絕緣段后端的燃?xì)夤艿?（或總等電位連接帶） 做等 電位連接； 室內(nèi)燃?xì)庠O(shè)備及燃?xì)馄骶邞?yīng)做防雷電感應(yīng)接地； 對(duì)于 燃?xì)鈨x表等應(yīng)跨接，做好等電位技術(shù)處理。2. 燃?xì)夤夤緫?yīng)采取積極有效措施， 對(duì)燃?xì)夤夤艿兰霸O(shè) 施采取相應(yīng)的防雷措施和維護(hù)措施。 對(duì)燃?xì)夤夤艿婪览追桨杆?防雷主管部門審查，并接受其監(jiān)督檢查。3. 對(duì)于高度超過(guò) 45 m 的高層建筑，按照建筑物防雷設(shè)計(jì) 規(guī)范（GB 50057 2010） 規(guī)定，對(duì)高度超過(guò) 45 m的鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)、 鋼結(jié)構(gòu)的建筑物， 沿外墻豎直敷設(shè)的金屬管道應(yīng)采取 防側(cè)擊和等電位的防護(hù)措