淺析CNG加氣站的雷電防護(hù)措施

1、淺析CNG加氣站的雷電防護(hù)措施王建波、徐錦花、黃顯義、劉 鑫（山東中曼石油天然氣有限公司 濟(jì)南 250101）內(nèi)容摘要：雷電是一種自然現(xiàn)象，但其具有很強(qiáng)的破壞性，對周圍建筑物、設(shè)備設(shè)施、森林礦山等產(chǎn)生一些不可挽救的損失；加氣站屬于易燃易爆場所更應(yīng)做好對雷電的防護(hù)工作，減少不必要的損失。關(guān)鍵詞：雷電危害、破壞途徑、加氣站防護(hù)雷電是發(fā)生在大氣中的一種自然放電現(xiàn)象，具有高電壓、大電流、時(shí)間短和強(qiáng)電磁輻射等顯著特征，可引起加氣站爆炸、森林火災(zāi)、建筑物損壞等，危害人的生命財(cái)產(chǎn)安全。一、 雷電危害途徑雷云對地放電能夠?qū)Φ孛嫔系慕ㄖ锖驮O(shè)施構(gòu)成嚴(yán)重危害，其危害主要有以下兩種：一種是雷電的直接破壞，稱為直擊雷

2、。另一種是雷電的間接危害，稱為雷電電磁脈沖（LEMP），俗稱感應(yīng)雷擊、二次雷擊。（一）直擊雷直擊雷是指雷電直接擊在建筑物或人身上而造成的破壞，主要表現(xiàn)為雷電引起的熱效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)和沖擊波等，通常會(huì)造成建筑物毀壞、火災(zāi)、人員傷亡等。1、當(dāng)雷云對地放電時(shí)，強(qiáng)大的雷電流從雷擊點(diǎn)注入被擊物體，其放電溫度高達(dá)6000多度，可以使體積較小的金屬熔化；同時(shí)當(dāng)雷電擊中物體時(shí)，由于物體中的水分、氣體和物體本身受熱急劇膨脹，在短時(shí)間內(nèi)又來不及散去，產(chǎn)生巨大爆炸力，可以使建筑物等崩塌。2、當(dāng)雷電擊中建筑物，雷電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，載流導(dǎo)體周圍的空間存在著電磁場，在電磁場中的載流導(dǎo)體會(huì)受到電磁力的作用，在電磁力的作用

3、下，建筑物內(nèi)的導(dǎo)體之間會(huì)相互吸引或排斥，引起變形，甚至?xí)徽蹟啵@就是雷電的電動(dòng)力效應(yīng)。3、在雷電對地放電時(shí)，放電通道中既有強(qiáng)雷的空氣游離，又有強(qiáng)烈的異性電荷中和，通道中的瞬時(shí)溫度很高，使得通道周圍的空氣受熱急劇膨脹，并以超聲波速度向四周擴(kuò)散，從而形成沖擊波。同時(shí)通道外圍附近的冷空氣被強(qiáng)烈壓縮，在沖擊波到達(dá)的地方，空氣的密度、壓力和溫度都會(huì)突然增大，產(chǎn)生劇烈震動(dòng)。（二）雷擊電磁脈沖雷電電磁脈沖（LEMP）主要表現(xiàn)為雷電引起的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)和暫態(tài)過電壓等，這種雷電的破壞性更大，危害更高，也更容易被人們忽視。它對周圍環(huán)境的破壞要比直擊雷發(fā)生幾率大的多，而且比直擊雷的破壞范圍更大。當(dāng)空中有帶電的

4、雷云出現(xiàn)時(shí)，雷云下的建筑物等都因靜電感應(yīng)而帶上相反的電荷，當(dāng)雷擊發(fā)生后，雷云上所帶電荷通過閃擊與地面的異性電荷迅速中和，而某些局部地區(qū)的感應(yīng)電荷不能在同樣時(shí)間內(nèi)消失，形成局部感應(yīng)高電位，這就是雷電的靜電感應(yīng)，這種有雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓會(huì)在金屬物上形成雷電過電壓，這種感應(yīng)過電壓會(huì)使接地不良或未做等電位連接的金屬器件之間發(fā)生火花。由于雷電流具有很大的峰值，在流過的路徑周圍空間就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大變化的電磁場，處在該電磁場中的導(dǎo)體回路上會(huì)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢（開口回路）或感應(yīng)電流（閉口回路），這就是雷擊的電磁感應(yīng)。感應(yīng)電動(dòng)勢足以使回路上的間隙之間放電，產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)或爆炸，感應(yīng)電流還會(huì)使回路過熱導(dǎo)致設(shè)備

5、損壞。二、基本防護(hù)措施（一）直擊雷防護(hù)對于直擊雷的防護(hù)，一般采用接閃器（避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)）、引下線和接地裝置。通過避雷針、避雷帶等接閃器，將雷電吸引過來，通過引下線和地下的接地裝置，將雷電流導(dǎo)入大地中去，從而達(dá)到保護(hù)的目的。（二）雷擊電磁脈沖防護(hù)對于雷擊電磁脈沖防護(hù)采取的措施主要有：等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、共用接地、合理布線、加裝電涌保護(hù)器（SPD）等防雷技術(shù)，通過這些措施，達(dá)到保護(hù)室內(nèi)人員和設(shè)備的安全，這些措施與直擊雷防護(hù)措施相輔相成，缺一不可，共同構(gòu)成雷電防護(hù)系統(tǒng)工程。三、雷電對加氣站主要破壞途徑（一）直接雷危害雷電直接擊中辦公樓、設(shè)備廠房、加氣罩棚等建筑，造成建筑本身毀壞；直接擊中天然氣

6、放散管，可引起放散管上方著火，甚至引起爆炸；直接擊中天然氣輸氣管道、天然氣罐體，在雷電沖擊波作用和放電通道高溫作用下，可能會(huì)引起管道及罐體爆炸；同時(shí)雷電還可能造成人員直接傷亡。（二）雷電電磁感應(yīng)危害當(dāng)雷電擊中站區(qū)內(nèi)避雷針或樓頂避雷帶時(shí)，由于雷電流具有電流強(qiáng)度大，前沿陡度大，放電時(shí)間短的特征，因而在雷電流泄放通道周圍空間，會(huì)形成一個(gè)暫態(tài)的強(qiáng)大電磁場，會(huì)對管道設(shè)備上附屬的壓力、流量、溫度傳感器等電子設(shè)備構(gòu)成威脅，輕者造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，重者造成設(shè)備毀壞。此外電磁場還會(huì)在開口環(huán)路上形成感應(yīng)電動(dòng)勢，在開口處，如法蘭盤和閥門、平行或交叉管道、附屬電子器件與管道和罐體之間等產(chǎn)生間隙放電，引起火災(zāi)或爆炸。（三）雷

7、電靜電感應(yīng)危害受雷電靜電感應(yīng)作用，在一些管道、罐體和線路上形成暫態(tài)雷電過電壓波（一般可達(dá)幾百KV上千KV），沿著線路侵入室內(nèi)，造成用電設(shè)備和電子設(shè)備的損壞，甚至危及人身安全。四、加氣站雷電防護(hù)措施（一）加氣站站區(qū)直擊雷防護(hù) 辦公樓、變配電房、車間等建筑物直擊雷防護(hù)主要采取建筑物頂部增設(shè)避雷帶，房屋內(nèi)部等電位連接，做好引下線、接地裝置；罩棚由于是金屬構(gòu)架構(gòu)成，可以直接利用其作為接閃器，做好金屬構(gòu)件之間的鏈接以及金屬柱之間的連接；壓縮機(jī)房頂采用彩板瓦，當(dāng)其厚度大于0.5mm且相互之間連接完好時(shí)，可以利用其作為接閃器，并做好接地措施，作為易燃易爆場所，最好采取在彩鋼瓦上另行敷設(shè)避雷帶（網(wǎng)）的方式加以

8、防護(hù)，網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于10m*10m或12m*8m。（二）加氣站站區(qū)雷擊電磁脈沖防護(hù)1、配電系統(tǒng)防護(hù)站區(qū)內(nèi)的10KV供電線路應(yīng)埋地敷設(shè)；在低壓配電柜內(nèi)安裝SPD作為第一級防護(hù)，在后續(xù)用電設(shè)備配電箱處安裝第二級SPD，低壓配電系統(tǒng)接地形式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)；站區(qū)照明燈桿應(yīng)做接地，照明燈桿上的監(jiān)控線路金屬管上下兩端做等電位連接。2、弱電系統(tǒng)防護(hù)設(shè)備和管道上附屬的電子系統(tǒng)，如壓力、流量、溫度傳感器等外露金屬部件，應(yīng)與設(shè)備管道做可靠地等電位連接，信號傳輸線應(yīng)穿金屬管進(jìn)行屏蔽，金屬屏蔽管一端應(yīng)與設(shè)備、管道做等電位連接并接地，另一端與設(shè)備等電位連接并接地，不能有裸露在外的線路。信號線路宜埋地敷設(shè)，當(dāng)敷設(shè)距

9、離超過100m時(shí)，中間宜做一次接地。嚴(yán)禁將信號線與電源線穿在同一金屬罐內(nèi)敷設(shè)。線路連接服務(wù)器端口或設(shè)備處，宜安裝信號SPD，以防止雷電波侵入。3、控制室設(shè)備防護(hù)電氣和電子系統(tǒng)的所有外露可導(dǎo)電部分（如金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架）、各種電纜的金屬外皮、金屬護(hù)管、金屬線槽、防靜電接地、安全保護(hù)接地、信號工作地、屏蔽接地以及配電設(shè)備PE母排、電氣和電子系統(tǒng)的SPD接地等均應(yīng)以最短的距離與該等電位連接帶做等電位連接。4、設(shè)備管道的防護(hù)設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與管道之間、管道與管道之間等應(yīng)相互做好等電位連接并接地，不應(yīng)有孤立的金屬物體存在。（三）靜電安全防護(hù) 1、人體防靜電防護(hù) 工作人員在站區(qū)應(yīng)注意著裝，穿戴防靜電

10、工作服、鞋和手套，不得穿戴化纖衣物，穿防靜電鞋時(shí)，要考慮所穿襪子的導(dǎo)電性，嚴(yán)禁在鞋內(nèi)外粘貼絕緣墊。在站區(qū)入口處設(shè)置消除人體靜電裝置，可采用使人易于接觸的方式設(shè)置裸露的金屬接地物；工作地面應(yīng)具有導(dǎo)靜電性或造成導(dǎo)靜電條件，如灑水或鋪設(shè)導(dǎo)靜電地板。 2、設(shè)備防靜電防護(hù) 在充裝氣體前，應(yīng)做好拖車的接地，并與加氣機(jī)做好等電位連接；各種金屬罐體、管道、設(shè)備和設(shè)施應(yīng)做好接地，平行敷設(shè)的金屬管道和構(gòu)架等長金屬物，其凈距小于100mm時(shí)應(yīng)采用金屬線跨接，跨接點(diǎn)凈距不應(yīng)大于30m；交叉凈距小于100mm時(shí)，其交叉處亦應(yīng)跨接；當(dāng)長金屬物的彎頭、閥門、法蘭等連接處的過渡電阻大于0.03歐姆時(shí)，連接處應(yīng)用金屬線跨接，不能有孤立的未接地金屬物，并做好定期檢查。 參考文獻(xiàn) 1、雷電電磁脈沖的防護(hù)S，GB/T19271-2005 2、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護(hù)規(guī)范S，GA/267-2000 3、建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范S，GB50057-20004、汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范S，GB50156-2006 5、鄧雁,李良勝;當(dāng)前防雷設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題J;工程建設(shè)與設(shè)計(jì);2001年05期 6