CNG加氣站防雷防靜電接地的重要性及措施

蘇 敏 李大軍

（1、哈爾濱市燃氣工程設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150016 2、哈爾濱中石油昆侖車用天然氣有限公司，黑龍江 哈爾濱 150069）

隨著新能源汽車的推廣普及，CNG加氣站的建設逐年增加。由于CNG加氣站工藝裝置區、加氣島、儲氣井等區域按爆炸性環境劃分為“2區”，設備內均為“1區”，且加氣站多建在主城區主干道，如發生事故極易發生人員傷亡，所以防雷、防靜電在CNG加氣站的設計、施工及日常維護中尤為重要。

1 雷電及靜電的危害

雷電是大氣中帶電云塊之間或帶電云層與地面之間所發生的一種強烈的自然放電現象。雷電在CNG加氣站可產生如下危害：（1）靜電效應產生過電壓，損壞絕緣和設備；在金屬管路之間產生火花放電而導致火災或爆炸危險。（2）電磁感應，將感應電壓耦合到電子信息設備中去，導致“噪聲”干擾，甚至對電子器件產生破壞性損傷。（3）瞬態電涌效應，產生跨步電壓、接觸電壓、反擊放電等，對人員及設備造成危害。（4）熱效應，影響導體的熱穩定，降低機械強度甚至融化或擊穿，還可能導致其他二次事故。（5）機械效應，對流過雷電流的建筑設施及防雷設施產生損壞。壓縮天然氣在管道中流動，因與管道內壁的摩擦而產生靜電。當靜電荷積累到一定程度時會產生靜電火花，進而引發靜電事故。

2 CNG加氣站防雷防靜電措施

2.1 防直擊雷

根據CNG加氣站所在地的氣候及雷電參數采取區域性防雷與重點建（構）筑物直擊雷防護相結合的原則，將大量雷電流通過引下線和接地網向大地泄流，以降低電位。

在雷電的主導方向和次主導方向安裝主動式防雷裝置，盡可能減少或避免雷電直擊在CNG加氣站的建筑物或設備上。防雷裝置的接地體與被保護建筑物及與其有聯系的各種金屬物之間應保持一定的安全距離。接地裝置的沖擊接地電阻不宜大于10歐姆。

CNG加氣站的壓縮機房、加氣島需采取防雷措施時，應設不大于5m×5m或6m×4m的避雷網或避雷帶作為接閃器，辦公用房可按第二類防雷建筑物設不大于10m×10m或12m×8m的避雷網或避雷帶作為接閃器，按規定沿屋角、屋脊、檐角等易受雷擊部位敷設。避雷網或避雷帶宜用圓鋼或扁鋼，優先采用圓鋼。圓鋼直徑≥8mm，扁鋼截面≥12mm×4mm。

CNG加氣站內設備有時安裝在室外，如脫硫、脫水裝置、干燥器撬、壓縮機撬、儲氣瓶組等。此時這些設備的接閃器應注意厚度的要求，即：鋼板厚度不小于4mm，銅板厚度不小于5mm，鋁板厚度不小于7mm，且金屬板應無絕緣被覆層（薄的油漆保護層或1mm厚的瀝青層或0.5mm厚的聚氯乙烯層不屬于絕緣被覆層）。

各建筑物四周應均勻或對稱設置不少于2根的引下線，其間距不大于12m，每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10歐姆。引下線也可利用建、構筑物柱內的鋼筋，規格為4根Φ10以上或2根Φ16以上。

垂直埋設接地體一般采用角鋼、鋼管或圓鋼，水平埋設的接地體一般采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑≥10mm，扁鋼截面≥25mm×4mm，扁鋼及角鋼的厚度≥4mm，鋼管壁厚≥3.5mm。如接地裝置在腐蝕性較強的土壤中，應采用鍍鋅等防腐措施或加大截面積。CNG站內布置一般比較緊湊，如難以滿足人工接地體距建筑物出入口或人行道不小于3m的要求，應將人工接地體的埋深增大到1m以上，也可采用瀝青碎石路面或在接地裝置敷設50～80mm厚的瀝青層，且其寬度超過接地裝置2m。

電涌保護器SPD是一種用于帶電系統中限制瞬態過電壓和引導泄放電涌電流的非線性防護器件。用以保護電氣或電子系統免遭雷電或操作過電壓及涌流的損害。在配電系統的電源端安裝與設備耐壓水平相適應的電涌保護器。在信息系統配電線路的首、末端與電子器件連接時，也應裝設與電子器件耐壓水平相適應的電涌保護器。

2.2 防感應雷

在CNG加氣站內，為降低閃電電磁脈沖對電子系統的感應干擾，可采用以下基本措施：

（1）以合適的路徑敷設線路及線路屏蔽措施

采用鎧裝電纜或電纜穿鋼管敷設。電纜金屬外皮或鋼管應在兩端接地。控制電纜的備用線芯應一端接地。電力電纜和信號電纜敷設路徑應與防雷引下線距離2m以上或加以屏蔽。各類系統線路選擇共用的敷設通道，避免形成大面積感應環路。強電與弱電電纜應保持適當間距，交叉點采取直角交叉跨越。

（2）接地及等電位聯結

接地是防雷技術中的重要環節，其目的是把雷電流送入大地。CNG加氣站應共用接地系統，其接地電阻不應大于4歐姆。如設備有接地阻值的要求，亦不應大于其中最小的接地電阻要求。CNG加氣站的380/220V供配電系統宜采用TN-S系統，即在總配電箱開始引出配電線路和分支線路，PE線與N線必須分開設置，使各用電設備形成等電位聯結。建筑物的防雷接地、電子設備的電源系統中性點工作接地、安全保護接地、電子設備的等電位聯結接地以及電力和信息系統線路的電涌保護器SPD接地等應采用共用接地系統。電子設備的信號地與保護地及工作地共用接地體。等電位聯結導體采用16mm2和6mm2的銅帶。

CNG站內的加氣機、儲氣瓶組等均應做好等電位聯結。

2.3 防靜電

地上或管溝敷設的天然氣管道的始、末端和分支處應設防靜電和防感應雷的聯合接地裝置，其接地電阻不應大于30歐姆。在工藝裝置區或壓縮機房的入口處設置可以泄放靜電的接地裝置，以為進入人員泄放身體攜帶的靜電。在加氣島設置靜電接地夾，可以為加氣車輛泄放靜電。在站區內設置靜電接地報警器。在爆炸危險區域內的天然氣管道上的法蘭、膠管兩端等連接處應用金屬線跨接。當法蘭的連接螺栓不少于5根時，在非腐蝕環境下，且法蘭盤或螺紋接頭間的接觸電阻不大于0.03歐姆時，可不跨接。

[1]民用建筑電氣設計規范.JGJ16-2008

[2]建筑物防雷設計規范.GB50057-94（2000年版）

[3]建筑物電子信息系統防雷技術規范.GB50343-2004

[4]汽車加油加氣站設計與施工規范.GB50156-2002

[5]工業與民用配電設計手冊第三版.北京：中國電力出版社，2005.