中石油北京河北段天然氣分輸氣站防雷工程檢測分析

摘 要:雷電對天然氣輸氣站的危害是多方面的，隨著弱電系統廣泛用于工藝設備的控制、儀表、通信設施，雷電暫態過電壓和雷擊電磁脈沖對輸氣站安全運行存在一定程度的危險，加之天然氣易燃易爆特性，因而雷電防護相對分輸氣站來說尤其重要。

關鍵詞:雷電暫態過電壓 雷擊電磁脈沖 輸氣站 防雷

中圖分類號:TM862 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0108-01

天然氣分輸站地處空曠地帶，周圍無高大建筑物，加之天然氣屬易燃易爆氣體，因此防雷安全檢測更顯重要。中石油北京天然氣輸氣分站有藁城、鹿泉、任丘、安平。

1 輸氣分站簡介

1.1 站房控制室

屋頂有接閃帶、接閃桿、衛星天線。室內機房有電源機柜、控制柜、網絡柜、計量柜、調壓柜、通訊柜、火警控制柜。

1.2 工藝裝置區

有金屬燈桿、靜電柱、監控攝像桿、防爆型分配電箱、控制箱、調壓箱;各種閥門、分離器、過濾器、壓力變速器;各種儀表、可燃氣體報警儀等。

1.3 水套爐區主要設備

水套爐為金屬設備，有金屬煙囪，高12m，金屬外皮包裹(注意金屬外皮接地情況)。

1.4 放空區

金屬放空管，高約20m;減壓閥、金屬穿線管。

2 防雷類別

工藝裝置區、放空區為易燃易爆，一類，其他二類[1]。

3 雷電電涌過電壓的危害

輸氣站附近發生雷擊或輸氣站設備直接受到雷擊(金屬高桿燈可以防直擊雷，但也可將雷擊電磁脈沖引向附近金屬體，增加了附近金屬體遭受感應雷的危害幾率)，由雷電流產生的暫態高電位和雷擊電磁脈沖能夠通過傳導，耦合，感應侵入工藝設備，在其電氣和控制系統中產生暫態過電壓，造成電子設備、儀器、儀表損壞，進而影響輸氣安全運行，這種暫態過電壓即電涌過電壓。危害分為:①工藝設備直接受到雷擊引起電氣和控制系統中某些部位的電位急劇升高，導致對電子儀器儀表等設備的反擊。②雷擊在電源線路上感應過電壓并沿電源線路侵入設備如儀器儀表、電動閥門。③雷擊在信號線路上感應出過電壓并沿信號線路侵入控制設備。④雷擊電磁脈沖在空間直接輻射到工藝區電子控制設備。

以上的第①和第④項可以通過接地、屏蔽、等電位的措施較易實現阻止雷電危害的發生，對于第②和第③項雷電產生的危害也是防雷工作應該加以重視的，是雷電防御的重點。

4 直擊雷防護

4.1 接閃器和引下線

工藝裝置區有直擊雷防護，分布工藝區周圍有金屬燈桿、監控攝像桿、可以用來作為接閃器;工藝裝置區內露天布置的天然氣鋼制密閉設備、容器等，頂板厚度均大于4mm，依據《輸氣管道工程設計規范》GB50251-2003第9.1.7條，設備本身可用作為接閃器和引下線。放空區有金屬放空管作為接閃器和引下線。水套爐區有金屬煙囪和罐體作為接閃器和引下線。

站區控制室屋頂有衛星天線，設有接閃桿，屋頂接閃桿與屋頂接閃帶相連;接閃帶沿女兒墻四周明敷，固定支架高度是15mm，間距1m;屋面設有接閃網格，網格尺寸為20m×20m。材料用?10圓鋼，并做了防腐處理;接閃器的安裝布置符合《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010的第4.3.1條的規定;接閃器的支架固定符合《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》GB50601-2010第5.1.2條的規定。接閃器的鋼材焊接符合《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》GB50601-2010第4.1.2條的規定。站房附屬區一層建筑屋頂設有接閃帶，室內有總配電設備，鍋爐煙囪接地良好≤10Ω。

檢測發現，站區放空管無防直擊雷措施，一旦閃擊，后果嚴重;監控探頭無防直擊雷措施，易遭雷擊損壞;水套爐區煙囪外皮阻值偏大，泄放防雷電流受阻，存在雷擊風險。整改建議:監控探頭、宜將放空區內的金屬管安裝接閃桿，并保護到管口上方。

4.2 接地裝置

工藝區、水套爐區、放空區均采用地面-0.8m以下敷設40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼形成環形人工接地體;高桿燈接地為獨立接地，且距工藝裝置區內的設備接地系統3米以上;監控桿接地和工藝區設備組成共用接地;水套爐區配電箱、工藝區配電箱、控制箱、各種閥門、各種儀表等預留40mm×4mm或25mm×4mm鍍鋅扁鋼，各區內大件金屬設備如閥門、罐體、各種工藝設備等均設有最少兩點接地扁鋼。站房控制室的接地是以建筑物基礎鋼筋等自然接地體為接地裝置。其配電系統工作地、保護地、防雷地和機房靜電地、屏蔽地組成共用接地系統。

4.3 等電位聯結

各種儀表金屬外殼均用2.5mm2的紅黃銅線就近與埋地排相連。站房控制室內的各種機柜均用6mm2銅線連接到接地母排上。檢測發現，只有水套爐區煙囪外皮接地不良。整改意見:做好等電位聯結。

5 雷擊電磁脈沖

雷擊在電源線路上感應出電涌過電壓，并沿電源線路侵入設備如儀器、儀表、電動閥門、站房控室內配電系統和機柜;雷擊在信號線路上感應出過電壓并沿信號線路侵入控制設備、通信設備、監控設備。

5.1 線路屏蔽、等電位聯結、接地

工藝裝置區內設備上的配電線路，均已采用金屬鎧裝電纜且兩端也都有良好的接地，阻值符合規范要求，并在防雷分區界面處做了等電位聯結。但是由于工藝區配電箱暴露在室外，其配電箱應加裝SPD。

5.2 安裝電涌保護器

站房控制室機房屬乙級安全防范系統，根據其重要性和使用性質確定為:雷電電磁脈沖防護等級為B級防護，電源3級SPD[2]。

①低壓配電系統SPD。低壓配電為TN-S系統，附屬區有總配電，安裝有I級實驗的電涌保護器。電涌保護器的電壓保護水平值小于2.5kV，每一保護模式的沖擊電流值均大于12.5kA。站房控制室機房自動電源柜是第二級配電設備，裝有SPD。檢測發現，后續需要保護的設備未安裝第三級SPD。整改建議:安裝第三級SPD。電涌保護器的安裝參閱《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004第5.4.1條的規定。

②信號線路的電涌保護器。工藝區信號線路均已穿鋼管配線且兩端也都有良好的接地，阻值符合規范要求，并在防雷分區界面處做了等電位聯結。檢測中了解到:控制機房信號線路、天饋線、數控線路無浪涌器。多次遭雷電波侵入;工藝區、水套爐區溫變、壓變，可燃氣體報警儀無浪涌器，多次遭雷擊損壞。整改建議:站房控制室屋頂有衛星天線，應安裝天饋線浪涌保護器;有可燃氣體報警系統;監控系統;有計算機網絡系統;通信設備;消防聯動系統，這些均應根據各自的需要安裝適配的防雷電涌保護器。電涌保護器的安裝參閱《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2004第5.4.2——第5.4.9的規定。

6 結語

分輸氣站的弱電系統防雷措施不完善，應該加裝防雷電磁脈沖的電涌保護器;有些部位接地不良，做好等電位聯結是關鍵;輸氣站是重要行業，接閃器安裝應該從嚴要求。

參考文獻

[1]油氣田及管道建設設計專業標準化委員會.GB50252-2003輸氣管道工程設計設計規范[S].北京:中國計劃出版社，2003.

[2]四川省建設廳.GB50343-2004建筑物電子信息系統飯防雷技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2004.