城鎮(zhèn)燃氣場站及設(shè)施雷電防護措施探討

孫本亮

摘要：城鎮(zhèn)燃氣是現(xiàn)代城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，與人民群眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。隨著天然氣的大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用，我國燃氣事業(yè)獲得長足的發(fā)展，同時燃氣是高危險性的可燃氣體，易燃、易爆、易使人窒息，遭受雷擊，極易引發(fā)安全事故。目前國內(nèi)主要由GB50028—2006（2020年版）《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》、GB50057—2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》、GB50650—2011《石油化工裝置防雷設(shè)計規(guī)范》、GB50058—2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》等國標及QX/T109-2009《城鎮(zhèn)燃氣防雷技術(shù)規(guī)范》行標，形成了針對城鎮(zhèn)燃氣雷電防護的標準體系，為城鎮(zhèn)燃氣場站及設(shè)施的雷電防護措施提供了基礎(chǔ)且重要的保障。但是，技術(shù)標準有其限定的適用范圍，且存在修訂間隔期，客觀上難以避免對新技術(shù)、新設(shè)備的滯后性問題。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃氣;雷電防護;直擊雷防護;雷擊電磁脈沖防護

引言

雷電是春季和夏季經(jīng)常發(fā)生的一種常見的災(zāi)難性天氣現(xiàn)象。它在非常短的卸載時間內(nèi)產(chǎn)生極高的電壓和電流。伴隨而來的高磁場和高輻射對各種建筑、通信系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)等造成了巨大損害，甚至危及人們的生命和安全。城市自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（包括站場儀表系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)和安全系統(tǒng)）是確保城市燃氣供應(yīng)安全可靠的重要設(shè)施。它廣泛應(yīng)用，涉及數(shù)千戶家庭的氣體安全。但是，這些系統(tǒng)設(shè)備大多安裝在外地站的露天環(huán)境中，容易受到雷擊破壞，不僅造成重大經(jīng)濟損失，而且給城市燃氣管網(wǎng)的運行帶來重大潛在安全風(fēng)險，甚至在嚴重情況下造成火災(zāi)或爆炸事故。因此，城市燃氣的自動控制必須高度重視雷電的影響，對雷電易損設(shè)備采取適當(dāng)?shù)姆览状胧?，以避免或減少雷擊造成的危害，確保城市燃氣的安全運行。

1.設(shè)施設(shè)備

燃氣場站的設(shè)施設(shè)備（利用本體作為接閃器的設(shè)施除外）都要安裝在LPZ0B區(qū)內(nèi)。位于空曠地帶的調(diào)壓站及采用高架遙測天線的調(diào)壓站需單獨設(shè)置雷電防護裝置。在調(diào)壓站內(nèi)、外燃氣金屬管道為絕緣連接時，調(diào)壓裝置需接地。燃氣場站內(nèi)的金屬設(shè)備、框架、管道、電纜保護層（鋼管、橋架等）和放散管等，除就近與接地裝置作可靠電氣連接外，還應(yīng)注意以下問題：（1）處于1區(qū)或21區(qū)爆炸危險區(qū)域內(nèi)設(shè)備的接地線，從不同方向與接地體進行不少于兩處相連。（2）機器設(shè)備和電動機安裝在同一金屬底板上時，將金屬底板接地;安裝在單獨混凝土底座上或位于其他低導(dǎo)電材料制作的單獨底板上時，將二者用接地線連接并接地。（3）金屬靜電設(shè)備與引下線或金屬塔（桿）的距離按下列公式計算，當(dāng)不符合時，在高于連接點的地方增加接地連接線。

2.引入新工藝、新設(shè)備增強完好率

采用引入新工藝、新設(shè)備等手段，保障燃氣站場設(shè)備的完好率。完成城市燃氣場設(shè)備的故障分析與檢修工作，需要根據(jù)設(shè)備的內(nèi)部、外部兩部分屬性進行優(yōu)化。首先，需要借助新設(shè)備、新工藝，優(yōu)化設(shè)備的運行模式，提升設(shè)備的環(huán)境與條件，減小不利于設(shè)備維護或?qū)υO(shè)備造成損害的操作，從根本上延長設(shè)備的使用壽命。對于設(shè)備自身，需要及時根據(jù)安全規(guī)范標準，及時做到設(shè)備的新舊更替，在保障經(jīng)濟效益的同時，提升設(shè)備的工作性能，增強設(shè)備安全運行的穩(wěn)定性。因此，需要增加對燃氣站場設(shè)備的投入，及時的改造換代升級，創(chuàng)設(shè)設(shè)備安全運行的硬件條件。

3.電子系統(tǒng)的雷電防護

因電子系統(tǒng)的自身耐壓水平較低，故應(yīng)注意將戶外的監(jiān)控儀表、探頭等電子系統(tǒng)設(shè)備置于LPZ0B區(qū)內(nèi)。室外電子系統(tǒng)線纜為金屬線時，宜全線采用屏蔽電纜或護套電纜穿鋼管埋地敷設(shè)，金屬屏蔽層或鋼管首尾電氣貫通，兩端就近接地，如采用埋地敷設(shè)有困難時，則敷設(shè)在架空金屬橋架內(nèi)，橋架做好跨接和接地。進出建筑物和電子系統(tǒng)機房時，電子線路的金屬屏蔽層和金屬管道等，需在各防雷區(qū)界面處做等電位連接。若采用光纜，宜在光端機前10cm處斷開金屬護層、金屬擋潮層、金屬加強芯并與等電位連接帶可靠連接。當(dāng)電子線路有閑置的備用芯線時，應(yīng)將其兩端接地。電子系統(tǒng)的線纜，需要在控制柜和設(shè)備前端安裝信號SPD，以有效防護閃電電涌侵入。使用直流電源的電子系統(tǒng)設(shè)備，視其線路長度和工作電壓要求，安裝適配的直流電源線路SPD。

4.做好設(shè)備設(shè)施接地及等電位連接

設(shè)備和設(shè)施良好的接地和等電位連接可以減少對自動控制系統(tǒng)的雷電反擊的危害。所有儀表、金屬（包括金屬柵欄、風(fēng)旗、滅火器等）在燃氣場站必須接地，同時，防雷、防靜電、接地保護等各種接地裝置采用共同接地的形式，接地電阻必須小于4Ω。接地電阻可通過增大接地網(wǎng)面積、使用電阻機等設(shè)備來降低雷電危險。為補償電位，所有連接螺栓少于5個的法蘭均由銅箔橋接;平行安裝裝置水平小于100mm的金屬管道應(yīng)間隔不超過25米的金屬線橋接，橫向距離小于100米的金屬管道應(yīng)間隔不超過100米的金屬線橋接。將車站生產(chǎn)設(shè)備的所有儀器外殼和金屬裝置連接到金屬線，并連接防雷接地系統(tǒng);將自動控制室內(nèi)的設(shè)備、部件和構(gòu)件的金屬外殼和裝置連接到金屬線，并用等效電位棒和防雷接地系統(tǒng)連接到室內(nèi)，形成完美的電位連接。

5.防雷、防靜電設(shè)施

大樓內(nèi)外的燃氣管道、敷設(shè)管道和燃氣設(shè)施配備防雷和抗靜電接地設(shè)施。連接附近的防雷接地裝置，獨立接地裝置的沖擊阻力不大于30Ω。當(dāng)管道高于屋頂防雷網(wǎng)時，燃氣管道壁厚不應(yīng)小于4mm，鍍鋅圓鋼不應(yīng)小于φ8mm，用于防雷。對于可能造成靜電危害的燃氣管道，應(yīng)在分支處設(shè)置防靜電接地，間隔50至80米。裝有火焰擊穿保護裝置的輻射管的沖擊強度不應(yīng)大于10Ω。

6.視頻監(jiān)控及周界報警系統(tǒng)的應(yīng)用

燃氣站是一個重要的消防和關(guān)鍵控制對象，其監(jiān)控、報警系統(tǒng)和安全設(shè)施的可靠運行非常重要。通過連接周邊報警系統(tǒng)和區(qū)域視頻監(jiān)控接口，監(jiān)視車站外的情況。同時，用高分辨率視頻波對站內(nèi)壓力表和液位等主要參數(shù)進行比較，跟蹤站內(nèi)人員的運動軌跡。面部識別裝置安裝在車站的守門人、入口墻壁和服務(wù)室，以區(qū)分值班人員和其他人員。站內(nèi)人員活動軌跡和站外環(huán)境的實時場景通過服務(wù)器傳輸?shù)椒?wù)室，數(shù)據(jù)同步備份到網(wǎng)絡(luò)硬盤上。建立硬件和軟件安全系統(tǒng)，防止站外的外部攻擊和信息。視頻監(jiān)控的改造和升級實現(xiàn)了360度全方位的無中斷廣播。分布式光纖振動入侵防御系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的紅外抗干擾報警，具有光學(xué)時域反射技術(shù)的高定位精度和光纖干擾技術(shù)的高靈敏度等特點。能有效識別防盜滑板類，過濾貓、狗、鳥、樹葉、瑣事等物體的干擾，智能分析報警。車站環(huán)境、設(shè)備、設(shè)施異常時，監(jiān)控可以自動采集預(yù)警信息，自動調(diào)速器相機對準設(shè)備、設(shè)施進行檢測校準。

結(jié)束語

考慮到城市燃氣場站遭遇雷擊會影響燃氣管網(wǎng)安全運行所造成的巨大破壞，有必要高度重視燃氣管道防雷設(shè)施的防雷規(guī)劃和安裝，以合理可靠的方式達到規(guī)范，避免防雷缺陷。同時，在日常工作中，防雷設(shè)施和設(shè)施的維護和定期檢查也非常重要。只有這樣才能防止城市燃氣自動化受到雷擊破壞，保證燃氣管網(wǎng)的安全運行以及人民生命財產(chǎn)的安全。

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