淺析CNG加氣站的雷電防護措施

【摘要】雷電是一種自然現象，但其具有很強的破壞性，對周圍建筑物、設備設施、森林礦山等產生一些不可挽救的損失；加氣站屬于易燃易爆場所更應做好對雷電的防護工作，減少不必要的損失。

【關鍵詞】雷電危害；破壞途徑；加氣站防護

【中圖分類號】S761.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0258-02

雷電是發生在大氣中的一種自然放電現象，具有高電壓、大電流、時間短和強電磁輻射等顯著特征，可引起加氣站爆炸、森林火災、建筑物損壞等，危害人的生命財產安全。

一、雷電危害途徑

雷云對地放電能夠對地面上的建筑物和設施構成嚴重危害，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。另一種是雷電的間接危害，稱為雷電電磁脈沖（LEMP），俗稱感應雷擊、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，主要表現為雷電引起的熱效應、電動力效應和沖擊波等，通常會造成建筑物毀壞、火災、人員傷亡等。

1、當雷云對地放電時，強大的雷電流從雷擊點注入被擊物體，其放電溫度高達6000多度，可以使體積較小的金屬熔化；同時當雷電擊中物體時，由于物體中的水分、氣體和物體本身受熱急劇膨脹，在短時間內又來不及散去，產生巨大爆炸力，可以使建筑物等崩塌。

2、當雷電擊中建筑物，雷電流在導體中流動時，載流導體周圍的空間存在著電磁場，在電磁場中的載流導體會受到電磁力的作用，在電磁力的作用下，建筑物內的導體之間會相互吸引或排斥，引起變形，甚至會被折斷，這就是雷電的電動力效應。

3、在雷電對地放電時，放電通道中既有強雷的空氣游離，又有強烈的異性電荷中和，通道中的瞬時溫度很高，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散，從而形成沖擊波。同時通道外圍附近的冷空氣被強烈壓縮，在沖擊波到達的地方，空氣的密度、壓力和溫度都會突然增大，產生劇烈震動。

（二）雷擊電磁脈沖

雷電電磁脈沖（LEMP）主要表現為雷電引起的靜電感應、電磁感應和暫態過電壓等，這種雷電的破壞性更大，危害更高，也更容易被人們忽視。它對周圍環境的破壞要比直擊雷發生幾率大的多，而且比直擊雷的破壞范圍更大。

當空中有帶電的雷云出現時，雷云下的建筑物等都因靜電感應而帶上相反的電荷，當雷擊發生后，雷云上所帶電荷通過閃擊與地面的異性電荷迅速中和，而某些局部地區的感應電荷不能在同樣時間內消失，形成局部感應高電位，這就是雷電的靜電感應，這種有雷電感應產生的過電壓會在金屬物上形成雷電過電壓，這種感應過電壓會使接地不良或未做等電位連接的金屬器件之間發生火花。

由于雷電流具有很大的峰值，在流過的路徑周圍空間就會產生強大變化的電磁場，處在該電磁場中的導體回路上會產生較大的感應電動勢（開口回路）或感應電流（閉口回路），這就是雷擊的電磁感應。感應電動勢足以使回路上的間隙之間放電，產生火花，引起火災或爆炸，感應電流還會使回路過熱導致設備損壞。

二、基本防護措施

（一）直擊雷防護

對于直擊雷的防護，一般采用接閃器（避雷針、避雷帶、避雷網）、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，將雷電流導入大地中去，從而達到保護的目的。

（二）雷擊電磁脈沖防護

對于雷擊電磁脈沖防護采取的措施主要有：等電位聯結、屏蔽、共用接地、合理布線、加裝電涌保護器（SPD）等防雷技術，通過這些措施，達到保護室內人員和設備的安全，這些措施與直擊雷防護措施相輔相成，缺一不可，共同構成雷電防護系統工程。

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，可能會引起管道及罐體爆炸；同時雷電還可能造成人員直接傷亡。

（二）雷電電磁感應危害

當雷電擊中站區內避雷針或樓頂避雷帶時，由于雷電流具有電流強度大，前沿陡度大，放電時間短的特征，因而在雷電流泄放通道周圍空間，會形成一個暫態的強大電磁場，會對管道設備上附屬的壓力、流量、溫度傳感器等電子設備構成威脅，輕者造成數據錯誤，重者造成設備毀壞。此外電磁場還會在開口環路上形成感應電動勢，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生間隙放電，引起火災或爆炸。

（三）雷電靜電感應危害

受雷電靜電感應作用，在一些管道、罐體和線路上形成暫態雷電過電壓波（一般可達幾百KV-上千KV），沿著線路侵入室內，造成用電設備和電子設備的損壞，甚至危及人身安全。

四、加氣站雷電防護措施

（一）加氣站站區直擊雷防護

辦公樓、變配電房、車間等建筑物直擊雷防護主要采取建筑物頂部增設避雷帶，房屋內部等電位連接，做好引下線、接地裝置；罩棚由于是金屬構架構成，可以直接利用其作為接閃器，做好金屬構件之間的鏈接以及金屬柱之間的連接；壓縮機房頂采用彩板瓦，當其厚度大于0.5mm且相互之間連接完好時，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避雷帶（網）的方式加以防護，網格尺寸不應大于10m*10m或12m*8m。

（二）加氣站站區雷擊電磁脈沖防護

1、配電系統防護

站區內的10KV供電線路應埋地敷設；在低壓配電柜內安裝SPD作為第一級防護，在后續用電設備配電箱處安裝第二級SPD，低壓配電系統接地形式應采用TN-S系統；站區照明燈桿應做接地，照明燈桿上的監控線路金屬管上下兩端做等電位連接。

2、弱電系統防護

設備和管道上附屬的電子系統，如壓力、流量、溫度傳感器等外露金屬部件，應與設備管道做可靠地等電位連接，信號傳輸線應穿金屬管進行屏蔽，金屬屏蔽管一端應與設備、管道做等電位連接并接地，另一端與設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，當敷設距離超過100m時，中間宜做一次接地。嚴禁將信號線與電源線穿在同一金屬罐內敷設。線路連接服務器端口或設備處，宜安裝信號SPD，以防止雷電波侵入。

3、控制室設備防護

電氣和電子系統的所有外露可導電部分（如金屬外殼、機柜、機架）、各種電纜的金屬外皮、金屬護管、金屬線槽、防靜電接地、安全保護接地、信號工作地、屏蔽接地以及配電設備PE母排、電氣和電子系統的SPD接地等均應以最短的距離與該等電位連接帶做等電位連接。

4、設備管道的防護

設備與設備之間、設備與管道之間、管道與管道之間等應相互做好等電位連接并接地，不應有孤立的金屬物體存在。

（三）靜電安全防護

1、人體防靜電防護

工作人員在站區應注意著裝，穿戴防靜電工作服、鞋和手套，不得穿戴化纖衣物，穿防靜電鞋時，要考慮所穿襪子的導電性，嚴禁在鞋內外粘貼絕緣墊。在站區入口處設置消除人體靜電裝置，可采用使人易于接觸的方式設置裸露的金屬接地物；工作地面應具有導靜電性或造成導靜電條件，如灑水或鋪設導靜電地板。

2、設備防靜電防護

在充裝氣體前，應做好拖車的接地，并與加氣機做好等電位連接；各種金屬罐體、管道、設備和設施應做好接地，平行敷設的金屬管道和構架等長金屬物，其凈距小于100mm時應采用金屬線跨接，跨接點凈距不應大于30m；交叉凈距小于100mm時，其交叉處亦應跨接；當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭等連接處的過渡電阻大于0.03歐姆時，連接處應用金屬線跨接，不能有孤立的未接地金屬物，并做好定期檢查。

參考文獻

[1]雷電電磁脈沖的防護[S]，GB/T19271—2005

[2]計算機信息系統雷電電磁脈沖安全防護規范[S]，GA/267—2000

[3]建筑物防雷設計規范[S]，GB50057—2000

[4]汽車加油加氣站設計與施工規范[S]，GB50156—2006

[5]鄧雁，李良勝；當前防雷設計中應注意的幾個問題[J]；工程建設與設計：2001年05期