燃氣管道的防雷設計原則與技術分析

米爾夏提·米爾阿布都拉

【摘要】雷電是威脅建筑物以及燃氣管道安全的主要因素之一，因此建筑物燃氣管道的防雷設計是設計人員必須考了的重要因素之一。文章分析了燃氣管道的防雷設計原則，探析了燃氣管道的防雷技術，旨在為燃氣管道的防雷設計人員提供一定的參考。

【關鍵詞】燃氣管道；防雷設計；原則；技術

一、前言

燃氣是一種清潔能源，近年來，居民對燃氣的需求量不斷的增加，燃氣管道走入千家萬戶，并且給人們的生活帶來了很大的便利。但是，燃氣管道敷設量的增加，也增大了其遭受雷擊的概率，如果沒有采取相應的防雷設計或者防雷措施，將會嚴重的威脅燃氣管道以及人們的安全。對此，燃氣管道在敷設的過程中，必須根據實際狀況，嚴格的按照相關的防雷設計原則，采用科學的防雷技術，盡可能的降低雷電對燃氣管道造成威脅，確保居民安全用氣。

二、燃氣管道的防雷設計原則分析

燃氣管道的防雷設計需要根據其在建筑物的不同敷設位置，逐段分析可能遭受的主要雷擊通道，即遭受雷擊的主要形式，例如LEMP、直擊雷等。因此，燃氣管道的防雷設計原則主要包括以下幾個：

（1）地溝或者埋地中的金屬燃氣管道，非常容易受到雷電電流流經接地裝置時的高電位反擊，因此應該堵塞該雷擊通道，主要采用設置符合國家規范要求的安全距離以及合理安裝防雷接地裝置的原則進行防護。

（2）和防雷引下線平行的豎直敷設的金屬燃氣管道，主要受到兩方面的雷擊威脅：其一，來自于雷電電流經引下線時產生的高電位，容易對附近燃氣管道形成反擊通道；其二，側雷擊的威脅，對于不同類別的防雷建筑物，防雷設施的保護范圍存在一定的差異，例如，第二類防雷建筑物的滾球半徑為45m，則樓高低于45m的建筑物將可能受到雷擊的威脅，也就是說，對于不同類型的防雷建筑物，只要超過滾球半徑范圍的樓層以及燃氣管道都會受到側雷擊的威脅。

（3）建筑物室外的放散管、立管、屋面管以及架空燃氣金屬管容易受到直擊雷的威脅，這些燃氣管道就如防直擊雷的接閃器，會遭受直擊雷的危害。因此，對于這部分燃氣管道的防雷設計，應該解決天面的防雷接閃器與燃氣管道之間等電位連接的問題。

三、燃氣管道的防雷技術

（1）雷電靜電感應防護技術

在進行燃氣供氣管道的絕緣處理過程中，絕緣段前端的燃氣管道應該通過絕緣段與放電間隙的燃氣管道做等電位連接。如果出現燃氣供氣管道閥門接頭和法蘭盤之間接觸不良或者生銹的問題，在電流幅值相當低（通常為10.7kA）的狀況下，法蘭盤之間將會產生火花，在遇到可燃氣體之后將會發生爆炸。對此，燃氣管道以及燃氣設備應該做好防雷電感應措施，對于可能造成雷電靜電感應的防護，燃氣供氣管道需要每隔20cm-25cm做好防雷電感應接地，接地電阻不能超過10Ω；對于燃氣儀表必須進行跨接，并做好等電位技術處理；在燃氣管道的分支部位，應該做好防靜電接地保護，接地電阻不能超過30Ω。

（2）雷電波侵入保護技術

為了防止雷電感應電流或者雷擊燃氣管道的雷電波侵入，應該做好燃氣管道的絕緣處理，即在燃氣管道供氣管道入口處、法蘭盤處插入絕緣段，燃氣管道絕緣段處理與法蘭盤絕緣段處理分別如圖1和圖2所示：

圖1 燃氣管道絕緣段處理

圖2 法蘭盤絕緣處理

（3）直擊雷防護技術

把燃氣管道布置在接閃器的保護范圍之內，能夠有效的防止雷電威脅燃氣管道。室外沿著外墻敷設的燃氣管道應該每隔20m做一次建筑物與防雷接地的均壓環連接，天面管至少應該做好兩處連接，如果防雷網和燃氣管道相交距離不超過100mm也應該進行連接。放散管以及屋面的燃氣管道應該盡可能的原理建筑物雷擊率較高的地方，例如屋脊、女兒墻的上方、屋角、檐角等，距離通常不能小于2m。

（4）引入管防雷技術

為了防止感應雷與雷電波的侵入，防止雷電電流在燃氣管道內形成火花，可以采用室內外燃氣管道與絕緣接頭隔離的方式，根據《城鎮燃氣用防雷接頭》CJ/T385-2011，該接頭裝置能夠有效的防止雷電電涌侵入燃氣管道中。但是，如果引入管沿著外墻敷設，這些燃氣管道處于建筑物保護范圍之外，對于該種燃氣管道的防雷設計主要包括以下幾個方面：其一，選擇壁厚超過4mm的不銹鋼無縫鋼管或者無縫鋼管；其二，由于燃氣管道輸送的可燃氣體具有一定的防腐要求，為了防止鋼材晶體結構不同導致的電位差，所以在進行等電位連接時，應該采用和燃氣管道材料相同的鋼材進行焊接，焊接處的防腐除銹處理不低于燃氣管道防腐等級，目前最常用的為管箍方式，通過等電位連接線能夠連接到等電位連接箱；其三，沿著外墻豎直敷設的燃氣管道和用戶分支管相連時，必須設置防雷接頭，并在管道的兩端分別就近接地，接地電阻不能超過10Ω；其四，沿著外墻敷設的立管，不能跨越女兒墻。

（5）利用建筑物自身防雷裝置

利用建筑自身防雷裝置的防雷技術主要表現為：其一，安裝方法，防雷網和燃氣管道之間采用截面積超過48mm2的扁鋼或者直徑為10mm的圓鋼進行連接，在選擇扁鋼時，其厚度不能低于4mm，主要因為遭受雷擊時，閃擊通道接觸處厚度小于4mm時容易熔化而燒穿；其二，屋面的燃氣管道每隔30m需要和防雷網進行連接，當防雷網和燃氣管道的距離低于100mm時也應該連接；其三，燃氣管道和設備連接處的電阻不能超過0.03Ω；其四，防雷網和燃氣管道兩端必須進行焊接，采用雙面施全焊的方式，搭接面積必須超過其截面積；其五，引下線應該外敷，并盡可能以最短的路徑接地，引下線的數量應該根據建筑物的實際狀況確定，通常不能低于2根，每根的距離不能低于18m，接地電阻不能超過10Ω；其六，接地系統采用的接地裝置必須相同，為了防止接地裝置和引下線形成的高電位對周圍大金屬物或者電氣造成影響，接地裝置和金屬物或者電氣線路必須通過電壓保護器進行連接，如果接地裝置為豎直，圓鋼的直徑不能小于10mm，角鋼的厚度不能超過4mm；如果接地裝置為水平，角鋼的直徑不能小于10mm，扁鋼的截面積不能小于100mm2。

四、結束語

總而言之，雷電是一種比較常見的自然災害現象，其猛烈的沖擊波、強大的電流、強烈的電磁輻射、炎熱的高溫等會瞬間產生巨大的破壞。燃氣管道是建筑物的附屬設備，當燃氣管道遭受雷擊時，不僅會影響人們的用氣安全，還可能會造成嚴重的爆炸事故，嚴重的威脅人們的生命和財產安全。因此，在進行燃氣管道設計時，必須請有資質的防雷設計單位做好防雷設計，安裝相應的防雷接地裝置，進而保證燃氣管道的安全。

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