防雷技術設計在輸氣站中的分析

莫尚澤　宋應剛　錢洪幫　鄧珺　馮明燕　羅鋼　羅興

摘要：設計規范是輸氣站防雷設計的一個重要原則，本文就貴州省黔南州龍里縣輸氣站中的直接埋地敷設方式、在山區大型跨越敷設方式下的防雷防靜電設計和輸氣站、站場的防靜電設計、如何在兼顧管道防腐的情況下兼顧防雷防靜電的功能，輸氣站中的防雷設計應注意什么問題等做了具體的分析和介紹，供大家參考和討論。

關鍵詞：防雷技術設計；輸氣站；分析

前言：在管道的設計當中，在做好防雷設計的同時，必須要保證管道的防腐保護的功能，只有把這兩者進行恰當的結合，才能夠保障輸氣管道安全的運行，延長其使用壽命。

1.輸氣站中的防雷保護措施

遵循國家相關文件的標準，我國輸氣站中十分注重防雷設計，并且按照建筑物的防雷設計規范來執行。下面我們來談一下貴州省黔南州龍里縣輸氣站的防雷技術的保護措施。

1.1閥室的防雷保護。在高度為5米以下的平房內，建立以自控儀表、主管道的閥門、放空立管閥門為組成部分的閥室，儀表接地的電阻需在4歐姆以下，主管道的防腐措施應采用PE三層的外加電流和液體涂料犧牲陽極法。

按照通風環境的差別將閥室分為一級和二級的爆炸氣體環境，防雷設計的閃接器需采用閥室墻壁上的避雷帶，避雷帶網格小于等于5m×5m、6m×4m（二級防雷為10m×10m。

關于室內的儀表，必須要求與接地網有連接，接地網的電阻在小于4歐姆的情況下，不僅能夠滿足儀表接地的要求，更能夠使得地面上的保護器與接地網相連接，從而保證防雷保護和防腐保護。大地與金屬管道絕緣，如果在進出建筑物處管道與防雷的接地裝置相連，那么就需做好防腐處理，（在接地線和管道連接的地方），在接地裝置材料的選擇上，必須要與防腐保護相配合使用，這樣才能夠保障防腐保護的效果。發生雷擊現象的時候，在過電壓的情況下，絕緣體內有時會發生氣體放電，綜合考慮空氣的穿放電電壓、管線防腐層耐壓、接頭擊穿電壓等之后，地極保護器能夠很好地起到保護作用。

1.2輸氣站附近的管道防雷措施。在主管道的進出場上必須設有絕緣接頭，管道的防腐采用液體涂料犧牲陽極的陰極保護措施，電阻在小于等于4歐姆的情況之下，把工藝裝置與接地網相連接，并且采用犧牲陽極的陰極保護材料使得接地和陰極保護合二為一。

1.3輸氣站附近的大型跨越管道防雷保護。在與輸氣站有關的工程當中，管道大型的跨越方式有懸鎖和連續橋等。目前而言，只有一條壁厚為6.6m-14.6m的鋼制管道，當有直擊雷的時候，需要屏蔽鋼套管，通過防雷技術的裝置將雷電引入大地之后，可以將防護層和鋼套管結合后進行聯合接地。

2.輸氣管道中管道防雷的措施

本工程閥室與站場間、全線管道的閥室間大約相距25km，每年平均雷暴次數為26.3-52d/a，土壤電阻率約為11-900.m，沿線的自然環境以及地形地貌等的差別較大，管道埋地深度也不盡相同，經歷的直擊雷、感應雷等不同的雷電也可能不太相同。在埋地管道的時候遭受雷擊的原因分析如下（參照埋地通信電纜遭雷擊得出）：

2.1管道會被雷電直接擊中。雷擊有一種趨勢就是一直尋找一種抗阻的最小途徑來作為發展的途徑然后得以發泄發放云電荷的一種趨勢，相當于高電阻率的地區中的一些直埋管道中有一條局部低電阻率土壤地帶，很容易就會引起雷電直擊管道，導致絕緣層被擊穿；

2.2在雷擊管道附近的大地上或者接觸地面的物體對直埋管道發生放電的反應。被雷擊時的電位會顯著的升高，然后管道與落雷電之間就會產生巨大的電位差，這股強大的電位差會擊透擊穿土壤，然后形成一個電弧通道，這一電弧能夠對距雷擊點處的管道外層絕緣產生較嚴重的燒傷的作用，這會使得很大一部分電流通過這個絕緣的燒傷部位然后進入金屬管道并且開始向兩邊進行傳導和輸送，但是金屬管道對這一反應會產生抗阻，正是因為這個原因，電流在沿管道長度的方向會產生暫時性狀態的有相對梯度的分部狀態，在輸送的管道與土壤之間會產生某些特定的暫時性狀態的電位差，這種電位差一定要引起格外的重視，因為當某點的管道和土壤之間的電位差比外層絕緣強度高很多的時候絕緣層就會被擊穿；

2.3雷電擊中大地之后向管道泄出流量。如果雷擊點和管道之間的電位差還不能夠有足夠的電力來擊穿土壤，這就會導致的部分雷電流散流之后然后進入大地，這就會使管道的感應超過電壓，雷電感應超過電壓值后，電壓就會隨著土壤的電壓的增加而增加，跟隨管道埋藏深度的增加而降低。

3.輸氣站中防雷設計的注意問題

3.1系統內的隔音器并不能有效防雷，需要防雷模塊。由于早期開發的一批DCS站系統的輸入模塊采用了隔音器件，所以有不少人誤認為隔音器件有防雷功能，不必再配備防雷模塊。但是通過相關的研究發現，配電的隔音器件在原理上能夠起到隔離強電流的作用，但是其弊端也非常明顯，反應慢且底暴露等級產生瞬態沖擊，因而必須要配備防雷模塊。

3.2現場儀表接地一定要就近連接防雷引下線。在輸氣站的許多設備中，應按照規范進行多處防雷接地，但是在設計的時候有相關人員為了少一根裸線使現場更加美觀，提出儀表接地之后可以不再就近連接防雷引下線。但是實踐表明因適用范圍和線路結構的不同，如果不就近連接防雷引下線會導致漏電和短路等嚴重后果。

結語：綜上所述可以發現，防雷設計工程很復雜，不但會受到輸氣管道的運輸距離的影響，而且還會受到諸如管道沿線的地形和地貌、沿線的地理環境和氣候狀況等意料之外的棘手難題。所幸的是我國的防雷技術在輸氣站中的應用經過較長時間的研究和探索已經較為成熟，但是仍然需要防雷設計的工作人員認真對待—個系統的工程設計，對其進行嚴密的設計、精準的施工和嚴格的檢驗。在投產運行之前，一定要仔細檢查相關的問題，這對以后的安全的運行非常重要。