CNG加氣站防雷防靜電接地的重要性及措施

蘇 敏 李大軍

（1、哈爾濱市燃氣工程設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150016 2、哈爾濱中石油昆侖車用天然氣有限公司，黑龍江 哈爾濱 150069）

隨著新能源汽車的推廣普及，CNG加氣站的建設逐年增加。由于CNG加氣站工藝裝置區(qū)、加氣島、儲氣井等區(qū)域按爆炸性環(huán)境劃分為“2區(qū)”，設備內均為“1區(qū)”，且加氣站多建在主城區(qū)主干道，如發(fā)生事故極易發(fā)生人員傷亡，所以防雷、防靜電在CNG加氣站的設計、施工及日常維護中尤為重要。

1 雷電及靜電的危害

雷電是大氣中帶電云塊之間或帶電云層與地面之間所發(fā)生的一種強烈的自然放電現(xiàn)象。雷電在CNG加氣站可產(chǎn)生如下危害：（1）靜電效應產(chǎn)生過電壓，損壞絕緣和設備；在金屬管路之間產(chǎn)生火花放電而導致火災或爆炸危險。（2）電磁感應，將感應電壓耦合到電子信息設備中去，導致“噪聲”干擾，甚至對電子器件產(chǎn)生破壞性損傷。（3）瞬態(tài)電涌效應，產(chǎn)生跨步電壓、接觸電壓、反擊放電等，對人員及設備造成危害。（4）熱效應，影響導體的熱穩(wěn)定，降低機械強度甚至融化或擊穿，還可能導致其他二次事故。（5）機械效應，對流過雷電流的建筑設施及防雷設施產(chǎn)生損壞。壓縮天然氣在管道中流動，因與管道內壁的摩擦而產(chǎn)生靜電。當靜電荷積累到一定程度時會產(chǎn)生靜電火花，進而引發(fā)靜電事故。

2 CNG加氣站防雷防靜電措施

2.1 防直擊雷

根據(jù)CNG加氣站所在地的氣候及雷電參數(shù)采取區(qū)域性防雷與重點建（構）筑物直擊雷防護相結合的原則，將大量雷電流通過引下線和接地網(wǎng)向大地泄流，以降低電位。

在雷電的主導方向和次主導方向安裝主動式防雷裝置，盡可能減少或避免雷電直擊在CNG加氣站的建筑物或設備上。防雷裝置的接地體與被保護建筑物及與其有聯(lián)系的各種金屬物之間應保持一定的安全距離。接地裝置的沖擊接地電阻不宜大于10歐姆。

CNG加氣站的壓縮機房、加氣島需采取防雷措施時，應設不大于5m×5m或6m×4m的避雷網(wǎng)或避雷帶作為接閃器，辦公用房可按第二類防雷建筑物設不大于10m×10m或12m×8m的避雷網(wǎng)或避雷帶作為接閃器，按規(guī)定沿屋角、屋脊、檐角等易受雷擊部位敷設。避雷網(wǎng)或避雷帶宜用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑≥8mm，扁鋼截面≥12mm×4mm。

CNG加氣站內設備有時安裝在室外，如脫硫、脫水裝置、干燥器撬、壓縮機撬、儲氣瓶組等。此時這些設備的接閃器應注意厚度的要求，即：鋼板厚度不小于4mm，銅板厚度不小于5mm，鋁板厚度不小于7mm，且金屬板應無絕緣被覆層（薄的油漆保護層或1mm厚的瀝青層或0.5mm厚的聚氯乙烯層不屬于絕緣被覆層）。

各建筑物四周應均勻或對稱設置不少于2根的引下線，其間距不大于12m，每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10歐姆。引下線也可利用建、構筑物柱內的鋼筋，規(guī)格為4根Φ10以上或2根Φ16以上。

垂直埋設接地體一般采用角鋼、鋼管或圓鋼，水平埋設的接地體一般采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑≥10mm，扁鋼截面≥25mm×4mm，扁鋼及角鋼的厚度≥4mm，鋼管壁厚≥3.5mm。如接地裝置在腐蝕性較強的土壤中，應采用鍍鋅等防腐措施或加大截面積。CNG站內布置一般比較緊湊，如難以滿足人工接地體距建筑物出入口或人行道不小于3m的要求，應將人工接地體的埋深增大到1m以上，也可采用瀝青碎石路面或在接地裝置敷設50～80mm厚的瀝青層，且其寬度超過接地裝置2m。

電涌保護器SPD是一種用于帶電系統(tǒng)中限制瞬態(tài)過電壓和引導泄放電涌電流的非線性防護器件。用以保護電氣或電子系統(tǒng)免遭雷電或操作過電壓及涌流的損害。在配電系統(tǒng)的電源端安裝與設備耐壓水平相適應的電涌保護器。在信息系統(tǒng)配電線路的首、末端與電子器件連接時，也應裝設與電子器件耐壓水平相適應的電涌保護器。

2.2 防感應雷

在CNG加氣站內，為降低閃電電磁脈沖對電子系統(tǒng)的感應干擾，可采用以下基本措施：

（1）以合適的路徑敷設線路及線路屏蔽措施

采用鎧裝電纜或電纜穿鋼管敷設。電纜金屬外皮或鋼管應在兩端接地?？刂齐娎|的備用線芯應一端接地。電力電纜和信號電纜敷設路徑應與防雷引下線距離2m以上或加以屏蔽。各類系統(tǒng)線路選擇共用的敷設通道，避免形成大面積感應環(huán)路。強電與弱電電纜應保持適當間距，交叉點采取直角交叉跨越。

（2）接地及等電位聯(lián)結

接地是防雷技術中的重要環(huán)節(jié)，其目的是把雷電流送入大地。CNG加氣站應共用接地系統(tǒng)，其接地電阻不應大于4歐姆。如設備有接地阻值的要求，亦不應大于其中最小的接地電阻要求。CNG加氣站的380/220V供配電系統(tǒng)宜采用TN-S系統(tǒng)，即在總配電箱開始引出配電線路和分支線路，PE線與N線必須分開設置，使各用電設備形成等電位聯(lián)結。建筑物的防雷接地、電子設備的電源系統(tǒng)中性點工作接地、安全保護接地、電子設備的等電位聯(lián)結接地以及電力和信息系統(tǒng)線路的電涌保護器SPD接地等應采用共用接地系統(tǒng)。電子設備的信號地與保護地及工作地共用接地體。等電位聯(lián)結導體采用16mm2和6mm2的銅帶。

CNG站內的加氣機、儲氣瓶組等均應做好等電位聯(lián)結。

2.3 防靜電

地上或管溝敷設的天然氣管道的始、末端和分支處應設防靜電和防感應雷的聯(lián)合接地裝置，其接地電阻不應大于30歐姆。在工藝裝置區(qū)或壓縮機房的入口處設置可以泄放靜電的接地裝置，以為進入人員泄放身體攜帶的靜電。在加氣島設置靜電接地夾，可以為加氣車輛泄放靜電。在站區(qū)內設置靜電接地報警器。在爆炸危險區(qū)域內的天然氣管道上的法蘭、膠管兩端等連接處應用金屬線跨接。當法蘭的連接螺栓不少于5根時，在非腐蝕環(huán)境下，且法蘭盤或螺紋接頭間的接觸電阻不大于0.03歐姆時，可不跨接。

[1]民用建筑電氣設計規(guī)范.JGJ16-2008

[2]建筑物防雷設計規(guī)范.GB50057-94（2000年版）

[3]建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范.GB50343-2004

[4]汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范.GB50156-2002

[5]工業(yè)與民用配電設計手冊第三版.北京：中國電力出版社，2005.