廣東LNG管道工程綜合防雷接地系統(tǒng)應(yīng)用

楊軼男 王本明

摘要:廣東LNG管道工程是中國首個(gè)引進(jìn)LNG的試點(diǎn)項(xiàng)目，輸氣干線327公里。本文對站場綜合防雷系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)等進(jìn)行了簡要的說明，其中包括直擊雷防護(hù)、接地系統(tǒng)、電涌沖擊的防護(hù)等內(nèi)容，對今后天然氣管道工程的設(shè)計(jì)工作具有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞:廣東LNG管道工程；避雷；鋅包鋼；降阻劑；電涌保護(hù)器

Abstract: Guangdong LNG pipeline project is China's first LNG pilot project introduced, gas transmission trunk line was 327 kilometers. The station of integrated lightning protection system of principle, design were briefly described, including lightning protection, grounding system, surge impact protection etc, it has a certain reference role for the future of natural gas pipeline engineering design work.

Key words: Guangdong LNG pipeline engineering; lightning protection; zinc clad steel; resistance reducing agent; surge protective device

中圖分類號：TU71文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1．工程概況

廣東LNG管道工程輸氣干線327公里，是我國首個(gè)引進(jìn)LNG試點(diǎn)項(xiàng)目。為緩解我國東南沿海地區(qū)能源短缺啟到非常重要的作用。該工程是珠江三角洲地區(qū)的大型能源基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，項(xiàng)目的建成投產(chǎn)對調(diào)整當(dāng)?shù)氐哪茉垂┙o結(jié)構(gòu)和改善該地區(qū)的環(huán)境污染有積極的促進(jìn)作用。

在廣東LNG管道工程的工藝站場和閥室中采用了先進(jìn)的綜合防雷系統(tǒng)，其中包括直擊雷防護(hù)、接地系統(tǒng)、電源電涌沖擊的防護(hù)。

2. 綜合防雷系統(tǒng)概述

雷電是一種古老而富有神秘色彩的自然現(xiàn)象，長期以來嚴(yán)重威脅著人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全。隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的飛速發(fā)展，日益繁多龐雜的事物通過自動(dòng)化設(shè)備及通信技術(shù)而做到井然有序；而這些敏感電子設(shè)備的工作電壓卻在不斷降低，其數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，因而它們受到過電壓特別是雷電襲擊而受到損壞的可能性就大大增加。這是由于以雷擊中心1.5km～2km范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓，而損壞線路上的設(shè)備。因此，雷電和電涌電壓成了電子化時(shí)代的一大公害。

廣東LNG管道工程中站場的通信、自動(dòng)化系統(tǒng)、站控系統(tǒng)等是整個(gè)工程的關(guān)鍵部分，因此必須采用綜合防雷系統(tǒng)加以保護(hù)。其主要包括以下內(nèi)容：

（1）直擊雷的防護(hù)

采用了先進(jìn)的阻抗限流和箝位分流技術(shù)的優(yōu)化避雷針。建筑物屋頂采用φ10的鍍鋅圓鋼組成避雷網(wǎng)，利用建筑主筋作為避雷引下線，將避雷網(wǎng)和室外接地系統(tǒng)可靠連接。

（2）接地系統(tǒng)

采用了鋅包鋼接地體作為垂直接地極，它有足夠的鋅層厚度，大大增強(qiáng)了其防腐性能，保證其可以使用較長的年限，另因它的足夠厚的鋅層，對場區(qū)的陰極保護(hù)設(shè)備具有積極的防護(hù)作用；整個(gè)場區(qū)做聯(lián)合接地，接地電阻要求<1Ω。

（3）電源電涌沖擊的防護(hù)

采用了具有電涌識別功能和順序保護(hù)技術(shù)的并聯(lián)式、串聯(lián)式電涌保護(hù)器（SPD），并結(jié)合使用傳統(tǒng)的組合式金屬氧化物避雷器，達(dá)到最良好的防護(hù)電源電涌沖擊的效果。

3. 綜合防雷系統(tǒng)在廣東LNG管道工程中的設(shè)計(jì)選型

3.1采用先進(jìn)的阻抗限流和箝位分流技術(shù)的優(yōu)化避雷針

3.1.1優(yōu)化避雷針概述

廣東LNG管道工程選用的ZGU-Ⅲ系列優(yōu)化避雷針是一種防直擊雷的防雷裝置。它具有接閃、降低雷電流幅度及延長放電時(shí)間，從而減小雷電感應(yīng)的破壞作用。其結(jié)構(gòu)新穎、美觀大方，安裝方便，對建筑物具有裝飾作用。

3.1.2優(yōu)化避雷針工作原理

ZGU-Ⅲ系列優(yōu)化避雷針受雷時(shí)由接閃器先接閃，雷電流通過避雷針針體后導(dǎo)入大地。通過氣隙放電的分流單元、限流單元將雷電流幅度、陡度減小，從而降低地電位反擊及雷電感應(yīng)所造成的危害。

3.1.2優(yōu)化避雷針技術(shù)指標(biāo) （見表3.1.2-1）

表3.1.2-1

3.1.3優(yōu)化避雷針選型原則

（1）根據(jù)雷暴日、雷電流強(qiáng)度、使用安裝高度、被保護(hù)物的重要性進(jìn)行選擇；

（2）保護(hù)范圍按GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄四滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍規(guī)定的方法進(jìn)行計(jì)算。

3.2采用鋅包鋼接地裝置

3.2.1鋅包鋼接地體概述：

廣東LNG管道工程中采用了接地電阻穩(wěn)定、耐腐蝕、長壽命的鋅包鋼接地體，解決了常規(guī)金屬接地體無能為力的疑難接地工程。該導(dǎo)體既有鋼的高強(qiáng)度、優(yōu)異的彈性、較大的熱阻和高導(dǎo)磁特性，又有鋅的良好導(dǎo)電性能和優(yōu)良的抗腐蝕性能，最主要是可以免于與場區(qū)的陰極保護(hù)設(shè)備互相影響，因而被廣泛運(yùn)用于石油石化行業(yè)場區(qū)的接地防雷裝置。

3.2.2鋅包鋼接地體性能特點(diǎn)：

1、制造工藝獨(dú)特：采用水平連鑄生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)鋅與鋼之間可延性冶金熔接，成為單一復(fù)合體，可像拉拔單一金屬一樣任意拉拔，絕不會出現(xiàn)脫節(jié)、翹皮、開裂現(xiàn)象。

2、電氣性能更佳：表層為無氧鋅，導(dǎo)電性能好，電阻遠(yuǎn)低于常規(guī)材料。

3、安裝便捷、外型美觀：可深入地下30米，能滿足特殊場合低電阻要求。

4、對陰極保護(hù)設(shè)備有很好的保護(hù)作用。

3.3長效接地防腐物理降阻劑

3.3.1物理降阻劑概述

長效接地防腐物理降阻劑是除去腐蝕性電解質(zhì)材料，主要由非離子性電極碳黑為導(dǎo)電物，加有膠凝劑、防腐劑、擴(kuò)散劑等。

3.3.2物理降阻劑性能特點(diǎn)：

（1）物理降阻劑排除了腐蝕電解質(zhì)，以強(qiáng)堿弱酸為膠凝定物，對金屬有很強(qiáng)的親合力，并以非電解質(zhì)固體粉末為導(dǎo)電材料，其導(dǎo)電特性不受酸堿鹽、高低濕、干濕度所限。

（2）物理降阻劑定水化形成膠體后，與土壤相比，對金屬有較強(qiáng)的粘合力，隨之混凝的電解質(zhì)或?qū)щ姺勰└街诮饘俦砻?，凝固后緊密結(jié)合，因此相應(yīng)有效接觸面增加，減小金屬電極與降阻層間的接觸電阻，改善了高土壤低接地的散流條件。

（3）物理降阻劑碳素導(dǎo)電物不溶于水，與金屬也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，漿液與土壤是有限滲混，凝固后不因地下水位下降而流失，因此性能比較穩(wěn)定，壽命長。

3.4電涌保護(hù)器（SPD）

3.4.1電涌保護(hù)器概述

電子和通信設(shè)備使用的交流電源通常是由進(jìn)戶線從戶外交流電網(wǎng)引入的。由于雷電等原因引起的過電壓波一旦產(chǎn)生，也會沿著進(jìn)戶線傳播進(jìn)入戶內(nèi)。它通過交流電源系統(tǒng)侵入電子設(shè)備，造成設(shè)備損壞。

廣東LNG管道工程中設(shè)置了三級電涌保護(hù)。入戶電力變壓器低壓側(cè)安裝的SPD作為第一級保護(hù)，為三相電壓開關(guān)型并聯(lián)式SPD，其雷電通流量不低于15kA；UPS電源的市電進(jìn)線側(cè)SPD作為第二級保護(hù)，為限壓型串聯(lián)式SPD，其雷電通流量不應(yīng)低于5kA；在電子信息設(shè)備交流電源進(jìn)線端安裝SPD作為第三級保護(hù)，為限壓型并聯(lián)式SPD，其雷電通流量不應(yīng)低于3kA。

3.4.2電涌保護(hù)器性能特點(diǎn)：

3.4.2.1并聯(lián)式電涌保護(hù)器SD1100（第一級SPD）、SD125（第三級SPD）產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）采用電涌識別技術(shù)。容許最高持續(xù)過電壓為480V，可使用于電壓不穩(wěn)定場合。

（2）采用順序保護(hù)技術(shù)。響應(yīng)時(shí)間快：<5ns；殘壓低：730V（5kA，8/20μs）

（3）采用表面安裝技術(shù)制造：穩(wěn)定、可靠。

3.4.2.2串聯(lián)式電涌保護(hù)器SF3150KA-32（63）A（第二級SPD）產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）三級電涌衰減及濾波，殘壓降低5倍，具有電涌識別功能

（2）電涌分流能力高達(dá)：135kA+40kA

（3）抗連續(xù)沖擊能力強(qiáng)，通流量大，壽命更長

3.4.3電涌保護(hù)器的優(yōu)勢

（1）具有電涌識別的功能

（2）過電壓狀態(tài)下，仍能正常防雷

（3）無脫扣機(jī)構(gòu)，多次過壓仍能工作

（4）保持較低的動(dòng)作電壓，防雷效果不受影響

（5）通流量大，壽命長

4．結(jié)束語

廣東LNG管道以直擊雷防護(hù)、接地系統(tǒng)、電涌沖擊的防護(hù)等部分組成的綜合防雷系統(tǒng)，在廣東LNG管道工程各站場中的可靠、安全運(yùn)行，保證了LNG（液化天然氣）源源不斷地輸送到珠江三角洲地區(qū)，造福人民。

參考文獻(xiàn)：

GB50057-94 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范

SJ/T11147-1997電子避雷器通用規(guī)范

作者簡介：

楊軼男，男，1979年生，2002年畢業(yè)于佳木斯大學(xué)電氣技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)工作于中國石油天然氣管道工程有限公司項(xiàng)目支持部，副主任工程師

王本明，男，1979年生，2002年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院通信專業(yè)，現(xiàn)工作于中國石油管道分公司第三項(xiàng)目經(jīng)理部，工程技術(shù)部部長

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