中石油北京河北段天然氣分輸氣站防雷工程檢測分析

摘 要:雷電對天然氣輸氣站的危害是多方面的，隨著弱電系統(tǒng)廣泛用于工藝設(shè)備的控制、儀表、通信設(shè)施，雷電暫態(tài)過電壓和雷擊電磁脈沖對輸氣站安全運(yùn)行存在一定程度的危險(xiǎn)，加之天然氣易燃易爆特性，因而雷電防護(hù)相對分輸氣站來說尤其重要。

關(guān)鍵詞:雷電暫態(tài)過電壓 雷擊電磁脈沖 輸氣站 防雷

中圖分類號(hào):TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)04(a)-0108-01

天然氣分輸站地處空曠地帶，周圍無高大建筑物，加之天然氣屬易燃易爆氣體，因此防雷安全檢測更顯重要。中石油北京天然氣輸氣分站有藁城、鹿泉、任丘、安平。

1 輸氣分站簡介

1.1 站房控制室

屋頂有接閃帶、接閃桿、衛(wèi)星天線。室內(nèi)機(jī)房有電源機(jī)柜、控制柜、網(wǎng)絡(luò)柜、計(jì)量柜、調(diào)壓柜、通訊柜、火警控制柜。

1.2 工藝裝置區(qū)

有金屬燈桿、靜電柱、監(jiān)控?cái)z像桿、防爆型分配電箱、控制箱、調(diào)壓箱;各種閥門、分離器、過濾器、壓力變速器;各種儀表、可燃?xì)怏w報(bào)警儀等。

1.3 水套爐區(qū)主要設(shè)備

水套爐為金屬設(shè)備，有金屬煙囪，高12m，金屬外皮包裹(注意金屬外皮接地情況)。

1.4 放空區(qū)

金屬放空管，高約20m;減壓閥、金屬穿線管。

2 防雷類別

工藝裝置區(qū)、放空區(qū)為易燃易爆，一類，其他二類[1]。

3 雷電電涌過電壓的危害

輸氣站附近發(fā)生雷擊或輸氣站設(shè)備直接受到雷擊(金屬高桿燈可以防直擊雷，但也可將雷擊電磁脈沖引向附近金屬體，增加了附近金屬體遭受感應(yīng)雷的危害幾率)，由雷電流產(chǎn)生的暫態(tài)高電位和雷擊電磁脈沖能夠通過傳導(dǎo)，耦合，感應(yīng)侵入工藝設(shè)備，在其電氣和控制系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，造成電子設(shè)備、儀器、儀表損壞，進(jìn)而影響輸氣安全運(yùn)行，這種暫態(tài)過電壓即電涌過電壓。危害分為:①工藝設(shè)備直接受到雷擊引起電氣和控制系統(tǒng)中某些部位的電位急劇升高，導(dǎo)致對電子儀器儀表等設(shè)備的反擊。②雷擊在電源線路上感應(yīng)過電壓并沿電源線路侵入設(shè)備如儀器儀表、電動(dòng)閥門。③雷擊在信號(hào)線路上感應(yīng)出過電壓并沿信號(hào)線路侵入控制設(shè)備。④雷擊電磁脈沖在空間直接輻射到工藝區(qū)電子控制設(shè)備。

以上的第①和第④項(xiàng)可以通過接地、屏蔽、等電位的措施較易實(shí)現(xiàn)阻止雷電危害的發(fā)生，對于第②和第③項(xiàng)雷電產(chǎn)生的危害也是防雷工作應(yīng)該加以重視的，是雷電防御的重點(diǎn)。

4 直擊雷防護(hù)

4.1 接閃器和引下線

工藝裝置區(qū)有直擊雷防護(hù)，分布工藝區(qū)周圍有金屬燈桿、監(jiān)控?cái)z像桿、可以用來作為接閃器;工藝裝置區(qū)內(nèi)露天布置的天然氣鋼制密閉設(shè)備、容器等，頂板厚度均大于4mm，依據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50251-2003第9.1.7條，設(shè)備本身可用作為接閃器和引下線。放空區(qū)有金屬放空管作為接閃器和引下線。水套爐區(qū)有金屬煙囪和罐體作為接閃器和引下線。

站區(qū)控制室屋頂有衛(wèi)星天線，設(shè)有接閃桿，屋頂接閃桿與屋頂接閃帶相連;接閃帶沿女兒墻四周明敷，固定支架高度是15mm，間距1m;屋面設(shè)有接閃網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為20m×20m。材料用?10圓鋼，并做了防腐處理;接閃器的安裝布置符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010的第4.3.1條的規(guī)定;接閃器的支架固定符合《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50601-2010第5.1.2條的規(guī)定。接閃器的鋼材焊接符合《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50601-2010第4.1.2條的規(guī)定。站房附屬區(qū)一層建筑屋頂設(shè)有接閃帶，室內(nèi)有總配電設(shè)備，鍋爐煙囪接地良好≤10Ω。

檢測發(fā)現(xiàn)，站區(qū)放空管無防直擊雷措施，一旦閃擊，后果嚴(yán)重;監(jiān)控探頭無防直擊雷措施，易遭雷擊損壞;水套爐區(qū)煙囪外皮阻值偏大，泄放防雷電流受阻，存在雷擊風(fēng)險(xiǎn)。整改建議:監(jiān)控探頭、宜將放空區(qū)內(nèi)的金屬管安裝接閃桿，并保護(hù)到管口上方。

4.2 接地裝置

工藝區(qū)、水套爐區(qū)、放空區(qū)均采用地面-0.8m以下敷設(shè)40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼形成環(huán)形人工接地體;高桿燈接地為獨(dú)立接地，且距工藝裝置區(qū)內(nèi)的設(shè)備接地系統(tǒng)3米以上;監(jiān)控桿接地和工藝區(qū)設(shè)備組成共用接地;水套爐區(qū)配電箱、工藝區(qū)配電箱、控制箱、各種閥門、各種儀表等預(yù)留40mm×4mm或25mm×4mm鍍鋅扁鋼，各區(qū)內(nèi)大件金屬設(shè)備如閥門、罐體、各種工藝設(shè)備等均設(shè)有最少兩點(diǎn)接地扁鋼。站房控制室的接地是以建筑物基礎(chǔ)鋼筋等自然接地體為接地裝置。其配電系統(tǒng)工作地、保護(hù)地、防雷地和機(jī)房靜電地、屏蔽地組成共用接地系統(tǒng)。

4.3 等電位聯(lián)結(jié)

各種儀表金屬外殼均用2.5mm2的紅黃銅線就近與埋地排相連。站房控制室內(nèi)的各種機(jī)柜均用6mm2銅線連接到接地母排上。檢測發(fā)現(xiàn)，只有水套爐區(qū)煙囪外皮接地不良。整改意見:做好等電位聯(lián)結(jié)。

5 雷擊電磁脈沖

雷擊在電源線路上感應(yīng)出電涌過電壓，并沿電源線路侵入設(shè)備如儀器、儀表、電動(dòng)閥門、站房控室內(nèi)配電系統(tǒng)和機(jī)柜;雷擊在信號(hào)線路上感應(yīng)出過電壓并沿信號(hào)線路侵入控制設(shè)備、通信設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備。

5.1 線路屏蔽、等電位聯(lián)結(jié)、接地

工藝裝置區(qū)內(nèi)設(shè)備上的配電線路，均已采用金屬鎧裝電纜且兩端也都有良好的接地，阻值符合規(guī)范要求，并在防雷分區(qū)界面處做了等電位聯(lián)結(jié)。但是由于工藝區(qū)配電箱暴露在室外，其配電箱應(yīng)加裝SPD。

5.2 安裝電涌保護(hù)器

站房控制室機(jī)房屬乙級(jí)安全防范系統(tǒng)，根據(jù)其重要性和使用性質(zhì)確定為:雷電電磁脈沖防護(hù)等級(jí)為B級(jí)防護(hù)，電源3級(jí)SPD[2]。

①低壓配電系統(tǒng)SPD。低壓配電為TN-S系統(tǒng)，附屬區(qū)有總配電，安裝有I級(jí)實(shí)驗(yàn)的電涌保護(hù)器。電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值小于2.5kV，每一保護(hù)模式的沖擊電流值均大于12.5kA。站房控制室機(jī)房自動(dòng)電源柜是第二級(jí)配電設(shè)備，裝有SPD。檢測發(fā)現(xiàn)，后續(xù)需要保護(hù)的設(shè)備未安裝第三級(jí)SPD。整改建議:安裝第三級(jí)SPD。電涌保護(hù)器的安裝參閱《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004第5.4.1條的規(guī)定。

②信號(hào)線路的電涌保護(hù)器。工藝區(qū)信號(hào)線路均已穿鋼管配線且兩端也都有良好的接地，阻值符合規(guī)范要求，并在防雷分區(qū)界面處做了等電位聯(lián)結(jié)。檢測中了解到:控制機(jī)房信號(hào)線路、天饋線、數(shù)控線路無浪涌器。多次遭雷電波侵入;工藝區(qū)、水套爐區(qū)溫變、壓變，可燃?xì)怏w報(bào)警儀無浪涌器，多次遭雷擊損壞。整改建議:站房控制室屋頂有衛(wèi)星天線，應(yīng)安裝天饋線浪涌保護(hù)器;有可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng);監(jiān)控系統(tǒng);有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);通信設(shè)備;消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，這些均應(yīng)根據(jù)各自的需要安裝適配的防雷電涌保護(hù)器。電涌保護(hù)器的安裝參閱《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2004第5.4.2——第5.4.9的規(guī)定。

6 結(jié)語

分輸氣站的弱電系統(tǒng)防雷措施不完善，應(yīng)該加裝防雷電磁脈沖的電涌保護(hù)器;有些部位接地不良，做好等電位聯(lián)結(jié)是關(guān)鍵;輸氣站是重要行業(yè)，接閃器安裝應(yīng)該從嚴(yán)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]油氣田及管道建設(shè)設(shè)計(jì)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB50252-2003輸氣管道工程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2003.

[2]四川省建設(shè)廳.GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)飯防雷技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.