防雷技術(shù)設(shè)計(jì)在輸氣站中的分析

莫尚澤　宋應(yīng)剛　錢洪幫　鄧珺　馮明燕　羅鋼　羅興

摘要：設(shè)計(jì)規(guī)范是輸氣站防雷設(shè)計(jì)的一個(gè)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(shè)方式、在山區(qū)大型跨越敷設(shè)方式下的防雷防靜電設(shè)計(jì)和輸氣站、站場(chǎng)的防靜電設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)應(yīng)注意什么問(wèn)題等做了具體的分析和介紹，供大家參考和討論。

關(guān)鍵詞：防雷技術(shù)設(shè)計(jì)；輸氣站；分析

前言：在管道的設(shè)計(jì)當(dāng)中，在做好防雷設(shè)計(jì)的同時(shí)，必須要保證管道的防腐保護(hù)的功能，只有把這兩者進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合，才能夠保障輸氣管道安全的運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽命。

1.輸氣站中的防雷保護(hù)措施

遵循國(guó)家相關(guān)文件的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)輸氣站中十分注重防雷設(shè)計(jì)，并且按照建筑物的防雷設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)執(zhí)行。下面我們來(lái)談一下貴州省黔南州龍里縣輸氣站的防雷技術(shù)的保護(hù)措施。

1.1閥室的防雷保護(hù)。在高度為5米以下的平房?jī)?nèi)，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(yīng)采用PE三層的外加電流和液體涂料犧牲陽(yáng)極法。

按照通風(fēng)環(huán)境的差別將閥室分為一級(jí)和二級(jí)的爆炸氣體環(huán)境，防雷設(shè)計(jì)的閃接器需采用閥室墻壁上的避雷帶，避雷帶網(wǎng)格小于等于5m×5m、6m×4m（二級(jí)防雷為10m×10m。

關(guān)于室內(nèi)的儀表，必須要求與接地網(wǎng)有連接，接地網(wǎng)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(hù)器與接地網(wǎng)相連接，從而保證防雷保護(hù)和防腐保護(hù)。大地與金屬管道絕緣，如果在進(jìn)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(hù)相配合使用，這樣才能夠保障防腐保護(hù)的效果。發(fā)生雷擊現(xiàn)象的時(shí)候，在過(guò)電壓的情況下，絕緣體內(nèi)有時(shí)會(huì)發(fā)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(hù)器能夠很好地起到保護(hù)作用。

1.2輸氣站附近的管道防雷措施。在主管道的進(jìn)出場(chǎng)上必須設(shè)有絕緣接頭，管道的防腐采用液體涂料犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)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(wǎng)相連接，并且采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)材料使得接地和陰極保護(hù)合二為一。

1.3輸氣站附近的大型跨越管道防雷保護(hù)。在與輸氣站有關(guān)的工程當(dāng)中，管道大型的跨越方式有懸鎖和連續(xù)橋等。目前而言，只有一條壁厚為6.6m-14.6m的鋼制管道，當(dāng)有直擊雷的時(shí)候，需要屏蔽鋼套管，通過(guò)防雷技術(shù)的裝置將雷電引入大地之后，可以將防護(hù)層和鋼套管結(jié)合后進(jìn)行聯(lián)合接地。

2.輸氣管道中管道防雷的措施

本工程閥室與站場(chǎng)間、全線管道的閥室間大約相距25km，每年平均雷暴次數(shù)為26.3-52d/a，土壤電阻率約為11-900.m，沿線的自然環(huán)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(jīng)歷的直擊雷、感應(yīng)雷等不同的雷電也可能不太相同。在埋地管道的時(shí)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(huì)被雷電直接擊中。雷擊有一種趨勢(shì)就是一直尋找一種抗阻的最小途徑來(lái)作為發(fā)展的途徑然后得以發(fā)泄發(fā)放云電荷的一種趨勢(shì)，相當(dāng)于高電阻率的地區(qū)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(huì)引起雷電直擊管道，導(dǎo)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(duì)直埋管道發(fā)生放電的反應(yīng)。被雷擊時(shí)的電位會(huì)顯著的升高，然后管道與落雷電之間就會(huì)產(chǎn)生巨大的電位差，這股強(qiáng)大的電位差會(huì)擊透擊穿土壤，然后形成一個(gè)電弧通道，這一電弧能夠?qū)嗬讚酎c(diǎn)處的管道外層絕緣產(chǎn)生較嚴(yán)重的燒傷的作用，這會(huì)使得很大一部分電流通過(guò)這個(gè)絕緣的燒傷部位然后進(jìn)入金屬管道并且開(kāi)始向兩邊進(jìn)行傳導(dǎo)和輸送，但是金屬管道對(duì)這一反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生抗阻，正是因?yàn)檫@個(gè)原因，電流在沿管道長(zhǎng)度的方向會(huì)產(chǎn)生暫時(shí)性狀態(tài)的有相對(duì)梯度的分部狀態(tài)，在輸送的管道與土壤之間會(huì)產(chǎn)生某些特定的暫時(shí)性狀態(tài)的電位差，這種電位差一定要引起格外的重視，因?yàn)楫?dāng)某點(diǎn)的管道和土壤之間的電位差比外層絕緣強(qiáng)度高很多的時(shí)候絕緣層就會(huì)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(diǎn)和管道之間的電位差還不能夠有足夠的電力來(lái)?yè)舸┩寥溃@就會(huì)導(dǎo)致的部分雷電流散流之后然后進(jìn)入大地，這就會(huì)使管道的感應(yīng)超過(guò)電壓，雷電感應(yīng)超過(guò)電壓值后，電壓就會(huì)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(shè)計(jì)的注意問(wèn)題

3.1系統(tǒng)內(nèi)的隔音器并不能有效防雷，需要防雷模塊。由于早期開(kāi)發(fā)的一批DCS站系統(tǒng)的輸入模塊采用了隔音器件，所以有不少人誤認(rèn)為隔音器件有防雷功能，不必再配備防雷模塊。但是通過(guò)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，配電的隔音器件在原理上能夠起到隔離強(qiáng)電流的作用，但是其弊端也非常明顯，反應(yīng)慢且底暴露等級(jí)產(chǎn)生瞬態(tài)沖擊，因而必須要配備防雷模塊。

3.2現(xiàn)場(chǎng)儀表接地一定要就近連接防雷引下線。在輸氣站的許多設(shè)備中，應(yīng)按照規(guī)范進(jìn)行多處防雷接地，但是在設(shè)計(jì)的時(shí)候有相關(guān)人員為了少一根裸線使現(xiàn)場(chǎng)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(shí)踐表明因適用范圍和線路結(jié)構(gòu)的不同，如果不就近連接防雷引下線會(huì)導(dǎo)致漏電和短路等嚴(yán)重后果。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，防雷設(shè)計(jì)工程很復(fù)雜，不但會(huì)受到輸氣管道的運(yùn)輸距離的影響，而且還會(huì)受到諸如管道沿線的地形和地貌、沿線的地理環(huán)境和氣候狀況等意料之外的棘手難題。所幸的是我國(guó)的防雷技術(shù)在輸氣站中的應(yīng)用經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的研究和探索已經(jīng)較為成熟，但是仍然需要防雷設(shè)計(jì)的工作人員認(rèn)真對(duì)待—個(gè)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)的施工和嚴(yán)格的檢驗(yàn)。在投產(chǎn)運(yùn)行之前，一定要仔細(xì)檢查相關(guān)的問(wèn)題，這對(duì)以后的安全的運(yùn)行非常重要。