城鎮(zhèn)燃?xì)饫纂姺雷o(hù)措施分析及防雷設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)研究

李錦順，劉 洋，張 勁

（吉林省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130062）

城鎮(zhèn)燃?xì)馐侵笍某鞘?、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或居民點(diǎn)中的地區(qū)性氣源點(diǎn)，在適配系統(tǒng)的基礎(chǔ)上向居民生活、商業(yè)、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、采暖通風(fēng)、空調(diào)等不同用戶提供符合一定質(zhì)量要求的可燃?xì)怏w。城鎮(zhèn)燃?xì)庵饕w有天然氣、人工煤氣和液化石油氣。隨著能源開發(fā)的日益加劇和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中城鎮(zhèn)燃?xì)獍l(fā)揮著十分重要的作用，且對(duì)于安全用氣、防雷減災(zāi)的要求也日益增強(qiáng)。城鎮(zhèn)燃?xì)饫纂姺雷o(hù)的過程中，應(yīng)從防直擊雷、防雷電感應(yīng)、防雷擊電磁脈沖和防雷電波侵入等方面出發(fā)，通過科學(xué)有效的防雷設(shè)計(jì)，確保整個(gè)防雷系統(tǒng)具有安全可靠、技術(shù)先進(jìn)等特征。

1 雷電對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖钠茐?/h2>

1.1 電效應(yīng)

雷電出現(xiàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的能量和沖擊電壓，瞬時(shí)電壓可以達(dá)到上萬伏特甚至是十幾萬伏特。一旦雷電擊中燃?xì)庠O(shè)備及其周圍的電氣設(shè)備，將會(huì)直接擊穿設(shè)備表面的絕緣層，進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)生破壞，造成設(shè)備電路短路，嚴(yán)重的情況下則會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸事故等。

1.2 熱效應(yīng)

雷電出現(xiàn)時(shí)會(huì)有巨大的電流產(chǎn)生，只需要極短的時(shí)間就能穿過導(dǎo)體介質(zhì)，進(jìn)而將電能轉(zhuǎn)化為熱能，這種熱能很容易將鋼棒焚毀或熔化。若易燃物上有這種電流經(jīng)過將會(huì)在瞬時(shí)引發(fā)火災(zāi)甚至是爆炸事故。

1.3 靜電感應(yīng)

在雷云及大地間形成的電場(chǎng)中會(huì)有金屬電荷產(chǎn)生。若雷云中釋放雷電，電場(chǎng)則會(huì)消失，在電場(chǎng)中聚集的大量電荷也會(huì)失去引導(dǎo)作用，之后以無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)散開，同時(shí)會(huì)有靜電產(chǎn)生，極易造成周圍的可燃物發(fā)生燃燒或者爆炸。

1.4 電磁感應(yīng)

雷電出現(xiàn)時(shí)會(huì)有巨大的電流出現(xiàn)，且電壓變化較為迅速，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)有交變電磁場(chǎng)產(chǎn)生，且磁場(chǎng)的能量較強(qiáng)。隨著磁場(chǎng)的變化，位于交變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并感應(yīng)磁場(chǎng)中形成閉合回路的金屬導(dǎo)體，此時(shí)就有電流產(chǎn)生。若閉合回路的某個(gè)位置有物體存在，且電阻值較大，該回路局部將會(huì)出現(xiàn)短路或發(fā)熱現(xiàn)象，嚴(yán)重的情況下會(huì)出現(xiàn)火花放電，甚至是爆炸。

1.5 雷電波侵入

若是在金屬管道或被架空的線路上有雷電降落，在瞬間會(huì)有巨大的沖擊電壓，并以線路或者管道為媒介快速傳播，若是管道和線路連通建筑物，巨大的沖擊電壓將會(huì)侵入到建筑物內(nèi)的燃?xì)夤艿馈㈦娫囱b置、電氣線路上，進(jìn)而將對(duì)應(yīng)設(shè)備的絕緣層擊穿，極易出現(xiàn)短路或發(fā)熱現(xiàn)象，甚至是引發(fā)燃燒或爆炸事故。

2 城鎮(zhèn)燃?xì)饫纂姺雷o(hù)及防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 外部防雷

2.1.1 接閃器

接閃器主要是由攔截閃擊的接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)、金屬屋面或構(gòu)件等組成的。在對(duì)天面的接閃器進(jìn)行布設(shè)時(shí)，可以對(duì)符合防雷類別要求的滾球法或接閃網(wǎng)進(jìn)行單獨(dú)或組合設(shè)置。若燃?xì)庹緝?nèi)的建筑物屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將接閃帶或接閃網(wǎng)直接布設(shè)到建筑物天面上，應(yīng)保證女兒墻上的接閃帶或接閃網(wǎng)支起高度在0.15 m以上；在對(duì)支架進(jìn)行固定時(shí)，若選用的是單根圓形導(dǎo)體，應(yīng)確保水平距離在1 m內(nèi)；若選用的是絞線或扁形導(dǎo)體，應(yīng)保證水平距離不超過0.5 m，每個(gè)支持件最多能承受49 N的垂直拉力。在敷設(shè)接閃帶或接閃網(wǎng)時(shí)需沿著建筑物易遭受雷擊的部位，如建筑屋檐、屋角、屋脊等。接閃器可以選用熱鍍鋅材料，并做好焊接處的防腐處理；若燃?xì)庹緝?nèi)建筑物為鋼筋結(jié)構(gòu)，可以選用金屬屋面作為接閃器；若儲(chǔ)罐區(qū)架設(shè)有獨(dú)立接閃桿或架空接閃線，應(yīng)確保被保護(hù)物位于LPZ0B區(qū)內(nèi)。

2.1.2 接地裝置

接地裝置包含獨(dú)立和共用接地裝置。通常情況下，會(huì)通過連接承臺(tái)中的鋼筋使其成為閉合回路，進(jìn)而作為防雷接地，針對(duì)進(jìn)出民用建筑物的燃?xì)夤艿?、室外的屋面管、放散管、引入管、立面管、燃?xì)庠O(shè)備等均要做好防雷和防靜電接地。若是防雷接地裝置選擇的是敷設(shè)在鋼筋混凝土中的單根鋼筋或圓鋼，應(yīng)保證鋼筋或圓鋼的直徑規(guī)格Φ≥10 mm；若是防雷裝置引下線超過2根，應(yīng)保證每根引下線的沖擊接地電阻同該建筑物規(guī)定的防直接雷沖擊接地電阻相符。

2.1.3 引下線

針對(duì)建筑物專設(shè)引下線應(yīng)不少于2根，并沿著建筑物四周和內(nèi)庭院進(jìn)行均勻?qū)ΨQ布設(shè)，針對(duì)二類防雷建筑物的間距不得高于18 m，三類建筑物間的間距不得高于25 m，若建筑物跨度較大且不能將引下線設(shè)置在跨距中間時(shí)，需將引下線分別設(shè)置在跨距兩端，同時(shí)還要適當(dāng)縮減其他引下線的間距，確保平均間距同規(guī)定要求相符。針對(duì)建筑物外廓容易遭受雷擊角上的柱筋，應(yīng)首要考慮將其作為引下線。同專設(shè)引下線相比，建筑物中防雷引下線大都優(yōu)先選用柱內(nèi)對(duì)角鋼筋。若鋼筋直徑規(guī)格Φ≥16 mm時(shí)，主筋數(shù)量應(yīng)在2根以上；若直徑規(guī)格為10 mm≤Φ＜16 mm時(shí)，可通過綁扎或焊接4根鋼筋將其作為一組引下線使用；若建筑物內(nèi)的所有垂直植株內(nèi)的主筋均作為引下線使用，其間距可以不滿足專設(shè)引下線間距。

2.2 內(nèi)部防雷裝置設(shè)計(jì)

2.2.1 等電位連接

針對(duì)進(jìn)入到建筑物內(nèi)的外來導(dǎo)電物，應(yīng)在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界面處做好等電位連接，若燃?xì)饨饘俟艿缽腖PZ0區(qū)進(jìn)入到LPZ1區(qū)時(shí)，需做好絕緣法蘭或鋼塑接頭的布設(shè)，同時(shí)還要確保絕緣法蘭或鋼塑接頭兩端管道就近接地；針對(duì)灌區(qū)內(nèi)儲(chǔ)罐頂法蘭盤、浮頂罐浮頂?shù)染c罐體進(jìn)行可靠的電氣連接；做好放散塔頂金屬構(gòu)件和自身的電氣連接。

2.2.2 屏蔽與綜合布線

為了降低雷擊電磁脈沖的干擾，需做好建筑物大尺寸金屬構(gòu)件，如金屬屋頂、鋼柱、鋼梁、金屬門窗等的等電位連接，同時(shí)還要與防雷裝置相連形成“法拉第籠”。對(duì)于城鎮(zhèn)燃?xì)庀到y(tǒng)的低壓配電線路，需要將護(hù)套電纜或金屬鎧裝電纜穿鋼管進(jìn)行埋地敷設(shè)，對(duì)于防雷分區(qū)交界處的電纜金屬外皮或外套鋼管，應(yīng)與等電位連接帶進(jìn)行有效連接。嚴(yán)禁將架空線路穿越場(chǎng)站，若是將場(chǎng)站外的線路引入場(chǎng)站內(nèi)的線纜埋地時(shí)存在難度，可以選用架空線路，但是需要在距離場(chǎng)站15 m處選擇金屬鎧裝電纜或穿鋼管埋地引入。

2.2.3 電涌保護(hù)器SPD

對(duì)于穿越各防雷區(qū)的低壓配電系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)，應(yīng)選擇具有多級(jí)防爆功能的電涌保護(hù)器SPD，避免雷電波以線路為媒介入侵到保護(hù)線路上的終端設(shè)備。通常情況下，低壓電路大都是架空引入，線路基本在LPZ0B區(qū)范圍內(nèi)，很容易遭受閃電電涌侵入，需將電涌保護(hù)器SPD安裝在低壓側(cè)；對(duì)于低壓配電箱到不同工藝區(qū)以及辦公建筑電力線路位于低壓配電箱至各工藝區(qū)及辦公建筑電力線路處于LPZ0B區(qū)進(jìn)入LPZl區(qū)，應(yīng)將對(duì)應(yīng)的浪涌保護(hù)器SPD安裝到不同分配電箱內(nèi)，同時(shí)還要根據(jù)用電設(shè)備對(duì)浪涌保護(hù)器同流容量和限壓水平進(jìn)行確定。

對(duì)于燃?xì)鈭?chǎng)站的信號(hào)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)來說，這些電子信息系統(tǒng)能否正常運(yùn)行直接關(guān)系到安全生產(chǎn)，因燃?xì)鈭?chǎng)內(nèi)有較多的金屬構(gòu)件，再加上站內(nèi)位于空曠地帶，極易受到雷電電磁感應(yīng)的影響，再加上這些設(shè)備屬于微電子設(shè)備，自身耐壓水平低，在做好屏蔽和電源浪涌保護(hù)外，還要對(duì)電子線路進(jìn)行浪涌保護(hù)。應(yīng)將信號(hào)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的線路進(jìn)入LPZ1區(qū)或進(jìn)入設(shè)備處安裝信號(hào)浪涌保護(hù)器SPD，以避免過電壓入侵設(shè)備，進(jìn)而損害設(shè)備；若浪涌保護(hù)器SPD安裝在爆炸危險(xiǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)確保其符合相應(yīng)的防爆條件。

3 結(jié)論

綜上所述，由于現(xiàn)實(shí)中的燃?xì)夤艿琅c建筑物是分開設(shè)計(jì)的，直接導(dǎo)致燃?xì)夤懿⒉辉诮ㄖ锏睦纂姳Ｗo(hù)范圍內(nèi)，很容易遭受雷擊。因此，在對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)將防雷設(shè)計(jì)工作做好，特別是在雷電高發(fā)區(qū)要對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行雷電防護(hù)，以更好地保護(hù)燃?xì)庀到y(tǒng)，確保周圍居民生命財(cái)產(chǎn)安全。