2023年《安全常识灾害防范》之我国燃气行业防雷技术应用分析与研究.docx

我国燃气行业防雷技术应用分析与研究 　　在雷电灾害，是目前中国十大自然灾害之一。据统计，我国有21个省、市、区雷暴日在50天以上，最多可达134天，雷暴给人们生活带来了极大的平安隐患。尤其是近年来，中国的社会经济、信息技术，特别是计算机网络技术开展迅速，城市高层建筑日益增多，雷电危害造成的损失越来越大。仅1998年和1999年两年的统计，中国雷击造成的直接经济损失达百万元以上的有38起。每年因雷电灾害伤亡的人员约为3000-5000人，造成的财产损失在70亿—100亿左右。我国的雷电灾害损失80%以上涉及电子、通讯和配电系统。雷电可以通过各种途径危害地面的物体和人畜。雷电事故造成的经济损失，也给社会带来难以估量的间接损失，对社会影响很大，雷电灾害已成为联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，雷电灾害被列为“电子实代的一大公害〞。根据燃气行业的易燃、易爆、有毒等特点，结合雷电的形成、雷电流的特征、与燃气行业现代防雷技术及防护方法的应用，下面将燃气行业防雷技术应用分析如下： 　　一、 雷电的形成与在燃气行业的破坏作用 　　由于地面的气温变化不均，使地面带有大量水蒸气的空气受热上升，产生对流，并在空中与不同冷、热气团相遇，凝成水珠或冰晶，形成积云，在运动时使电荷发生别离，当电荷积聚到足够数量时，就在带有不同电荷的两朵云之间，或云与地之间放电，在放电过程中，放电通道发生高温使大气急剧膨胀，发生巨大的响声和强烈的闪光，这就是雷电。雷电的类型其危害方式划分为：直击雷、雷电感应，又称为感应雷和雷电侵入波。总之，雷电可以通过各种途径危害燃气行业的储存、供应设施及人员平安，雷电在燃气行业的破坏作用主要有：电性质破坏作用、热性质破坏作用和机械性质的破坏作用。 　　(一) 电性质在燃气行业的破坏作用 　　(1)雷电流直接击在燃气行业的建、构筑物或燃气设备上，雷电的数十至数百万伏特的冲击电压毁坏电力设备，导致火灾或爆炸。 　　(2)雷击位置相近的易爆危险物品之间产生很高的电位差，使电气设备的绝缘击穿，钢结构厂房的构件间放电产生火花，引起爆炸混合物爆炸;使雷击点或接地体附近形成跨步电压，而引起燃烧、爆炸。对人体的放电，或雷电流入地，会形成跨步电压导致人畜伤亡。 　　(二)热性质在燃气行业的破坏作用 　　(1)雷电流通过时，瞬间转换的热能，造成易燃品的燃烧或造成金量熔化等引发爆炸、火灾事故。雷电流的破坏作用是它产生的热，能使厚4mm的钢板熔化，使油罐、气柜发热或引起易燃物品燃烧和危险物品爆炸。 　　(2)雷电流通过时，被击物缝隙中的气体剧烈热膨胀，缝隙中的水分急剧蒸发为大量气体，致使被击物破坏或爆炸。 　　(三)机械性质在燃气行业的破坏作用 　　雷电与被击物同性电荷之间的静电排斥力，同方向电流或电流变方向处的电磁排斥力，雷击时的气浪等会产生机械作用力，机械作用力也会摧毁建筑物，造成爆炸、毁坏事故。 　　二、燃气行业的防雷装置(LPS)、现代防雷技术的框架与原那么 　　(一)燃气行业的防雷装置(LPS) 　　在GB50057-94建筑物防雷设计标准中，对防雷装置名词的解释是：防雷装置(LPS)是接闪器，引下线，接地装置，过电压保护器及其他连接导体的总和。在IEC标准中防雷装置的定义是：用于对需要防雷的空间做防雷效应的整个装置，它由外部防雷装置和内部防雷装置组成。外部防雷装置：由接闪器、引下线和接地装置组成。内部防雷装置：除外部防雷装置以外的全部附加措施，它们可可能能减小雷电流在需要防雷的窨内所产生的电磁效应。因此，屏蔽和电涌保护器是其中重要的防雷装置。 　　1777年5月伦敦附近一座火药库因雷击而受损，避雷针是富兰克林等人组成的委员会设计的。雷击火药库，说明避雷针没有截闪，从而提出避雷针保护范围的计算问题。我国GBJ57-83标准，使用了解情况30°、45°、60°的圆锥体，按此方法，避雷越高，那么其覆盖的保护范围就越大。事实上却不是这样，许多高耸的铁塔或建筑物上的避雷针不但无法按圆锥体实现保护，往往自身的中部和下部遭遇雷击。在巴黎的爱菲尔铁塔的中部还架设了向外水平伸出的避雷针，以防范侧面袭来或绕过铁塔顶部避雷针的“绕击雷〞。从1980年代起，经过讨论和研究，世界上大多数国家均已采用滚球法计算避雷针的保护范围(日本除外，仍用45°、60°保护的圆锥体)。 　　(二)燃气行业现代防雷技术的框架 　　为使燃气行业建筑物及其内部设施免受雷电的直接和间接危害，燃气行业现代防雷技术的框架通常使用避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等防直击雷的危害;使用信息系统中防雷电暂态冲击的器件避雷器压敏电阻、气体放电管和雪崩二极管等防间接雷电侵入波的危害;屏蔽技术也是防止雷击电磁波侵入的重要方法。就建筑防雷保护设计而言，包括接地在内的合理组合和设置这些防雷设备与器件，来构成建筑物及其内部设施的雷电防护系统，实现从建筑物外部和内部两个方面对雷电危害进行有效地抑制。 　　(三)、燃气行业防雷电的原那么 　　燃气行业防雷电的原那么首先是科学的原那么，其次是经济的原那么和耐用可靠的原那么。防雷工作保护的对象有三：建筑和构筑物、燃气设备和人，三者需统筹兼顾，已制订了各种行业标准或国家标准的防雷标准，都是围绕这三个保护对象制订出各种条例，其首要原那么就是遵循科学规律。近年这些防雷标准都在修订中，如建筑物防雷标准已刚修订完成，向全国发布。这是由于科学技术近年的迅猛开展出现了许多新问题，旧的标准在科学原那么上不行了。修订标准应谨慎从事，未经过科学家们在科学原理上的论证和获得公认，也未经受防雷实践的检验通过的试用技术与产品不应列入标准。但是这不等于拒绝试用一些尚未经充分检验的防雷新产品，因为防雷工作有一些特殊性，有些规律是带有统计性的，需要实践来检验，不能靠实验室验证。这种试用就要服从科学的准那么，要进行科学的考察、记录，要有防范的措施。防雷平安应该尽可能按照选定的平安标准做到万无一失，特别是一些非常重要的工程工程，国家标准的防雷标准考虑到这些方面，应该遵守，这是符合科学原那么的。但是还要有灵活性，因为科技在开展，已制订的标准不可能永远正确无误，另一方面，中国地域广阔，雷电与地理、气象条件关系密切，防雷标准不可能照顾到这些差异，制订标准时也考虑到这一情况。现代防雷技术概论含有灵活性，需要人们从实际出发，因地制宜考虑防雷措施，善于依据雷电科学，独立思考。在符合科学原那么的前提下，必须重视经济原那么，防雷标准中就表达了这个精神。 　三、雷电保护技术措施在燃气行业的应用 　　防雷技术措施在燃气行业的应用，应根据被保护对象防雷害的要求，认真调查地理、地质、气象、环境等条件和被保护对象的特点及雷电活动规律情况，选用平安可靠、技术先进、经济合理的防雷措施。 　　(一)燃气行业的场站的防雷技术措施 　　燃气行业的场站内储气罐和瓶装销售库、调压站房等具有爆炸危险的建(构)筑物的防雷设计标准GB50057-94(2022年版)中规定的第二类使用或贮存爆炸危险物质，但电火花不易引起爆炸成不致造成巨大破坏或人身伤亡的建筑物、构筑物。 　　防直击雷的技术措施 　　(1)在建(构)筑物上装设备避雷网或避雷针，避雷网应沿屋角、屋檐和檐角等易受雷击部位在整个屋面辐设，其网格不应大于10mx10m或12mx8m，所有避雷针应采用避雷带相互连接。 　　(2)对排放有爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等，应符合下表中的要求。 　　有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间隔 装置内的压力与同围空气 压力的压力差(kPa) 排放物的比重 管帽以上的 垂直高度(m) 距管口处的 水平距离（m） ＜5 重于空气 1 2 5～25 重于空气 2.5 5 ≤25 轻于空气 2.5 5 ＞25 重或轻于空气 5 5 　　(3)其他屋面保护之外的金属物体可不装设接闪器而直接同屋面防雷装置相连，其他屋面保护范围之外的非金属物体应装设接闪器，并同屋面防雷装置相连。 　　(二)燃气行业的储罐区的防直击雷的技术措施 　　(1)在储罐区内架设的独立避雷针、架空避雷线(网)应将被保护物置于LPZ0区。 　　(2)当储罐顶板厚度大于或等于4mm时，可以用顶板作为接闪器;假设储罐顶板厚度小于4mm时，应装设防直击雷装置。 　　(3)浮顶罐、内浮顶罐不应直接在罐体上安装避雷针(线)，但应将浮顶与罐体用两根导线作电气连接。浮顶罐连接导线应选用截面积不小于25m㎡的软铜复线绞。对于内浮顶罐，钢质浮盘的连接导线应选用截面积不小于16m㎡的软铜复绞线;铝质浮盘的连接导线应选用直径不小于1.8mm不锈钢钢丝绳。 　　(4)钢储罐必须做到防雷接地，接地点沿储罐周长的间距不应大于30M,且接地点不应少于2处。 　　(5)钢储罐防雷接地装置的冲击接地电阻不宜大于10Ω，当钢储罐仅做防雷电感应接地时，接地电阻不宜大于30Ω。 　　(6)灌区内储罐顶法兰盘等金属构件应与罐体可靠电器连接，不少于5根螺栓连接的法兰盘在非腐蚀坏境下可不跨接。放散塔顶的金属构件亦应与放散塔可靠电气连接。 　　(7)当地下液化石油气罐的阴极防采取以下措施时，可不再单独设置防雷和防静电接地装置：液化石油气罐采用牺牲阳极法进行阴极防腐时，牺牲阳极的接地电阻不应大于10Ω，阳极与储罐的铜芯连线截面积不应小于16 m㎡;液化石油气罐采用强制电流法进行阴极防腐时，接地电极必须用锌棒或镁锌复合棒，接地电阻不应大于10Ω，接地电极与储罐的铜芯连线截面积不应不于16 m㎡。 　　(三)燃气行业调压计量区的防直击雷的技术措施 　　(1)调压站冲击接地电阻值不应大于10Ω，设于空旷地带的调压站及采用高架遥测天线的调压站应单独设置防雷装置。 　　(2)当调压站内、外燃气金属管道为绝缘连接时，调压装置必须接地，接地电阻应小于10Ω。 　　(3)在调压站内设备应置于LPZ0B区内。 　　(四)燃气金属管道防直击雷的技术措施 　　(1)地上燃气金属裸管与其他金属构架和其他长金属物平行敷设时，当净距小于100mm，应用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m;交叉敷设时，当净距小于100mm，其 交叉点应用金属线跨接。 　　(2)架空敷设的燃气金属管道的始端、末端、分支处以及直线段每隔200m-300m处，应设置接地装置，其冲击接地电阻不应大于30Ω，接地点应设置在固定管墩(架)处。距离建筑物100m内的管道，应每隔25m左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于10Ω。 　　(3)进出民用建筑物的燃气管道的进出口处，室外的屋面管、立面管、放散管、引入管和燃气设备等处均应有防雷(静电)接地装置。 　　(4)燃气金属管道不宜敷设于屋面，当实际条件无法满足时，燃气金属管道可敷设于屋面，但应满足以下要求： 　　a)屋面燃气金属管道、放散管、排烟管、锅炉等燃气设施应设置在接闪器保护范围之内，并远离建筑物的屋檐、屋角等易受雷击的部位。 　　b)屋面放散管和排烟管处应加装阻火器，并就近与屋面防雷装置可靠电气连接。 　　C)屋面燃气金属管道与避雷网(带)至少应有两处采用金属线跨接，且跨接点间距不应大于30m。当屋面燃气金属管道与避雷网(带)的水平、垂直净距小于100mm时，也应跨接。 　　d)屋面燃气管与避雷网之间的金属跨接线可采用圆钢或扁钢，圆钢直径不应小于8mm，扁钢截面积不应不于48 m㎡，其厚度不应小于4mm，宜优先选用圆钢。 　　e)当燃气金属管道由LPZ0区进入LPZ1区时，应设绝缘法兰或钢塑接头，绝缘法兰或钢塑接头两端的管道应分别就近接地，接地电阻不应小于10Ω。 　　(5)建筑物外墙燃气金属立管与建筑用户分支管相连时，应设给予缘法兰或钢塑接头，绝缘法兰或钢塑接头两端的管道应分别就近接地，接地电阻不应大于10Ω，沿外墙直敷设的燃气金属管道应每隔不大于12m就近与建筑物防雷装置可靠连接。当燃气金属管道螺纹连接的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。 　　(五)雷电感应在燃气行业的防护措施 　　雷电感应在燃气行业的防护的根本要求如下： 　　(1)为防止静电感应，建(构)筑物