天然氣調(diào)壓站全方位防雷體系研究

1、深圳能源2014年專項(xiàng)研究課題天然氣調(diào)壓站全方位防雷體系研究2014年12月課題組成員課題研究單位：惠州深能源豐達(dá)電力有限公司課題牽頭人： 賴粵江 董事長(zhǎng)參加人員： 孫育 安健環(huán)主任 丁波 策劃主任工程師張學(xué)霖 電氣主任工程師袁仕成 熱控主管工程師摘要廣東大部分地區(qū)屬于強(qiáng)雷區(qū)，這一地區(qū)的天然氣調(diào)壓站因此均面臨較大的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)廣東地區(qū)類似管道工程的防雷情況可以看出，單一的、傳統(tǒng)的防雷設(shè)置方法保護(hù)功能不完善，有較大缺陷，導(dǎo)致頻繁的雷擊事故，給天然氣調(diào)壓站運(yùn)行帶來高風(fēng)險(xiǎn)。探討了天然氣調(diào)壓站各層次、各系統(tǒng)的防雷措施之間應(yīng)如何有效配合，形成全方位的防雷保護(hù)。天然氣調(diào)壓站防雷的主要思路應(yīng)是全方位防雷。

2、關(guān)鍵詞：天然氣 調(diào)壓站 全方位 防雷目 錄前言4第一章 雷電的形成和分類 5 1.1 雷電的形成5 1.2 雷擊的分類 5 第二章 防雷目的和雷擊隱患分析 6 2.1 防雷目的62.2 電源線路引入雷電62.3 信號(hào)線路引入雷電72.4 空間電磁場(chǎng)侵入7第三章 天然氣調(diào)壓站全方位防雷 73.1天然氣調(diào)壓站防雷的必要性和豐達(dá)電廠“8.16”事件73.1.1天然氣調(diào)壓站防雷的必要性73.1.2豐達(dá)電廠“8.16”事件73.2天然氣調(diào)壓站全方位防雷83.3 天然氣調(diào)壓站防雷措施103.3.1 天然氣調(diào)壓站接地體103.3.2 避雷針113.3.3電源防雷123.3.4二次設(shè)備防雷123.3.5控制室

3、防雷143.3.6電纜的敷設(shè)和屏蔽143.3.7天然氣調(diào)壓站管道等設(shè)備防雷15第四章 存在問題分析及改進(jìn)方法154.1天然氣調(diào)壓站防雷存在的問題154.2全方位防雷改進(jìn)方法164.2.1信息系統(tǒng)的電磁屏蔽174.2.2避雷針的設(shè)置174.2.3施工時(shí)接地可靠174.2.4跨接和等電位聯(lián)結(jié)184.3豐達(dá)電廠防雷改造措施18第五章 結(jié)語 19參考文獻(xiàn)20前言深圳能源集團(tuán)公司所轄的天然氣調(diào)壓站多數(shù)都處在廣東沿海區(qū)域，所在的區(qū)域地勢(shì)較為空曠、或是臨近山地，地質(zhì)情況變化大，氣候條件較為復(fù)雜。廣東沿海地區(qū)年均雷暴日在40 天以上，大部分地區(qū)年均雷暴日在80 天以上，屬強(qiáng)雷區(qū)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，天然氣廠站

4、自動(dòng)化控制設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，集中使用了大量的靈敏電子信息系統(tǒng)設(shè)備，由于自動(dòng)化控制等系統(tǒng)設(shè)備耐過電流、耐過電壓的水平較低，正常生產(chǎn)時(shí)較易受到雷擊的影響，另一方面由于信號(hào)來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波的侵入，致使雷電災(zāi)害頻頻發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，雷電對(duì)電子設(shè)備的損壞，占設(shè)備損壞因素的比例高達(dá)31%，防雷電過電壓已成為具有時(shí)代特點(diǎn)的一項(xiàng)迫切要求。如果防護(hù)不當(dāng)，輕則使設(shè)備工作失靈，重則造成設(shè)備永久性損壞和機(jī)組跳閘，嚴(yán)重時(shí)還可能造成連鎖生產(chǎn)事故，甚至導(dǎo)致人員傷亡。因此，天然氣生產(chǎn)場(chǎng)站必須高度重視防雷。本課題研究得到了武漢大學(xué)、武漢雷電防護(hù)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、惠州市防雷研究所、大鵬天然氣公司的大力支

5、持和幫助，在課題研究過程中，集團(tuán)安委辦、樟洋電廠、洪灣電廠、惠州城市燃?xì)獾耐陆o予了寶貴意見，在此一并表示感謝。本課題只針對(duì)天然氣調(diào)壓站設(shè)施設(shè)備方面防雷的研究，時(shí)間倉促，難免有不完善之處，請(qǐng)賜寶貴意見。第一章 雷電的形成和分類1.1 雷電的形成當(dāng)天空中有雷雨云的時(shí)候，因雷雨云帶有大量的電荷，由于靜電感應(yīng)的作用，雷雨云下方的地面和地面上的物體都帶上了與雷雨云相反的電荷，當(dāng)雷雨云與地面之間的電壓高到一定的時(shí)候，雷雨云與地面上突出的物體之間就會(huì)出現(xiàn)放電。 1.2 雷擊的分類（1）直擊雷：是指雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹木、動(dòng)植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力效應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員傷亡。（2）感

6、應(yīng)雷：是指雷云放電時(shí)，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象稱之為感應(yīng)雷擊。雷電在雷云之間或雷云對(duì)地的放電時(shí)，會(huì)在附近的電源線路、信號(hào)線路、埋地管道、設(shè)備間連接線和鐵路鋼軌等導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電和電磁感應(yīng)過電壓，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。直擊雷只在雷云對(duì)地閃擊時(shí)才會(huì)對(duì)地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對(duì)地閃擊或者雷云對(duì)雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個(gè)小范圍的目標(biāo)，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個(gè)小局部同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓，并且這種感應(yīng)高壓可以通過電力線、電話線、天饋線等傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)，致使雷害范圍擴(kuò)大。（3）電磁脈沖：由于雷電電流有極大峰值和陡度，因此

7、在它的通道周圍會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的瞬變電磁場(chǎng)，處在這個(gè)瞬變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體就會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)，而此瞬變電磁場(chǎng)，都會(huì)在空間一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍里對(duì)一切電子設(shè)備發(fā)生作用。因瞬變時(shí)間極短或感應(yīng)的電壓很高，以致產(chǎn)生電火花，其電磁脈沖往往超過2.4高斯。（4）地電位反擊：建筑物的外部防雷系統(tǒng)（如避雷針、避雷網(wǎng)等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，由設(shè)備的接地線、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系統(tǒng)或其他自然接閃物（各種管道、電纜屏蔽管等）引入設(shè)備，造成設(shè)備的損壞。（5）操作瞬間過電壓：眾所周知，當(dāng)電流在導(dǎo)體上

8、流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存能量，電流越大，導(dǎo)線越長(zhǎng)，儲(chǔ)能越大，所以當(dāng)大型負(fù)載（特別是電感性負(fù)載）電氣設(shè)備開關(guān)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)操作過電壓。第二章 防雷目的和雷擊隱患分析燃用天然氣的發(fā)電廠，天然氣調(diào)壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證機(jī)組安全的前提，如天然氣調(diào)壓站防雷系統(tǒng)不完善，如遭受雷擊時(shí)，輕則使設(shè)備工作失靈，重則造成設(shè)備永久性損壞和機(jī)組跳閘，嚴(yán)重時(shí)還可能造成連鎖生產(chǎn)事故，甚至導(dǎo)致人員傷亡。對(duì)于天然氣調(diào)壓站，防雷具有相同意義。2.1 防雷目的防雷的主要目的表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：防止雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生高電位的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)危害；防止雷電以金屬導(dǎo)線或金屬管道為通道，以雷電波的形式侵入建筑物內(nèi)，危害

9、室內(nèi)人身安全和毀壞設(shè)備；防止因雷雨云閃電時(shí)，強(qiáng)大的脈沖電流使云中電荷與地面中和，從而引起靜電場(chǎng)的強(qiáng)烈變化，導(dǎo)致附近導(dǎo)體上感應(yīng)出與先導(dǎo)通道符號(hào)相反的電荷產(chǎn)生的高電位對(duì)電子設(shè)備和易燃易爆場(chǎng)所的危害；防止雷電的電磁場(chǎng)感應(yīng)危害。當(dāng)雷電流在50100us的時(shí)間內(nèi)，從0安培變化到幾十萬安培，再由幾十萬安培變化到0安培，在其周圍空間中產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場(chǎng)，在空間變化電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)該處設(shè)備造成危害；同時(shí)閃電能輻射出頻率為幾赫的極低頻率直到幾千兆赫的特高頻率，其中510kHz的電磁輻射強(qiáng)度最大。當(dāng)被保護(hù)物距離雷電較近時(shí)，主要受靜電感應(yīng)影響，距離雷電較遠(yuǎn)時(shí)，主要受電磁輻射的影響，輕則干擾信號(hào)線、天線等無線電通訊

10、，重則損壞儀器設(shè)備或引起易燃易爆場(chǎng)所產(chǎn)生火花，發(fā)生爆炸。2.2電源線路引入雷電天然氣調(diào)壓站電源控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)電源一般來自廠用電系統(tǒng)，廠用電來自高壓線路降壓或市電。當(dāng)高壓線路受雷電影響時(shí)，電源中會(huì)有感應(yīng)的過電壓，同樣市電也有受雷電侵入的風(fēng)險(xiǎn)。2.3信號(hào)線路引入雷電 主要包括通信信號(hào)線、視頻線等，這些信號(hào)線纜在室外電纜溝槽或者非屏蔽埋地布設(shè)引至監(jiān)控室，發(fā)生雷擊時(shí)線纜極易感應(yīng)過電壓，并沿這些線路入侵監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備，造成其損壞，影響正常工作。其中包括天然氣調(diào)壓站設(shè)備信號(hào)線、控制線及站場(chǎng)控制間與汽機(jī)房中央控制室的通訊線。2.4空間電磁場(chǎng)侵入現(xiàn)代數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備，對(duì)雷電極為敏感。即使幾公里以外的高

11、空雷閃或?qū)Φ乩组W擊有可能導(dǎo)致這些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)計(jì)算機(jī) CPU 控制中心誤動(dòng)或損壞，根據(jù)國外資料介紹 0.03 高斯的磁場(chǎng)強(qiáng)度可造成計(jì)算機(jī)誤動(dòng)，2.4高斯即可使元件擊穿，造成永久損壞。第三章 天然氣調(diào)壓站全方位防雷3.1 天然氣調(diào)壓站防雷的必要性和豐達(dá)電廠“8.16”事件天然氣調(diào)壓站防雷的必要性廣東大部分地區(qū)屬于丘陵地帶，位于強(qiáng)雷區(qū)，年雷暴日大于80d，這一地區(qū)的天然氣調(diào)壓站因此均面臨較大的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)廣東地區(qū)類似管道工程的防雷情況可以看出，單一的、傳統(tǒng)的防雷設(shè)置方法保護(hù)功能不完善，有較大缺陷，導(dǎo)致頻繁的雷擊事故，給天然氣調(diào)壓站運(yùn)行帶來高風(fēng)險(xiǎn)。因此天然氣調(diào)壓站各層次、各系統(tǒng)的防雷措施之間應(yīng)

12、形成有效配合，盡量做到全方位的防雷保護(hù)。豐達(dá)電廠“8.16”事件2013年8月16日早上5時(shí)58分豐達(dá)電廠值班人員開啟“西二線”省管網(wǎng)供氣火警閥，準(zhǔn)備啟動(dòng)第一套機(jī)組，06時(shí)47分DCS控制系統(tǒng)報(bào)天然氣調(diào)壓站火警閥壓力高報(bào)警，火警閥自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)調(diào)壓站天然氣放散管（離廠區(qū)調(diào)壓站150米遠(yuǎn)，屬于廠界外圍）頂部泄氣口有明火燃燒，明火于7時(shí)10分自動(dòng)熄滅。（如圖1 調(diào)壓站天然氣放散管燒黑圖）事件造成了天然氣供氣中斷，機(jī)組啟動(dòng)中斷。后經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)事件造成了2個(gè)控制卡件、7個(gè)壓力變送器和2個(gè)差壓變送器以及部分火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備損毀，延時(shí)并網(wǎng)4小時(shí)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，2號(hào)天然氣粗濾進(jìn)口管有較大的雷擊燒灼痕

13、跡。（如圖2 雷擊燒灼痕跡）圖1 調(diào)壓站天然氣放散管被燒黑圖圖2 雷擊燒灼痕跡經(jīng)委托惠州防雷監(jiān)測(cè)所技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)查看，判斷原因?yàn)樨S達(dá)電廠調(diào)壓站受直擊雷影響，造成管道內(nèi)天氣然壓力急劇增大，放散閥動(dòng)作；調(diào)壓站部分變送器受雷擊損壞；雷電過電壓隨調(diào)壓站線路侵入控制柜，造成卡件等損壞。3.2 天然氣調(diào)壓站全方位防雷所謂全方位防雷，根據(jù)IEC/TC 81將全方位防雷總結(jié)為D-B-S-E技術(shù)。即分流（Dividing）、均壓（Bonding）、接地（Earthing）和屏蔽（Shielding）四項(xiàng)技術(shù)的綜合。只要綜合考慮四項(xiàng)技術(shù)措施，嚴(yán)格按照防雷接地規(guī)范，就可以達(dá)到理想的防護(hù)效果。IEC導(dǎo)則指出，防雷最終是

14、通過等電位聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)的，等電位聯(lián)結(jié)的位置選擇不同防雷區(qū)域的界面上，而雷擊的能量通過接地系統(tǒng)引入大地。按照IEC 61312防雷分區(qū)概念可知，不同防雷區(qū)之間的電磁強(qiáng)度不同。除直擊區(qū)外，內(nèi)部防雷區(qū)因電磁衰減而與外部防雷區(qū)的雷擊電磁強(qiáng)度不一樣。因此，采取屏蔽措施，在一定程度上可以防止電磁脈沖的進(jìn)入。穿越防雷區(qū)界面的線路是雷擊的主要通道，做好穿越防雷區(qū)線路上的防雷，是全方位防雷的重點(diǎn)。除了線路入侵和電磁感應(yīng)之外，雷電電磁脈沖進(jìn)入內(nèi)部防雷區(qū)的渠道還有接地系統(tǒng)。當(dāng)雷擊在地網(wǎng)附近，雷擊電流通過地線下地，地網(wǎng)瞬間的高電位可能通過接地線反擊設(shè)備，造成破壞。由此可見，全方位的防雷不僅包括避雷針和電源避雷器，還包括屏

15、蔽與接地等其他有助于減少電磁強(qiáng)度的措施。天然氣調(diào)壓站主要包括建筑物和戶外工藝管道（站場(chǎng)）。如圖3所示，典型的天然氣調(diào)壓站雷擊存在直擊雷A、傳導(dǎo)雷B和感應(yīng)雷C三種類型。按照雷電防護(hù)分區(qū)理論，戶外直擊雷主要發(fā)生在LPZ0區(qū)，傳導(dǎo)雷主要由LPZ0區(qū)產(chǎn)生并沿金屬線纜傳導(dǎo)到LPZn區(qū)，感應(yīng)雷主要當(dāng)直擊雷和傳導(dǎo)雷發(fā)生后在室內(nèi)LPZn區(qū)感應(yīng)形成。圖3 典型天然氣調(diào)壓站防雷示意圖3.3 天然氣調(diào)壓站防雷措施3.3.1天然氣調(diào)壓站接地體建立接地裝置，合理利用周圍空間的自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地體，即以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)，并設(shè)置將自然接地體和人工接地體分開的測(cè)量井，以便于接地裝置的測(cè)試。人工接地網(wǎng)的敷

16、設(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定：（1）人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于俊雅帶間距的一半；（2）接地網(wǎng)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶，按等間距或不等間距布置；（3）在接地網(wǎng)邊緣的人員走道處，應(yīng)在底下裝設(shè)兩條與接地網(wǎng)相連的均壓帶；（4）除臨時(shí)接地裝置外，接地裝置應(yīng)采用熱鍍鋅鋼材，水平敷設(shè)的可采用圓鋼和扁鋼，垂直敷設(shè)的可采用角鋼和鋼管。敷設(shè)比較嚴(yán)重地區(qū)的接地裝置，應(yīng)適當(dāng)加大截面，或采用陰極保護(hù)等措施；（5）不得采用鋁導(dǎo)體作為接地體或接地線。當(dāng)采用扁銅帶、銅絞線、銅棒、銅包鋼、銅包鋼絞線、鋼鍍銅、鉛包銅等材料作接地裝置時(shí)，連接應(yīng)符合規(guī)定；（6）接地裝置的人工接地體，導(dǎo)體截面應(yīng)符合熱穩(wěn)定、均壓和機(jī)械

17、強(qiáng)度的要求，同時(shí)應(yīng)考慮腐蝕的影響，地下應(yīng)采用直徑不小于10mm的圓鋼或6mm的銅棒，采用截面不小于100mm2、厚度不小于4mm的扁鋼或截面不小于30的銅排，地上應(yīng)采用直徑不小于8mm的圓鋼或4mm的銅棒，采用截面不小于100mm2、厚度不小于4mm的扁鋼或截面不小于10的銅排；（7）接地體頂面埋設(shè)深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。當(dāng)無規(guī)定時(shí)。不宜小于0.6m。角鋼及鋼管接地體應(yīng)垂直配置。除接地體外，接地體引出線的垂直部分和接地裝置焊接部位應(yīng)作防腐處理；在作防腐處理前，表面必須除銹并去掉焊接處殘留的焊藥。（8）垂直接地體的間距不宜小于其長(zhǎng)度的2倍。水平接地體的問距應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。當(dāng)無設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)不宜小于5m；

18、（9）接地體敷設(shè)完后的土溝其回填土內(nèi)不應(yīng)夾有石塊和建筑垃圾等；外取的土壤不得有較強(qiáng)的腐蝕性；在回填土?xí)r應(yīng)分層夯實(shí)；（10）接地體（線）的連接A 接地體（線）的連接應(yīng)采用焊接，焊接必須牢固無虛焊。B 接地體（線）的焊接應(yīng)采用搭接焊，其搭接長(zhǎng)度必須符合下列規(guī)定：一、鋼為其寬度的2倍（且至少3個(gè)棱邊焊接）。二、圓鋼為其直徑的6倍。C 圓鋼與扁鋼連接時(shí)，其長(zhǎng)度為圓鋼直徑的6倍。D 扁納與鋼管、扁鋼與角鋼焊接時(shí)，為了連接可靠，除應(yīng)在其接觸部位兩側(cè)進(jìn)行焊接外。并應(yīng)焊以由鋼帶彎成的弧形（或直角形）卡子或直接由鋼帶本身彎成弧形（或直角形）與鋼管（或角鋼）焊接。3.3.2 避雷針避雷針一般用于防止直擊雷，但安裝

19、高度較高或者設(shè)置不當(dāng)時(shí)，引雷的概率也相對(duì)較高，所以避雷針的設(shè)置應(yīng)慎重考慮。如天然氣站裝設(shè)避雷針，避雷針保護(hù)范圍符合規(guī)范要求，避雷針應(yīng)采用獨(dú)立地網(wǎng)，高度應(yīng)按照第二類防雷建筑物避雷針保護(hù)范圍計(jì)算經(jīng)嚴(yán)格測(cè)量，接地電阻應(yīng)符合規(guī)范要求，與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)壓撬體、護(hù)欄等均接在同一接地體，此接地體通過鍍鋅扁鐵與距離較近的接地網(wǎng)相連。避雷針（線、帶、網(wǎng)）的接地除應(yīng)符合本章上述有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)遵守下列規(guī)定：（1）避雷針（帶）與引下線之間的連接應(yīng)采用焊接。（2）避雷針（帶）的引下線及接地裝置使用的緊固件均應(yīng)使用鍍鋅制品。當(dāng)采用沒有鍍鋅的地腳螺栓時(shí)，應(yīng)采取防腐措施。（3）建筑物L(fēng)的防雷設(shè)施采用多根引下線時(shí)，宜在各引下線距地面

20、的1.51.8m處設(shè)置斷接卡，斷接卡應(yīng)加保護(hù)措施。（4）裝有避雷針的金屬筒體，當(dāng)其厚度不小于4mm時(shí)，可作避雷針的引下線。筒體底部應(yīng)有兩處與接地體對(duì)稱連接。（5）獨(dú)立避雷針及其接地裝置與道路或建筑物的出入口等的距離應(yīng)大于3m。當(dāng)小于3m時(shí)，應(yīng)采取均壓措施或鋪設(shè)卵石或?yàn)r青地面。（6）獨(dú)立避雷針（線）應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的集中接地裝置。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m，獨(dú)立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)的地中距離不應(yīng)小于3m。（7）配電裝置的架構(gòu)或屋頂上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置；

21、建筑物上的避雷針或防雷金屬網(wǎng)應(yīng)和建筑物頂部的其他金屬物體連接成一個(gè)整體。（8）裝有避雷針和避雷線的構(gòu)架上的照明燈電源線必須采用直埋于土壤中的帶金屬護(hù)層的電纜或穿入金屬管的針線。電纜的金屬護(hù)層或金屬管必須接地，埋入土壤中的長(zhǎng)度應(yīng)在10m以上，方可與配電裝置的接地網(wǎng)相連或與電源線、低壓配電裝置相連接。（9）發(fā)電廠和變電所的避雷線線檔內(nèi)不應(yīng)有接頭。（10）避雷針（網(wǎng)、帶）及其接地裝置，應(yīng)采取自下而上的施工程序。首先安裝集中接地裝置，后安裝引下線，最后安裝接閃器。3.3.3 電源防雷天然氣調(diào)壓站的電源一般分為控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。電源的防雷措施主要是裝設(shè)SPD電涌保護(hù)器。一般來說，國內(nèi)工業(yè)行業(yè)一般采用T

22、N-S的電源配電系統(tǒng)，電源SPD電涌保護(hù)器一般包括三級(jí)，其分級(jí)根據(jù)保護(hù)距離，連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度、被保護(hù)設(shè)備耐沖擊電壓額定值等因素確定。多級(jí)SPD 防護(hù)，主要目的是達(dá)到分級(jí)泄流，避免單級(jí)防護(hù)隨過大的雷擊電流而出現(xiàn)設(shè)備損壞概率增加和產(chǎn)生高殘壓。通過合理的多級(jí)泄流能量配合，保證SPD 有較長(zhǎng)的使用壽命和設(shè)備電源端口的殘壓低于設(shè)備端口耐雷電沖擊電壓，確保設(shè)備安全。SPD 一般并聯(lián)安裝在各級(jí)配電柜（箱）開關(guān)之后的設(shè)備側(cè)，它與負(fù)載的大小無關(guān)。串聯(lián)型SPD 在設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮負(fù)載功率不能超過串聯(lián)型SPD 的額定功率，并留有一定的余量。連接要求：SPD各線端應(yīng)分別于電源線路的相線相連接，SPD的接地端與被保護(hù)設(shè)備

23、接地端連接，且接地端與就近的環(huán)形接地母線或地網(wǎng)連接。SPD與被保護(hù)設(shè)備及接地端子（排）間連接的導(dǎo)線應(yīng)平直且盡可能短，長(zhǎng)度不宜超過1m。第一級(jí)限壓型或開關(guān)型的SPD連接銅導(dǎo)線截面積為10mm2，第二級(jí)限壓型SPD連接銅導(dǎo)線截面積為6mm2，第三級(jí)限壓型SPD連接銅導(dǎo)線截面積為4mm2。3.3.4 二次設(shè)備防雷二次設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)一次設(shè)備的監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)作用。二次設(shè)備的雷電防護(hù)應(yīng)做到整體規(guī)劃、多級(jí)防護(hù)，從接地、屏蔽、等電位連接、限幅及隔離等方面來采取綜合防護(hù)措施。（1）接地要求A 控制室等機(jī)房的接地，宜采用一根或?qū)ΨQ布置（沿墻角對(duì)角線上2根或4根）的多根，且截面積不小于100mm2的銅排或鍍鋅扁

24、鋼從地網(wǎng)可靠接至環(huán)形接地母線上；環(huán)形接地母線與主接地網(wǎng)端子可靠金屬連接；環(huán)形接地網(wǎng)母線一般采用截面不小于90 mm2的銅排。B 二次設(shè)備與一次設(shè)備共用一個(gè)接地網(wǎng)，地網(wǎng)工頻接地電阻值不大于1；但根據(jù)土壤電阻率不同的地區(qū)，特別是高土壤電阻率地區(qū)，地網(wǎng)的工頻接地電阻值要求最大不大于5。C 二次設(shè)備所有屏柜內(nèi)應(yīng)設(shè)置專用接地銅排，截面積不小于75mm2的。屏柜內(nèi)各裝置信號(hào)地引線接至屏柜內(nèi)專用接地銅排上后，銅排上用一根不小于16mm2的銅線引出至室內(nèi)環(huán)形接地母線上。D 各種SPD的接地線就近引接至屏柜內(nèi)的接地銅排。屏柜內(nèi)設(shè)備的金屬外殼應(yīng)可靠接地，屏柜的門等活動(dòng)部分應(yīng)和屏柜有良好的電氣連接。E 為減少干擾，

25、接地線與信號(hào)線布局走向不宜平行布置。（2）屏蔽要求A 除電源線纜和接地線外，與二次設(shè)備相連的線纜應(yīng)采用屏蔽電纜；低頻信號(hào)電纜的屏蔽層在設(shè)備端單端接地，高頻信號(hào)電纜屏蔽層至少兩端接地。B 對(duì)設(shè)備有較高屏蔽要求的，設(shè)備可采用金屬屏蔽機(jī)柜。（3）信號(hào)防護(hù)要求與天然氣調(diào)壓站設(shè)備相連的金屬信號(hào)線以及視頻電纜相連設(shè)備前段應(yīng)配置SPD。電子信息系統(tǒng)信號(hào)線路電涌保護(hù)器應(yīng)根據(jù)線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式和特性阻抗等參數(shù)，選擇插入損耗小、分布電容小、并與縱向平衡、近端串?dāng)_指標(biāo)適配的SPD。裝設(shè)的SPD應(yīng)滿足一下要求：A 信號(hào)電平在5V以下的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)總線、網(wǎng)絡(luò)線等通信電纜，應(yīng)在設(shè)備處安裝具

26、有信號(hào)線間和信號(hào)線對(duì)地保護(hù)模式的SPD。其線間標(biāo)稱放電電流不小于20A（8/20s）、動(dòng)作電壓不小于信號(hào)電平的1.5倍，殘壓不高于信號(hào)電平的2.5倍；其線對(duì)地標(biāo)稱放電電流不小于1kA（8/20s）的SPD，殘壓不高于信號(hào)電平的5倍。B 應(yīng)考慮程控交換機(jī)配線架處裝設(shè)SPD，要求：標(biāo)稱放電電流不小于3kA，動(dòng)作電壓應(yīng)大于程控交換機(jī)鈴流信號(hào)的峰值，3kA下殘壓應(yīng)不大于其直流工作電壓的5倍。C 場(chǎng)地中安裝的視頻等信號(hào)線應(yīng)在設(shè)備處安裝標(biāo)稱放電電流不小于3kA（8/20s）的SPD，動(dòng)作電壓不小于信號(hào)電平的1.5倍，5kA下殘壓不高于信號(hào)電平的5倍。D 室內(nèi)閉路電視信號(hào)線應(yīng)安裝標(biāo)稱放電電流不小于3kA（8

27、/20s）的SPD，動(dòng)作電壓不小于信號(hào)電平的1.5倍，5kA下殘壓不高于信號(hào)電平的5倍。3.3.5 控制室防雷控制室（包括通訊間），應(yīng)考慮進(jìn)行六面屏蔽。雷電波在傳播過程中，會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，在通過具有良好接地的鐵磁材料制成的導(dǎo)電性能較好的屏蔽殼體時(shí)，其電磁場(chǎng)能量將得到屏蔽而衰減，磁場(chǎng)能量在通過磁場(chǎng)物質(zhì)中產(chǎn)生渦流而損耗，因此在控制室的六面作鋼板或網(wǎng)格屏蔽可使電磁場(chǎng)其強(qiáng)度將受到較大的衰耗（約3000倍至100000倍）從而起到將電磁波屏蔽（隔離）的作用。具體做法：采用3040mm矩形金屬管依附屏蔽體鋼板內(nèi)壁焊接。在控制室吊頂內(nèi)、四周墻壁上（室內(nèi)）埋設(shè)中距500mm500mm的龍骨，龍骨之間加

28、扣不小于0.8mm厚的噴塑鋼板，地板改為防靜電全鋼活動(dòng)地板，在地板下沿墻四周敷設(shè)一圈40*4mm紫銅均壓匯流排；所有金屬構(gòu)件用10mm2多股銅導(dǎo)線連接成電氣通路。3.3.6 電纜的敷設(shè)和屏蔽（1）現(xiàn)場(chǎng)儀表的接線應(yīng)穿鋼管敷設(shè)，不應(yīng)采用絕緣材料管。鋼管與儀表間、鋼管之間、鋼管與電纜槽之間應(yīng)有良好的電氣連接。儀表電纜敷設(shè)采用穿管保護(hù)盒電纜槽匯線不但可以起到防護(hù)作用，也可起到良好的電磁防護(hù)作用。電磁防護(hù)應(yīng)注意重復(fù)接地和電氣接地的連續(xù)。鎧裝電纜可以不穿鋼管敷設(shè)。（2）儀表電纜槽應(yīng)采用鋼鐵材質(zhì)，其電磁場(chǎng)防護(hù)效果比其它常用材質(zhì)強(qiáng)，建議儀表電纜槽采用全封閉鋼板結(jié)構(gòu)。電纜槽槽體和所有的金屬部件實(shí)現(xiàn)電氣連續(xù)。（3

29、）室外敷設(shè)的電纜可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況埋地敷設(shè)。電纜在進(jìn)入控制室錢應(yīng)采用穿鋼管的方式，并應(yīng)在鋼管兩端重復(fù)接地。鋼管的埋地長(zhǎng)度應(yīng)大于15m。（4）電纜與其它配電線路、金屬管道交叉敷設(shè)的間距大于0.3m；與之平行敷設(shè)的間距應(yīng)大于0.6m。電纜與避雷引下線交叉敷設(shè)的間距應(yīng)大于2m；與之平行敷設(shè)的間距應(yīng)大于3m。如現(xiàn)場(chǎng)工藝無法滿足距離要求時(shí)，應(yīng)對(duì)避雷引下線或電纜進(jìn)行穿鋼管屏蔽，屏蔽鋼管應(yīng)在兩端接地。進(jìn)入控制室的所有儀表信號(hào)電線、電纜集中在盡可能少的入口進(jìn)線。（5）室外敷設(shè)的各種電纜（通信、信號(hào)和電源電纜），應(yīng)采用屏蔽電纜全場(chǎng)穿鋼管或封閉金屬電纜槽的方式敷設(shè)。當(dāng)采用金屬鎧裝屏蔽電纜或采用互相絕緣的雙層屏蔽電纜

30、時(shí)，可以不采用穿鋼管或全封閉金屬電纜槽的方式敷設(shè)。（6）電纜的鎧裝層、外屏蔽層與敷設(shè)電纜的金屬槽、金屬保護(hù)管等防護(hù)層需實(shí)現(xiàn)電氣連通。外屏蔽層至少兩端接地，內(nèi)屏蔽層在一端接地。但采用鎧裝屏蔽電纜時(shí)，鎧裝金屬應(yīng)在兩端接地。信號(hào)后屏蔽電纜的內(nèi)屏蔽層接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地的方法應(yīng)根據(jù)信號(hào)源和儀表的不同情況采用不同接法。（7）敷設(shè)電纜的鋼管、電纜槽兩端應(yīng)就近接地，但其長(zhǎng)度大于20m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多點(diǎn)重復(fù)接地，接點(diǎn)地件間距應(yīng)小于20m。（8）備用電纜不應(yīng)接地。電纜的備用芯不應(yīng)接地。3.3.7 天然氣調(diào)壓站管道等設(shè)備防雷（1）站場(chǎng)管道，場(chǎng)所存在有平行敷設(shè)的金屬管等金屬物，需做跨接處理；所有的金屬儀表均需做接地處理。

31、（2）建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、剛屋架、剛窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風(fēng)管等金屬物，均應(yīng)可靠接到接地裝置上。（3）當(dāng)長(zhǎng)金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于 0.03時(shí)，連接處應(yīng)用金屬線跨接。對(duì)有不少于 5根螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕環(huán)境下，可不跨接。（4）等電位連接，為了使個(gè)裝置和設(shè)備之間的電位差達(dá)到大致相等的水平，將現(xiàn)場(chǎng)各種電氣、儀控設(shè)備的外殼全部通過共用地網(wǎng)連接，但雷電發(fā)生時(shí)在這些設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)均勻，避免雷擊對(duì)設(shè)備的損害。第四章 存在問題分析及改進(jìn)方法4.1天然氣調(diào)壓站防雷存在的問題目前天然氣調(diào)壓站的防雷設(shè)施基本上按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行安裝，基本上覆蓋了需要設(shè)置防

32、雷設(shè)施的區(qū)域。防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，并不是按照規(guī)范要求將所有的防雷措施疊加在一起就可以產(chǎn)生很好的作用，必須針對(duì)各項(xiàng)防雷措施的合理配置和良好配合。結(jié)合廣東地區(qū)雷擊特點(diǎn)和相關(guān)行業(yè)的防雷經(jīng)驗(yàn)，目前天然氣調(diào)壓站防雷措施還存在以下幾點(diǎn)需要引起注意：1）防雷設(shè)置的指導(dǎo)思想不是阻止雷擊的發(fā)生，二是消除雷擊形成的破壞和危害，就是說重點(diǎn)在于保護(hù)人員和設(shè)備的安全。2）確定弱點(diǎn)設(shè)備為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，在雷電區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備、人員都存在危險(xiǎn)，都有被雷擊的可能。區(qū)別在于人本身是不良導(dǎo)體，若是沒有站在高處或樹下，在防雷裝置的保護(hù)區(qū)域內(nèi)，人基本上是安全的。強(qiáng)電設(shè)備、金屬管道或閥門等裝置可以承受較高電壓，同時(shí)在防雷裝

33、置的保護(hù)下，雷擊電流很快可以泄放，對(duì)設(shè)備不會(huì)造成損害，因此這些設(shè)備在正常防護(hù)下也是安全的。只有弱電設(shè)備，本身耐壓值較低，十分敏感，而且弱電設(shè)備本身是站場(chǎng)運(yùn)行控制的核心，所以保護(hù)弱電設(shè)備意義重大，需考慮更嚴(yán)密的防雷措施。3）樹立整體電場(chǎng)、磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，首先是雷云和大地之間形成一個(gè)強(qiáng)大電場(chǎng)，雷電流泄放過程中，同時(shí)形成一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。天然氣調(diào)壓站的所有設(shè)備。人員，無論是地上地下。戶外戶內(nèi)，都出于這個(gè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間內(nèi)，只是不同區(qū)域的電場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度不同而已。所以在進(jìn)行防雷裝置配備時(shí)，除了按照規(guī)范配置相應(yīng)的防雷設(shè)施外，還要考慮整體電場(chǎng)和磁場(chǎng)的理論分析相應(yīng)的防雷裝置是否恰當(dāng)。4）接地和等電位聯(lián)

34、結(jié)無斷點(diǎn)，整體連貫導(dǎo)通。天然氣調(diào)壓站的接地是一個(gè)大接地系統(tǒng)概念，包括防雷接地、防靜電接地、系統(tǒng)接地和二次重復(fù)接地等多種接地形式。當(dāng)雷擊發(fā)生后，雷電流對(duì)不同接地沒有選擇，可以通過任何一種接地將雷電流導(dǎo)入大地。此時(shí)，如果不同接地之間存在斷點(diǎn)，可能由于電壓不均衡發(fā)生二次雷擊。關(guān)于接地，關(guān)鍵的問題是整個(gè)站場(chǎng)的接地要全部均壓，形成等電位，才能保證在雷擊是雷電流泄放過程中的安全。4.2 全方位防雷改進(jìn)方法天然氣調(diào)壓站在設(shè)計(jì)階段設(shè)置的防雷措施符合了國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，理論上應(yīng)具有較好的防雷效果。作為處于強(qiáng)雷區(qū)的天然站場(chǎng)，還存在一些需要特別強(qiáng)化的防雷問題。經(jīng)過歸納，主要有如下幾點(diǎn)。信息系統(tǒng)的電磁屏蔽由于信息系

35、統(tǒng)相對(duì)管道運(yùn)行安全的重要地位，且易受雷擊的危害，因此是防雷的重點(diǎn)。信息系統(tǒng)防雷最關(guān)鍵的一點(diǎn)是電磁屏蔽，主要包括設(shè)備屏蔽和線路屏蔽。1) 信息系統(tǒng)設(shè)備屏蔽包括建筑物自身的屏蔽功能和人工設(shè)置金屬格柵屏蔽。信息系統(tǒng)機(jī)柜等設(shè)備安裝在室內(nèi)，利用建筑物內(nèi)鋼筋可靠焊接，形成一定的具有電磁屏蔽的金屬籠; 同時(shí)在重點(diǎn)房間機(jī)柜間和控制室墻面裝設(shè)金屬格柵，形成人工屏蔽網(wǎng)。建筑物本體鋼筋網(wǎng)和人工設(shè)置的金屬格柵屏蔽網(wǎng)都要與建筑物基礎(chǔ)接地網(wǎng)可靠連接，形成雷電流泄放通路。這兩個(gè)措施都是為了最大限度的降低房間內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使設(shè)備得到保護(hù)。2) 線路屏蔽包括對(duì)入戶的金屬管道、通信線路和電子線纜入口的屏蔽，各種線纜均要采用屏蔽措

36、施。這是因?yàn)榫€纜在進(jìn)入屏蔽室時(shí)，都要在屏蔽體的輸入處開孔。當(dāng)雷電流沿建筑物引下線接地體傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電位抬高，而建筑物屏蔽體與其等電位聯(lián)結(jié)，處在高電位，與輸電線路之間會(huì)產(chǎn)生電位差，若未很好的屏蔽，就會(huì)出現(xiàn)反擊，使這些線路中產(chǎn)生高電壓，損壞設(shè)備。對(duì)金屬管道、通信線路和電子線纜的屏蔽，常采用金屬絲編織網(wǎng)，金屬軟、硬導(dǎo)管和橋架等。4.2.2 避雷針的設(shè)置防直擊雷的方式主要有避雷網(wǎng)、避雷帶和避雷針。這些防雷設(shè)施主要是防直擊雷，但當(dāng)設(shè)置不當(dāng)時(shí)，也可能會(huì)起到引雷的作用，導(dǎo)致危害的發(fā)生。避雷網(wǎng)、避雷帶由于保護(hù)范圍小，相對(duì)周邊環(huán)境來說安裝高度也較低，引雷概率較小。而避雷針由于安裝高度高，保護(hù)范圍大，引雷概率較高。目前，業(yè)界多數(shù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為盡量不設(shè)置獨(dú)立避雷針，減少引雷風(fēng)險(xiǎn)。 施工時(shí)接地可靠關(guān)于接地重點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)的是施工質(zhì)量。一般來說整個(gè)接地的設(shè)計(jì)是全面的，各種形式的接地和各個(gè)設(shè)備的接地都很完善。根據(jù)以往工程的雷擊事件的調(diào)查結(jié)果看，大約有超過一半的雷擊事故是由于接地效果不好，雷電流泄放通道不導(dǎo)通造成的。因此在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求，對(duì)每個(gè)接地點(diǎn)做到可靠連接，接地施工完成后要逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，確保導(dǎo)通和滿足接地電阻要求?？缃雍偷入娢宦?lián)結(jié)均壓是防止二次雷擊災(zāi)害的有效手段，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。特別是站場(chǎng)內(nèi)管線上的各種跨接，接地系統(tǒng)不同部位的等電位