●　濟(jì)寧市氣象局　鄧海利　張巖巖　宋兆俊

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《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》在濟(jì)寧市的應(yīng)用及相關(guān)問題探析

●濟(jì)寧市氣象局鄧海利張巖巖宋兆俊

摘要:《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》在山東省濟(jì)寧市應(yīng)用廣泛，為基層防雷檢測提供技術(shù)支撐。通過對燃?xì)庹{(diào)壓站內(nèi)管道等設(shè)備測試，濟(jì)寧地區(qū)燃?xì)庹竟鼙诤穸仍?.1 mm～6.1 mm之間，對金屬熔化與雷電流的關(guān)系分析，得出金屬熔化與雷電流幅值無關(guān)，鐵板被雷擊時(shí)，只有在厚度小于4 mm時(shí)才有可能與閃擊通道接觸處由于熔化而燒穿。據(jù)此可知，調(diào)壓站設(shè)備不需要處于LPZ0B區(qū)內(nèi)。通過分析管道被雷擊時(shí)電壓的可能值，得出管道支撐底座應(yīng)設(shè)置等電位連接帶。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范防雷檢測調(diào)壓站

QX/T 109-2009《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》是氣象行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，而城鎮(zhèn)燃?xì)馐浅擎?zhèn)居民日常生活的必須品，其場站為公共設(shè)施，同時(shí)，由于存儲、傳輸大量易燃易爆氣體，燃?xì)鈭稣镜姆览装踩陵P(guān)重要。在《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》出臺之前，設(shè)計(jì)人員一般根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中第10.8.5條進(jìn)行防雷防靜電設(shè)計(jì)，該條款內(nèi)容較為籠統(tǒng)。QX/T 109-2009有針對性的對城鎮(zhèn)燃?xì)獾膱稣?、?jì)量設(shè)施、管道、電氣系統(tǒng)等設(shè)施的防雷進(jìn)行了規(guī)定和說明，為燃?xì)庠O(shè)施設(shè)計(jì)人員提供了技術(shù)依據(jù)，同時(shí)也為防雷檢測人員對燃?xì)庠O(shè)施的檢測提供了便利。但QX/T 109-2009規(guī)范中部分內(nèi)容與現(xiàn)場實(shí)際情況不完全相符，需要繼續(xù)探討。

規(guī)范的主要內(nèi)容

規(guī)范提出了城鎮(zhèn)燃?xì)夥览椎男g(shù)語，并提供了英文對照。主要介紹了燃?xì)夥览椎幕疽?guī)定、場站、設(shè)施、管道、電氣系統(tǒng)的防雷技術(shù)。

在濟(jì)寧市的應(yīng)用情況

根據(jù)2014年濟(jì)寧市雷電防護(hù)技術(shù)中心的檢測情況，市區(qū)、鄒城、兗州場站較多，嘉祥、汶上、梁山場站較少，場站的分布也對應(yīng)著QX/T 109-2009規(guī)范的應(yīng)用情況。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，濟(jì)寧市燃?xì)鈭稣痉植既绫?。

表1　濟(jì)寧市燃?xì)鈭稣痉植急?/p>

調(diào)壓站直擊雷防護(hù)問題

1.調(diào)壓站設(shè)施情況

QX/T 109-2009 第5.3.3條規(guī)定“在調(diào)壓站內(nèi)設(shè)備應(yīng)置于LPZ0B區(qū)內(nèi)”。而一般調(diào)壓站的實(shí)際裝置圖如圖1。

從圖上可以看出調(diào)壓站一般為鑄鋼金屬管道，使用聲波裝置對濟(jì)寧轄區(qū)內(nèi)的調(diào)壓站管道管壁厚度測量，發(fā)現(xiàn)壁厚不均勻，厚度一般在5.1 mm～6.1 mm之間。

圖1　調(diào)壓站裝置圖

2.金屬熔化與雷電流的關(guān)系

于安全側(cè)，可按下式計(jì)算：

表2　四種金屬物的物理特性參數(shù)

將表2的相關(guān)數(shù)值代入公式得到，雷擊每庫侖(C)能熔化以下的金屬體積：鋁，V/Q≈11.6mm3/C；軟鋼，V/ Q≈4mm3/C；銅，V/Q≈5.5mm3/C。

在原西德慕尼黑聯(lián)邦國防軍大學(xué)的高壓實(shí)驗(yàn)室，做過分析研究得出，對金屬板穿孔起決定性作用的不是短時(shí)雷擊電荷Qs，而是長時(shí)間雷擊電荷Q1。其研究結(jié)果是：當(dāng)Q1＝1OOC(第三類防雷建筑物的雷擊參量)時(shí)，對1.5 mm厚的鋼板、黃銅板、銅板以及2 mm厚的鋁板，在各種情況下均穿孔，穿孔的直徑約為4 mm～8 mm。當(dāng)Q1＝200C(第一類防雷建筑物的雷擊參量)時(shí)，對2 mm厚的鋼板、黃銅板、銅板以及2.5 mm厚的鋁板，在各種情況下均穿孔，穿孔的直徑對鋼板、黃銅板、銅板約為4 mm～12 mm，對鋁板的穿孔直徑約為7 mm～13 mm（對鋁板約有25%的情況，甚至3 mm也熔化穿孔）。

3. 小結(jié)

綜上論述，雷擊管道熔化程度與雷電流幅值無關(guān)，僅與雷擊點(diǎn)的電荷量有關(guān)。同時(shí)調(diào)壓站管道壁厚一般大于4 mm，其本身具有直擊雷防護(hù)作用，不需要置于LPZ0B區(qū)內(nèi)。QX/ T 109-2009第5.3.3條規(guī)定不當(dāng)。

管道支撐底座接地不良問題

1.問題原因

燃?xì)夤艿栏髟O(shè)備之間均通過管道相互連接，并與接地體相連，燃?xì)夤艿榔鸬降入娢贿B接帶的作用。所以，《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》和《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》對調(diào)壓站均沒有設(shè)計(jì)等電位連接帶的要求。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》，因工藝要求，燃?xì)夤艿琅c支撐燃?xì)夤艿赖牡鬃g要有橡膠墊層，即管道和底座絕緣，若某個(gè)底座自身沒有接地或者沒有和站區(qū)接地系統(tǒng)連接，則底座接地電阻過大，同時(shí)底座和管道之間過渡電阻過大。

2.問題的危害

在調(diào)壓站各種豎直或平行管道都能作為接閃器的情況下，若管道遭受雷擊，那么管道之上所產(chǎn)生的電壓U按下式計(jì)算：

雷電流的幅值150 kA，接地電阻4 Ω，管道高度3 m，經(jīng)計(jì)算管道上的電壓為667.5 kV。根據(jù)相關(guān)資料電阻電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度為500 kV/m。雷擊管道后管道上的電壓大于空氣擊穿強(qiáng)度，所以，若管道和支撐底座之間絕緣，則管道會通過空氣對底座放電，產(chǎn)生電火花，這種電火花在易燃易爆環(huán)境中是危險(xiǎn)的。

3.小結(jié)

QX/T 109-2009規(guī)范，應(yīng)當(dāng)增加調(diào)壓站或場站內(nèi)金屬支撐底座的接地措施，建議所有底座之間用等電位連接帶連接，并接入共用接地系統(tǒng)。

結(jié)論

QX/T 109-2009對城鎮(zhèn)燃?xì)庹驹O(shè)計(jì)、施工、防雷檢測意義重大，在基層應(yīng)用廣泛。但對于調(diào)壓站的直擊雷防護(hù)問題和工藝管道支撐底座的等電位連接問題還需進(jìn)一步討論。■

參考文獻(xiàn)

[1] IEC 62305-2010，Protection against lightning[S].

[2] GB 50057-2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].