李錦順，劉 洋，張 勁

（吉林省氣象災害防御技術中心，吉林 長春 130062）

城鎮(zhèn)燃氣是指從城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)或居民點中的地區(qū)性氣源點，在適配系統(tǒng)的基礎上向居民生活、商業(yè)、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、采暖通風、空調(diào)等不同用戶提供符合一定質(zhì)量要求的可燃氣體。城鎮(zhèn)燃氣主要涵蓋有天然氣、人工煤氣和液化石油氣。隨著能源開發(fā)的日益加劇和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中城鎮(zhèn)燃氣發(fā)揮著十分重要的作用，且對于安全用氣、防雷減災的要求也日益增強。城鎮(zhèn)燃氣雷電防護的過程中，應從防直擊雷、防雷電感應、防雷擊電磁脈沖和防雷電波侵入等方面出發(fā)，通過科學有效的防雷設計，確保整個防雷系統(tǒng)具有安全可靠、技術先進等特征。

1 雷電對城鎮(zhèn)燃氣管道的破壞

1.1 電效應

雷電出現(xiàn)時會產(chǎn)生巨大的能量和沖擊電壓，瞬時電壓可以達到上萬伏特甚至是十幾萬伏特。一旦雷電擊中燃氣設備及其周圍的電氣設備，將會直接擊穿設備表面的絕緣層，進而對其產(chǎn)生破壞，造成設備電路短路，嚴重的情況下則會出現(xiàn)火災、爆炸事故等。

1.2 熱效應

雷電出現(xiàn)時會有巨大的電流產(chǎn)生，只需要極短的時間就能穿過導體介質(zhì)，進而將電能轉化為熱能，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)過將會在瞬時引發(fā)火災甚至是爆炸事故。

1.3 靜電感應

在雷云及大地間形成的電場中會有金屬電荷產(chǎn)生。若雷云中釋放雷電，電場則會消失，在電場中聚集的大量電荷也會失去引導作用，之后以無規(guī)則的運動散開，同時會有靜電產(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

雷電出現(xiàn)時會有巨大的電流出現(xiàn)，且電壓變化較為迅速，在短時間內(nèi)會有交變電磁場產(chǎn)生，且磁場的能量較強。隨著磁場的變化，位于交變電磁場中的導體會產(chǎn)生電動勢，并感應磁場中形成閉合回路的金屬導體，此時就有電流產(chǎn)生。若閉合回路的某個位置有物體存在，且電阻值較大，該回路局部將會出現(xiàn)短路或發(fā)熱現(xiàn)象，嚴重的情況下會出現(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侵入到建筑物內(nèi)的燃氣管道、電源裝置、電氣線路上，進而將對應設備的絕緣層擊穿，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)燃氣雷電防護及防雷設計要點

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)、金屬屋面或構件等組成的。在對天面的接閃器進行布設時，可以對符合防雷類別要求的滾球法或接閃網(wǎng)進行單獨或組合設置。若燃氣站內(nèi)的建筑物屬于鋼筋混凝土結構，應將接閃帶或接閃網(wǎng)直接布設到建筑物天面上，應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；在對支架進行固定時，若選用的是單根圓形導體，應確保水平距離在1 m內(nèi)；若選用的是絞線或扁形導體，應保證水平距離不超過0.5 m，每個支持件最多能承受49 N的垂直拉力。在敷設接閃帶或接閃網(wǎng)時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；若燃氣站內(nèi)建筑物為鋼筋結構，可以選用金屬屋面作為接閃器；若儲罐區(qū)架設有獨立接閃桿或架空接閃線，應確保被保護物位于LPZ0B區(qū)內(nèi)。

2.1.2 接地裝置

接地裝置包含獨立和共用接地裝置。通常情況下，會通過連接承臺中的鋼筋使其成為閉合回路，進而作為防雷接地，針對進出民用建筑物的燃氣管道、室外的屋面管、放散管、引入管、立面管、燃氣設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在鋼筋混凝土中的單根鋼筋或圓鋼，應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

針對建筑物專設引下線應不少于2根，并沿著建筑物四周和內(nèi)庭院進行均勻對稱布設，針對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置在跨距中間時，需將引下線分別設置在跨距兩端，同時還要適當縮減其他引下線的間距，確保平均間距同規(guī)定要求相符。針對建筑物外廓容易遭受雷擊角上的柱筋，應首要考慮將其作為引下線。同專設引下線相比，建筑物中防雷引下線大都優(yōu)先選用柱內(nèi)對角鋼筋。若鋼筋直徑規(guī)格Φ≥16 mm時，主筋數(shù)量應在2根以上；若直徑規(guī)格為10 mm≤Φ＜16 mm時，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引下線間距。

2.2 內(nèi)部防雷裝置設計

2.2.1 等電位連接

針對進入到建筑物內(nèi)的外來導電物，應在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界面處做好等電位連接，若燃氣金屬管道從LPZ0區(qū)進入到LPZ1區(qū)時，需做好絕緣法蘭或鋼塑接頭的布設，同時還要確保絕緣法蘭或鋼塑接頭兩端管道就近接地；針對灌區(qū)內(nèi)儲罐頂法蘭盤、浮頂罐浮頂?shù)染c罐體進行可靠的電氣連接；做好放散塔頂金屬構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件，如金屬屋頂、鋼柱、鋼梁、金屬門窗等的等電位連接，同時還要與防雷裝置相連形成“法拉第籠”。對于城鎮(zhèn)燃氣系統(tǒng)的低壓配電線路，需要將護套電纜或金屬鎧裝電纜穿鋼管進行埋地敷設，對于防雷分區(qū)交界處的電纜金屬外皮或外套鋼管，應與等電位連接帶進行有效連接。嚴禁將架空線路穿越場站，若是將場站外的線路引入場站內(nèi)的線纜埋地時存在難度，可以選用架空線路，但是需要在距離場站15 m處選擇金屬鎧裝電纜或穿鋼管埋地引入。

2.2.3 電涌保護器SPD

對于穿越各防雷區(qū)的低壓配電系統(tǒng)和電子信息系統(tǒng)，應選擇具有多級防爆功能的電涌保護器SPD，避免雷電波以線路為媒介入侵到保護線路上的終端設備。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，需將電涌保護器SPD安裝在低壓側；對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)進入LPZl區(qū)，應將對應的浪涌保護器SPD安裝到不同分配電箱內(nèi)，同時還要根據(jù)用電設備對浪涌保護器同流容量和限壓水平進行確定。

對于燃氣場站的信號系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、監(jiān)控報警系統(tǒng)來說，這些電子信息系統(tǒng)能否正常運行直接關系到安全生產(chǎn)，因燃氣場內(nèi)有較多的金屬構件，再加上站內(nèi)位于空曠地帶，極易受到雷電電磁感應的影響，再加上這些設備屬于微電子設備，自身耐壓水平低，在做好屏蔽和電源浪涌保護外，還要對電子線路進行浪涌保護。應將信號系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、監(jiān)控報警系統(tǒng)的線路進入LPZ1區(qū)或進入設備處安裝信號浪涌保護器SPD，以避免過電壓入侵設備，進而損害設備；若浪涌保護器SPD安裝在爆炸危險和火災危險區(qū)域，應確保其符合相應的防爆條件。

3 結論

綜上所述，由于現(xiàn)實中的燃氣管道與建筑物是分開設計的，直接導致燃氣管并不在建筑物的雷電保護范圍內(nèi)，很容易遭受雷擊。因此，在對燃氣管道進行設計的過程中，應將防雷設計工作做好，特別是在雷電高發(fā)區(qū)要對燃氣管道進行雷電防護，以更好地保護燃氣系統(tǒng)，確保周圍居民生命財產(chǎn)安全。