摘　要：本文根据燃气设备和管网的特点，分析了雷电直击、雷电波侵入、雷电感应对关键燃气设备和管道的损害，提出了有针对性的雷击防护措施。

关键词：燃气设备及管网雷击损害；防雷措施

引言

燃气设备及管网是保障城市可靠供气的重要设施，其输送的是可燃介质，而且分布点多面广，涉及千家万户的用气安全，对防雷应尤为重视，在燃气设备及管网的设计、施工和运行中注意采取相关措施避免和减小雷击的损害。

1 雷击对燃气设备和管网的危害

燃气设备及管网分布于城市的各个位置，覆盖面广，有处于郊外的高压场站和管道，有位于高层建筑物或多层建筑物的燃气架空管和立管，有设置在市政道路旁的区域调压站和设置居民小区的楼栋调压箱，以及对燃气设备及管网进行监控的SCADA系统等。这些燃气设备及管网因工艺的要求或受设置位置的限制，布置在城市建筑物防雷设施系统的覆盖之外，需要单独考虑防雷措施。

1.1雷击对高压场站和阀室的损害

高压场站和阀室一般设置在郊外，周边的高层建筑少且分布稀，且与各建(构)物保持一定的距离，容易受到雷电的直接袭击。高压场站和阀室的调压计量设备，承受较大区域的供气调压和计量工作，雷电的机械性破坏和热力性破坏都会造成阀门的O型圈、调压器的皮膜和流量计的传动齿轮等内部的非金属件损毁，使调压计量设备报废。高压场站和阀室放散管的放散管口处于设施的最高点，极易受雷击使管内残余气体燃着的情况，这会给作为爆炸危险场所的高压场站和阀室带来不安全的因素。

1.2雷击对阴极保护绝缘体的损害

根据钢管防腐要求，地上钢管与地下钢管之间一般都设置有绝缘法兰或绝缘接头隔离，在雷电的高电位下，绝缘法兰、绝缘接头和管道的防腐绝缘层可能被击穿而损毁，使绝缘功能失效，甚至毁坏衡电位仪，直接影响管网的阴极保护效果，危害燃气管网的安全运行。

1.3雷击对电气仪表和自动控制系统的损害

当临近雷击和直击雷发生时，由于接地电阻的存在，该处会产生一个高电位，使该处和远端产生电位差，对电气设备有较大威胁，站控系统有不少电子仪器设备，压力传感器、温度传感器以及精密设备流量计的上传信号线路，容易受电磁感应雷的影响而损坏，特别是极高的电压使电气系统的绝缘材料击穿形成相间短路，电气系统发生危险。

1.4雷击对建筑物附属燃气管的影响

(1)感应雷对内立管的影响在住宅建筑物内，在不带电的燃气金属管道上雷电感应所产生的火花放电，能量较小且时间短，通常不会发生火灾危险。若在管道接头发生泄漏并在一定空间积聚时，则会发生火灾危险。

(2)雷电波侵入对外立管和户外架空管的影响。雷电对架空燃气管道和外设立管的作用，雷电波可能沿着管道入户管侵入屋内，危及用户人身安全或损坏设备。

1.5直击雷对区域燃气调压和计量设备的损害

闪电直接击在燃气设备上，产生电、热效应和机械力破坏设备，使设备不能正常工作，影响供气安全，因燃气调压计量箱为封闭环境，燃气微量泄漏不易释放而积聚，特别是设置在市政道路旁或建筑物顶部的调压箱或计量箱最易受到雷击。

1.6雷击对PE管材的损害

雷击热力性破坏使PE管破损，或者钢塑转换接头被高电压击穿，造成管网漏气，危害供气安全。

2 防雷击危害的措施

《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中6.5.22条要求调压计量室应按《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2010版)“第二类防雷建筑物”进行防雷接地设计；6.6.12条要求设于空旷地带的调压站应单独设置避雷装置，其接地电阻应小于10Ω；10.8.5条规定：“进出建筑物的燃气管道的进出口处，室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃气设备等处均应有防雷、防静电接地设施”。

《城镇燃气设计规范》虽然明确提出了规定，但具体措施需要结合《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2010版)的要求来执行，目前防雷设计一般都是电气设计人员来完成，往往仅涉及到需要建筑电气设计的部分，而不需要建筑电气设计的部分则经常忽略了防雷问题。只有将设备装置、工艺系统和防雷设计较好地融合，才能有效地预防雷击。

2.1高压场站和阀室防雷击

高压场站和阀室分为有站房设置和露天设置两种，站房内的设置高压场站和阀室，宜采用建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的接闪器，应注重将放散管口外5m的半球体(有管帽时，管帽上方距离为2.5m)处于接闪器的保护范围；露天设置的高压场站和阀室应注重管道和设备之间的静电跨接和静电接地设计，将关键设备单独做静电，因其为露天设置，不宜造成燃气积聚，雷电火花引起爆炸的危险性相应较小，如有条件可采用避雷针作接闪器，也可根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160—1999第8.2.2条“工艺装置内露天布置的塔、容器等，当顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针保护，但必须设防雷接地”的规定不设置避雷针，因为雷电产生的热能可以击穿厚度小于4mm的钢板，而对厚度等于或大于4mm的钢板则不能击穿。燃气放散管一般为微正压，受雷击后管口残余气体可能会起火燃烧，但不易发生事故。当放散燃气量较大时，宜考虑在站场外单独设置放空区，且应在放散管口设置阻火器装置，放散管与场站工艺管道用绝缘法兰或绝缘接头隔断，设置防雷接地。

2.2阴极保护绝缘体的防雷击

燃气埋地钢管为减少腐蚀，除了管道外壁包覆了绝缘防腐层外，还会采用阴极保护的方式辅助管道防腐，并采用绝缘法兰或绝缘接头将埋地管道与地上工艺管道隔断以保证埋地管道的负电位，在雷击的高电压下，有时会击穿绝缘法兰或绝缘接头的绝缘层，损坏衡电位仪和阴极保护系统，因此在易受雷击的地方，最好采用绝缘法兰(便于在被击穿后更换)，也可采用耐雷击的绝缘接头。

2.3仪表和自动控制系统的防雷击

仪表和自动控制系统均为精密仪器和电路组成，对雷击的抵御能力很弱，较高的感应电流或电位都会造成电子元器件的损坏，而导致整个自控系统瘫痪。在自控系统的设计安装时，在线路上应安装防浪涌保护器，保证电涌隔离在系统之外。在线仪表(如涡轮流量计和体积修正仪)宜考虑防雷接地导线的安装方式，建议不要直接搭接到金属管道上，最好在与流量计连接的两端金属管上采用绝缘法兰连接，增设防雷跨接，并设置外部金属箱体对其进行屏蔽保护，确保防雷效果。

2.4建筑物附属燃气管道的防雷

燃气立管和架空管在设计布置时应尽量考虑避开建筑物容易遭受雷击的部位，如金属管道设备较为集中的部位、电梯间、水箱间、金属屋顶以及设有天线、旗杆、烟道、透气管等容易接闪的位置，可以减小受雷击的机率。

(1)内立管预防感应雷的影响

室内立管可与屋内接地干线连接，如与室内平行敷设的自来水管道距离很近(小于100mm)，宜用金属线跨接，跨接点间距不应大于30m。室内密闭橱柜内燃气立管平时应检查是否发生泄漏，避免燃气积聚。

(2)外立管和户外架空管预防雷电波侵入的影响

外立管和户外架空管敷设时，应避开建筑物突起的位置，特别是檐角、女儿墙和屋檐等部位，不应高过避雷网(带)，对于进入室内的燃气引入管，应在进入处就近与防雷或电气设备的接地相连，其冲击接地电阻不宜大于30Ω，另外考虑到目前庭院埋地管道以PE管居多，为保障架空管和室外立管良好的接地，登高处应设置专门的静电接地导线，与建筑物的静电防雷接地系统连接。减少雷击对钢塑转换接头和PE管的损害。高层建筑的室外立管，应考虑在顶端和底端与防雷装置连接，目的在于等电位连接，防止防雷设施受到直击雷时对燃气管道的反击。

2.5燃气区域调压和计量设备预防直击雷的损害

燃气区域调压和计量箱一般不可能单独考虑设置避雷系统，在选择设置位置时，应尽量避开地质上容易落雷的地方(如土壤电阻率小的地点、地下水面积大的地点以及埋地金属管多的地点)，也应尽量避开地形上容易受到雷击的地方(如空旷地带和建筑物顶部)，如无法避开时，最好处于建筑物防雷保护范围里，否则应有单独的防雷和静电接地措施，避免雷击损坏，此外平时应注意经常检查有无燃气泄漏，减少燃气在箱内积聚的可能。计量箱内流量计与两端金属管宜采用绝缘法兰连接，两端金属管法兰应静电跨接。

2.6电源系统防雷

由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的，进入网络中心的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、LPZ1与LPZ2区交界处，以及终端设备前端，安装防浪涌SPD。电源系统防雷分为多级保护。主要是通过合理的多级泄流能量配合，保证SPD有较长的使用寿命和设备电源端口的残压低于设备端口耐雷电冲击电压，确保设备安全。SPD一般并联安装在各级配电柜(箱)开关之后的设备侧。在电源总进线处安装电源第一级冲击电流Iimp(10/350μs)≥12.5kA、电压保护水平Up≤2.5kV的浪涌SPD，在电源分配电箱处安装电源第二级冲击电流Iimp(10/350μs)≥10.0kA、电压保护水平Up≤1.5kV浪涌SPD，在重要电设备插座处安装电源第三级浪涌SPD。

3 结语

由于建筑物附属燃气管道大多不是由建筑物的设计单位一体化设计，而是由燃气专业设计院单独进行的设计，所以，一般建筑物附属燃气管道未纳入建筑物整体的防雷系统，燃气管道防雷往往容易忽略。在雷击较频繁的地区，燃气设备及管网的防雷是燃气设计和施工应特别注意的问题，只有针对性地采取措施，并加强日常的防雷接地检测，才能有效地预防雷击对燃气系统的损坏。

参考文献：

[1]GB 50028-2006城镇燃气设计规范[S].

[2]GB 50057-94建筑物防雷设计规范[S].

[3]李家启.建筑燃气供应的防雷技术[J].中国雷电与防护，2004.

(本文作者：柳志江 李杏 叶明 吴芳华 湛江市防雷设施检测所)