摘　要：介紹了雷電的危害性和其形成特點(diǎn)及雷擊對(duì)燃?xì)庠O(shè)備和管網(wǎng)的危害，并提出了相關(guān)的有針對(duì)性的雷擊防護(hù)措施。從而導(dǎo)出燃?xì)夤艿婪览捉拥氐闹匾约胺览捉拥氐木唧w做法，并提醒有關(guān)部門應(yīng)配合做好燃?xì)夤艿赖姆览捉拥毓ぷ?，以確保管道燃?xì)馐褂玫陌踩院涂煽啃浴?/span>

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿溃环览捉拥?/span>

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，越來(lái)越多的高樓大廈拔地而起，但高層建筑上布滿的城市“天際線”卻使得雷電災(zāi)害的發(fā)生概率越來(lái)越大，危害程度也越來(lái)越高。雷電作為一種自然現(xiàn)象，對(duì)建筑物和設(shè)備設(shè)施造成較大的損壞，有時(shí)甚至?xí)＜叭藗兊纳拓?cái)產(chǎn)的安全，為了防護(hù)雷電災(zāi)害，中國(guó)制定有《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。燃?xì)庠O(shè)備及管網(wǎng)是保障城市可靠供氣的重要設(shè)施，其輸送的是可燃介質(zhì)，而且分布點(diǎn)多面廣，涉及千家萬(wàn)戶的用氣安全，對(duì)防雷應(yīng)尤為重視，在燃?xì)庠O(shè)備及管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中注意采取相關(guān)措施避免和減小雷擊的損害^[1]。

1 雷電的形成及其特點(diǎn)

1.1雷電

空中的塵埃、冰晶等物質(zhì)在云層中翻滾運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，經(jīng)過(guò)一些復(fù)雜過(guò)程，使這些物質(zhì)分別帶上了正電荷與負(fù)電荷。通過(guò)運(yùn)動(dòng)，帶上相同電的質(zhì)量較重的物質(zhì)會(huì)到達(dá)云層的下部(一般為負(fù)電荷)，帶上相同電荷的質(zhì)量較輕的物質(zhì)會(huì)到達(dá)云層的上部(一般為正電荷)。這樣，同性電荷的匯集就形成了一些帶電中心，當(dāng)異性帶電中心之間的空氣被其強(qiáng)大的電場(chǎng)擊穿時(shí)，就形成“云間放電”(即閃電)。

帶負(fù)電荷的云層向下靠近地面時(shí)，地面的凸出物、金屬等會(huì)被感應(yīng)出正電荷，隨著電場(chǎng)的逐步增強(qiáng)，雷云向下形成下行先導(dǎo)，地面的物體形成向上閃流，二者相遇即形成對(duì)地放電。這就容易造成雷電災(zāi)害。

1.2雷電的主要特點(diǎn)

a)沖擊電流大，其電流高達(dá)幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)安培；b)時(shí)間短，一般雷擊分為三個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電、余光放電，整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)60μs；c)雷電流變化梯度大，有的可達(dá)10kA/μs；d)沖擊電壓高，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏；e)雷電的破壞主要是由于云層間或云和大地之間以及云和空氣間的電位差達(dá)到一定程度(25kV/cm～30kV/cm)時(shí)，所發(fā)生的猛烈放電現(xiàn)象。如何有效防范雷擊，將襲擊到建構(gòu)筑物上的雷電以極快的速度引入到地下，最大限度地減少損失，成為擺在人們面前的一大課題。因此，燃?xì)夤艿婪览捉拥厥种匾?/span>

2 雷擊對(duì)燃?xì)庠O(shè)備和管網(wǎng)的危害

雷電時(shí)間短，放電電流大，放電電壓高，破壞力很強(qiáng)，其破壞作用主要表現(xiàn)在：a)機(jī)械性破壞，由兩種力產(chǎn)生，一種是雷電通過(guò)物體產(chǎn)生的巨大電動(dòng)力，另一種是雷電通過(guò)物體產(chǎn)生的巨大熱量是物體內(nèi)部水份和氣體急劇蒸發(fā)和膨脹的內(nèi)壓力；b)熱力性破壞，雷電通過(guò)物體產(chǎn)生的巨大熱量使物體燃燒和金屬材料熔化的現(xiàn)象；c)絕緣擊穿性破壞，極高的電壓使燃?xì)饨饘俟懿暮碗姎庀到y(tǒng)中的絕緣防腐材料被擊穿，造成防腐材料破損和電路相間短路，使破壞的影響進(jìn)一步擴(kuò)大和延伸。這3種破壞作用對(duì)燃?xì)廨斉涔?yīng)系統(tǒng)都能造成較大的危害，燃?xì)庠O(shè)備及管網(wǎng)因其輸送工藝的特點(diǎn)分布于城市的各個(gè)位置，覆蓋面廣，有處于郊外的高壓場(chǎng)站和管道，有位于高層建筑物或多層建筑物的燃?xì)饧芸展芎土⒐?，有設(shè)置在市政道路旁的區(qū)域調(diào)壓站和設(shè)置居民小區(qū)的樓棟調(diào)壓箱，以及對(duì)燃?xì)庠O(shè)備及管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控的SCADA系統(tǒng)等。這些燃?xì)庠O(shè)備及管網(wǎng)因工藝的要求或受設(shè)置位置的限制，布置在城市建筑物防雷設(shè)施系統(tǒng)的覆蓋之外，需要單獨(dú)考慮防雷措施。

2.1雷擊對(duì)高壓場(chǎng)站和閥室的損害

高壓場(chǎng)站和閥室一般設(shè)置在郊外，周邊的高層建筑少且分布稀，容易受到雷電的直接襲擊，高壓場(chǎng)站和閥室的調(diào)壓計(jì)量設(shè)備，承受較大區(qū)域的供氣調(diào)壓和計(jì)量工作，雷電的機(jī)械性破壞和熱力性破壞都會(huì)造成閥門的O型圈、調(diào)壓器的皮膜和流量計(jì)的傳動(dòng)齒輪等內(nèi)部的非金屬件損毀，使調(diào)壓計(jì)量設(shè)備報(bào)廢。一但發(fā)生問(wèn)題將影響很大，而且設(shè)備價(jià)格較高，修復(fù)成本大。高壓場(chǎng)站和閥室放散管的放散管口處于設(shè)施的最高點(diǎn)，極易受雷擊，武漢曾出現(xiàn)過(guò)放散管被雷擊而使管內(nèi)殘余氣體燃著的情況，這會(huì)給作為爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的高壓場(chǎng)站和閥室?guī)?lái)不安全的因素。

2.2雷擊對(duì)陰極保護(hù)絕緣體的損害

根據(jù)鋼管防腐要求，地上鋼管與地下鋼管之間一般都設(shè)置有絕緣法蘭或絕緣接頭隔離，在雷電的高電位下，絕緣法蘭、絕緣接頭和管道的防腐絕緣層可能被擊穿而損毀，使絕緣功能失效，甚至毀壞衡電位儀，直接影響管網(wǎng)的陰極保護(hù)效果，危害燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行。

2.3雷擊對(duì)電氣儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)的損害

當(dāng)臨近雷擊和直擊雷發(fā)生時(shí)，由于接地電阻的存在，該處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電位，使該處和遠(yuǎn)端產(chǎn)生電位差，對(duì)電氣設(shè)備有較大威脅，站控系統(tǒng)有不少電子儀器設(shè)備，壓力傳感器、溫度傳感器以及精密設(shè)備流量計(jì)的上傳信號(hào)線路，容易受電磁感應(yīng)雷的影響而損壞，特別是極高的電壓使電氣系統(tǒng)的絕緣材料擊穿形成相間短路，電氣系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)。中石油設(shè)在武漢分輸站交接用的超聲流量計(jì)曾因雷擊損壞而數(shù)據(jù)不能上傳，只能通過(guò)與下游公司協(xié)商的方式確定供氣量，影響了貿(mào)易計(jì)量。由于一次大的雷擊，我公司設(shè)在門站的超聲流量計(jì)防雷柵損壞，設(shè)置計(jì)量箱體內(nèi)用于向CNG母站交接計(jì)量的渦輪流量計(jì)體積修正儀主板被燒毀，用于向高壓直供用戶交接計(jì)量的一臺(tái)渦輪流量計(jì)的高頻頭和另一臺(tái)渦輪流量計(jì)設(shè)置在室內(nèi)的流量計(jì)算機(jī)均被打壞。

2.4雷擊對(duì)建筑物附屬燃?xì)夤艿挠绊?/span>

a)感應(yīng)雷對(duì)內(nèi)立管的影響在住宅建筑物內(nèi)，在不帶電的燃?xì)饨饘俟艿郎侠纂姼袘?yīng)所產(chǎn)生的火花放電，能量較小且時(shí)間短，通常不會(huì)發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)，若在管道接頭發(fā)生泄漏并在一定空間積聚時(shí)，會(huì)發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)；

b)雷電波侵入對(duì)外立管和戶外架空管的影響雷電對(duì)架空燃?xì)夤艿篮屯庠O(shè)立管的作用，雷電波可能沿著管道入戶管侵入屋內(nèi)，危及用戶人身安全或損壞設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)雷擊起火事故中70%左右是高電位侵入造成的^[2]。

2.5直擊雷對(duì)區(qū)域燃?xì)庹{(diào)壓和計(jì)量設(shè)備的損害

閃電直接擊在燃?xì)庠O(shè)備上，產(chǎn)生電、熱效應(yīng)和機(jī)械力破壞設(shè)備，使設(shè)備不能正常工作，影響供氣安全，因燃?xì)庹{(diào)壓計(jì)量箱為封閉環(huán)境，燃?xì)馕⒘啃孤┎灰揍尫哦e聚，特別是設(shè)置在市政道路旁或建筑物頂部的調(diào)壓箱或計(jì)量箱最易受到雷擊，據(jù)報(bào)道其它城市也曾發(fā)生過(guò)調(diào)壓箱受雷擊發(fā)生火花燃燒的情況。

2.6雷擊對(duì)PE管材的損害

雷擊熱力性破壞使PE管破損，或者鋼塑轉(zhuǎn)換接頭被高電壓擊穿，造成管網(wǎng)漏氣，危害供氣安全。

3 燃?xì)夤艿婪览滓?/span>

為防止雷擊造成的火災(zāi)、爆炸、人員傷亡、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)損害等重大事故的發(fā)生，切實(shí)減輕和避免雷電災(zāi)害造成的損失，中國(guó)出臺(tái)了一系列防雷法規(guī)?！督ㄖ锓览自O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94第3.2.3條第二款規(guī)定：架空金屬管道，在進(jìn)出建筑物處，應(yīng)與防雷電感應(yīng)的接地裝置相連；埋地或地溝內(nèi)的金屬管道，在進(jìn)出建筑物處亦應(yīng)與防雷電感應(yīng)的接地裝置相連。第3.2.4條第七款規(guī)定：當(dāng)建筑物高于30m時(shí)，尚應(yīng)采取以下防側(cè)擊雷的措施：從30m起每隔不大于6m沿建筑物四周設(shè)水平避雷帶并與引下線相連；30m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。第3.3.9條第四款規(guī)定：架空和直接埋地的金屬管道在進(jìn)出建筑物處應(yīng)就近與防雷的接地裝置相連。第3.3.10條第四款規(guī)定：豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。第3.4.9條第三款規(guī)定：進(jìn)出建筑物的架空金屬管道，在進(jìn)出處應(yīng)就近接到防雷或電氣設(shè)備的接地裝置上或獨(dú)自接地，其沖擊接地電阻不宜大于30Ω?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006第10.8.5條規(guī)定：進(jìn)出建筑物的燃?xì)夤艿赖倪M(jìn)出口處、室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃?xì)庠O(shè)備等處均應(yīng)有防雷、防靜電接地設(shè)施。根據(jù)上述規(guī)范要求，燃?xì)夤艿缿?yīng)做防雷接地。

4 燃?xì)夤艿婪览捉拥氐淖龇?/span>

4.1屋頂燃?xì)夤艿婪览捉拥?/span>

屋頂燃?xì)夤艿涝O(shè)置于屋頂上防雷保護(hù)范圍內(nèi)。防雷接地做法是用HPB235-φ8鍍鋅圓鋼或Q235-25×4扁鋼將燃?xì)夤艿琅c屋頂避雷網(wǎng)相連，連接點(diǎn)不小于二處，每隔30m連接一處，法蘭、閥門及附件均用BVR-6mm²銅芯軟線跨接，跨接電阻不大于0.03Ω，屋頂調(diào)壓箱與燃?xì)夤艿阑虮芾拙W(wǎng)相連。因特殊情況燃?xì)夤艿涝O(shè)置于屋頂防雷保護(hù)范圍之外的，燃?xì)夤艿辣粍?dòng)地變成了接閃器，燃?xì)夤艿缿?yīng)增加壁厚，且不小于4mm，并加強(qiáng)與屋頂避雷網(wǎng)連接的可靠性。

4.2燃?xì)庖牍芊览捉拥?/span>

燃?xì)庖牍芤瞬捎脽o(wú)縫鋼管，考慮到對(duì)建筑景觀的影響及位置較低容易受損壞等因素，其連接點(diǎn)宜設(shè)于燃?xì)庖牍艿莱龅孛媲?，采?/span>HPB235-φ8鍍鋅圓鋼將燃?xì)夤艿琅c建筑預(yù)留防雷接地端子相連，具體做法見(jiàn)圖1。當(dāng)燃?xì)庖牍芮暗牡叵鹿懿捎脽o(wú)縫鋼管并加裝絕緣接頭時(shí)，其連接點(diǎn)必須設(shè)于絕緣接頭上方^[3]。

4.3燃?xì)饬⒐芊览捉拥?/span>

a)對(duì)于采用無(wú)縫鋼管的立管，當(dāng)立管高度不大于30m時(shí)，燃?xì)饬⒐艿捻敹艘擞?/span>BVR-6mm²銅芯軟線與建筑接地裝置相連，具體做法見(jiàn)圖2。底端與燃?xì)庖牍荛y門連接處用BVR-6mm²銅芯軟線跨接，跨接電阻不大于0.03Ω。對(duì)于燃?xì)饬⒐芨叨葹?/span>30m以上的建筑，需從30m開始，每隔不大于6m(一般為兩層)與建筑預(yù)留的防雷接地端子相連一處，做法與立管頂端的防雷接地做法相同；b)對(duì)于采用鍍鋅鋼管絲扣連接的立管，因各連接口采用聚四氟乙烯生料帶做密封材料，造成立管連接口不導(dǎo)通，各接口處須用BVR-6mm²銅芯軟線跨接，具體做法見(jiàn)圖3?，F(xiàn)有一種新型密封膠，導(dǎo)電性能良好，可作為立管絲扣連接的密封材料，現(xiàn)正在研發(fā)，若能推廣應(yīng)用，各接口處就無(wú)需再做跨接了。

4.4接地支線焊接連接要求

扁鋼與扁鋼(建筑預(yù)留防雷接地端子)之間及圓(扁)鋼與燃?xì)夤苤g采用搭接焊接，搭接長(zhǎng)度不小于圓鋼直徑的6倍(扁鋼寬度的兩倍)；扁鋼與扁鋼之間為三面連續(xù)焊接，圓(扁)鋼與燃?xì)夤苤g為兩面連續(xù)焊接；BVR-6mm²線與建筑預(yù)留防雷接地端子之間采用焊接或螺栓連接。圓鋼、扁鋼、螺栓、螺母、墊圈等配件均采用鍍鋅防腐處理。圓(扁)鋼與燃?xì)夤苤g焊接連接完成后需做防腐處理。

5 與建筑預(yù)留接地端子之間的銜接

目前，建筑做防雷接地施工圖時(shí)，往往忽略了燃?xì)夤艿赖姆览捉拥囟俗拥念A(yù)留，從而使電氣專業(yè)在施工時(shí)不會(huì)給燃?xì)夤艿李A(yù)留防雷接地端子，而燃?xì)夤艿赖氖┕ね窃诮ㄖ鈮Ψ鬯⑼瓿珊筮M(jìn)行，因而使燃?xì)夤艿赖姆览捉拥貙?shí)施困難。在此，提請(qǐng)建筑業(yè)主在進(jìn)行電氣專業(yè)施工時(shí)，要根據(jù)燃?xì)夤艿朗┕D管位，預(yù)留出燃?xì)夤艿婪览捉拥囟俗樱e極配合做好燃?xì)夤艿赖姆览自O(shè)施，對(duì)于還未完成防雷接地施工圖設(shè)計(jì)的建筑，應(yīng)將燃?xì)夤艿赖姆览捉拥囟俗右苍O(shè)計(jì)進(jìn)去，真正做到雷電防御裝置與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。

6 結(jié)語(yǔ)

建議有關(guān)管理部門在進(jìn)行建筑施工圖審查時(shí)，將燃?xì)夤艿婪览捉拥丶{入審查內(nèi)容；要求建筑業(yè)主在進(jìn)行電氣專業(yè)設(shè)計(jì)、施工時(shí)，要根據(jù)燃?xì)夤芪活A(yù)留燃?xì)夤艿婪览捉拥囟俗?，以便于燃?xì)夤艿婪览捉拥仨樌麑?shí)施；燃?xì)夤艿朗┕挝灰匾暼細(xì)夤艿赖姆览捉拥氐膶?shí)施，確保管道燃?xì)馐褂玫陌踩院涂煽啃浴Ｔ诶讚糨^頻繁的地區(qū)，燃?xì)庠O(shè)備及管網(wǎng)的防雷是燃?xì)庠O(shè)計(jì)和施工應(yīng)特別注意的問(wèn)題，只有針對(duì)性地采取措施，并加強(qiáng)日常的防雷接地檢測(cè)，才能有效地預(yù)防雷擊對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)的損壞。

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(本文作者：任紅英 佛山市華禪能燃?xì)庠O(shè)計(jì)有限公司 廣東 佛山528000)