在雷電災(zāi)害，是目前中國十大自然災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計，我國有21個省、市、區(qū)雷暴日在50天以上，最多可達134天，雷暴給人們生活帶來了極大的安全隱患。尤其是近年來，中國的社會經(jīng)濟、信息技術(shù)，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，城市高層建筑日益增多，雷電危害造成的損失越來越大。僅1998年和1999年兩年的統(tǒng)計，中國雷擊造成的直接經(jīng)濟損失達百萬元以上的有38起。每年因雷電災(zāi)害傷亡的人員約為3000-5000人，造成的財產(chǎn)損失在70億—100億左右。我國的雷電災(zāi)害損失80%以上涉及電子、通訊和配電系統(tǒng)。雷電可以通過各種途徑危害地面的物體和人畜。雷電事故造成的經(jīng)濟損失，也給社會帶來難以估量的間接損失，對社會影響很大，雷電災(zāi)害已成為聯(lián)合國公布的10種最嚴重的自然災(zāi)害之一，雷電災(zāi)害被列為“電子實代的一大公害”。根據(jù)燃氣行業(yè)的易燃、易爆、有毒等特點，結(jié)合雷電的形成、雷電流的特征、與燃氣行業(yè)現(xiàn)代防雷技術(shù)及防護方法的應(yīng)用，下面將燃氣行業(yè)防雷技術(shù)應(yīng)用分析如下：

由于地面的氣溫變化不均，使地面帶有大量水蒸氣的空氣受熱上升，產(chǎn)生對流，并在空中與不同冷、熱氣團相遇，凝成水珠或冰晶，形成積云，在運動時使電荷發(fā)生分離，當電荷積聚到足夠數(shù)量時，就在帶有不同電荷的兩朵云之間，或云與地之間放電，在放電過程中，放電通道發(fā)生高溫使大氣急劇膨脹，發(fā)生巨大的響聲和強烈的閃光，這就是雷電。雷電的類型其危害方式劃分為：直擊雷、雷電感應(yīng)，又稱為感應(yīng)雷和雷電侵入波。總之，雷電可以通過各種途徑危害燃氣行業(yè)的儲存、供應(yīng)設(shè)施及人員安全，雷電在燃氣行業(yè)的破壞作用主要有：電性質(zhì)破壞作用、熱性質(zhì)破壞作用和機械性質(zhì)的破壞作用。

(一)電性質(zhì)在燃氣行業(yè)的破壞作用

(1)雷電流直接擊在燃氣行業(yè)的建、構(gòu)筑物或燃氣設(shè)備上，雷電的數(shù)十至數(shù)百萬伏特的沖擊電壓毀壞電力設(shè)備，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。

(2)雷擊位置相近的易爆危險物品之間產(chǎn)生很高的電位差，使電氣設(shè)備的絕緣擊穿，鋼結(jié)構(gòu)廠房的構(gòu)件間放電產(chǎn)生火花，引起爆炸混合物爆炸；使雷擊點或接地體附近形成跨步電壓，而引起燃燒、爆炸。對人體的放電，或雷電流入地，會形成跨步電壓導(dǎo)致人畜傷亡。

(二)熱性質(zhì)在燃氣行業(yè)的破壞作用

(1)雷電流通過時，瞬間轉(zhuǎn)換的熱能，造成易燃品的燃燒或造成金量熔化等引發(fā)爆炸、火災(zāi)事故。雷電流的破壞作用是它產(chǎn)生的熱，能使厚4mm的鋼板熔化，使油罐、氣柜發(fā)熱或引起易燃物品燃燒和危險物品爆炸。

(2)雷電流通過時，被擊物縫隙中的氣體劇烈熱膨脹，縫隙中的水分急劇蒸發(fā)為大量氣體，致使被擊物破壞或爆炸。

(三)機械性質(zhì)在燃氣行業(yè)的破壞作用

雷電與被擊物同性電荷之間的靜電排斥力，同方向電流或電流變方向處的電磁排斥力，雷擊時的氣浪等會產(chǎn)生機械作用力，機械作用力也會摧毀建筑物，造成爆炸、毀壞事故。

(一)燃氣行業(yè)的防雷裝置(LPS)

在GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中，對防雷裝置名詞的解釋是：防雷裝置(LPS)是接閃器，引下線，接地裝置，過電壓保護器及其他連接導(dǎo)體的總和。在IEC標準中防雷裝置的定義是：用于對需要防雷的空間做防雷效應(yīng)的整個裝置，它由外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置組成。外部防雷裝置：由接閃器、引下線和接地裝置組成。內(nèi)部防雷裝置：除外部防雷裝置以外的全部附加措施，它們可能減小雷電流在需要防雷的窨內(nèi)所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)。因此，屏蔽和電涌保護器是其中重要的防雷裝置。

1777年5月倫敦附近一座火藥庫因雷擊而受損，避雷針是富蘭克林等人組成的委員會設(shè)計的。雷擊火藥庫，說明避雷針沒有截閃，從而提出避雷針保護范圍的計算問題。我國GBJ57-83標準，使用了解情況30°、45°、60°的圓錐體，按此方法，避雷越高，則其覆蓋的保護范圍就越大。事實上卻不是這樣，許多高聳的鐵塔或建筑物上的避雷針不但無法按圓錐體實現(xiàn)保護，往往自身的中部和下部遭遇雷擊。在巴黎的愛菲爾鐵塔的中部還架設(shè)了向外水平伸出的避雷針，以防備側(cè)面襲來或繞過鐵塔頂部避雷針的“繞擊雷”。從1980年代起，經(jīng)過討論和研究，世界上大多數(shù)國家均已采用滾球法計算避雷針的保護范圍(日本除外，仍用45°、60°保護的圓錐體)。

(二)燃氣行業(yè)現(xiàn)代防雷技術(shù)的框架

為使燃氣行業(yè)建筑物及其內(nèi)部設(shè)施免受雷電的直接和間接危害，燃氣行業(yè)現(xiàn)代防雷技術(shù)的框架通常使用避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)等防直擊雷的危害；使用信息系統(tǒng)中防雷電暫態(tài)沖擊的器件避雷器壓敏電阻、氣體放電管和雪崩二極管等防間接雷電侵入波的危害；屏蔽技術(shù)也是防止雷擊電磁波侵入的重要方法。就建筑防雷保護設(shè)計而言，包括接地在內(nèi)的合理組合和設(shè)置這些防雷設(shè)備與器件，來構(gòu)成建筑物及其內(nèi)部設(shè)施的雷電防護系統(tǒng)，實現(xiàn)從建筑物外部和內(nèi)部兩個方面對雷電危害進行有效地抑制。

(三)、燃氣行業(yè)防雷電的原則

燃氣行業(yè)防雷電的原則首先是科學(xué)的原則，其次是經(jīng)濟的原則和耐用可靠的原則。防雷工作保護的對象有三：建筑和構(gòu)筑物、燃氣設(shè)備和人，三者需統(tǒng)籌兼顧，已制訂了各種行業(yè)標準或國家標準的防雷規(guī)范，都是圍繞這三個保護對象制訂出各種條例，其首要原則就是遵循科學(xué)規(guī)律。近年這些防雷規(guī)范都在修訂中，如建筑物防雷規(guī)范已剛修訂完成，向全國發(fā)布。這是由于科學(xué)技術(shù)近年的迅猛發(fā)展出現(xiàn)了許多新問題，舊的規(guī)范在科學(xué)原則上不行了。修訂規(guī)范應(yīng)謹慎從事，未經(jīng)過科學(xué)家們在科學(xué)原理上的論證和獲得公認，也未經(jīng)受防雷實踐的檢驗通過的試用技術(shù)與產(chǎn)品不應(yīng)列入規(guī)范。但是這不等于拒絕試用一些尚未經(jīng)充分檢驗的防雷新產(chǎn)品，因為防雷工作有一些特殊性，有些規(guī)律是帶有統(tǒng)計性的，需要實踐來檢驗，不能靠實驗室驗證。這種試用就要服從科學(xué)的準則，要進行科學(xué)的考察、記錄，要有防備的措施。防雷安全應(yīng)該盡可能按照選定的安全標準做到萬無一失，特別是一些非常重要的工程項目，國家標準的防雷規(guī)范考慮到這些方面，應(yīng)該遵守，這是符合科學(xué)原則的。但是還要有靈活性，因為科技在發(fā)展，已制訂的規(guī)范不可能永遠正確無誤，另一方面，中國地域廣闊，雷電與地理、氣象條件關(guān)系密切，防雷規(guī)范不可能照顧到這些差別，制訂規(guī)范時也考慮到這一情況。現(xiàn)代防雷技術(shù)概論含有靈活性，需要人們從實際出發(fā)，因地制宜考慮防雷措施，善于依據(jù)雷電科學(xué)，獨立思考。在符合科學(xué)原則的前提下，必須重視經(jīng)濟原則，防雷規(guī)范中就體現(xiàn)了這個精神。

防雷技術(shù)措施在燃氣行業(yè)的應(yīng)用，應(yīng)根據(jù)被保護對象防雷害的要求，認真調(diào)查地理、地質(zhì)、氣象、環(huán)境等條件和被保護對象的特點及雷電活動規(guī)律情況，選用安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的防雷措施。

(一)燃氣行業(yè)的場站的防雷技術(shù)措施

燃氣行業(yè)的場站內(nèi)儲氣罐和瓶裝銷售庫、調(diào)壓站房等具有爆炸危險的建(構(gòu))筑物的防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94(2000年版)中規(guī)定的第二類使用或貯存爆炸危險物質(zhì)，但電火花不易引起爆炸成不致造成巨大破壞或人身傷亡的建筑物、構(gòu)筑物。

防直擊雷的技術(shù)措施

(1)在建(構(gòu))筑物上裝設(shè)備避雷網(wǎng)或避雷針，避雷網(wǎng)應(yīng)沿屋角、屋檐和檐角等易受雷擊部位在整個屋面輻設(shè)，其網(wǎng)格不應(yīng)大于10m×10m或12m×8m，所有避雷針應(yīng)采用避雷帶相互連接。

(2)對排放有爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等，應(yīng)符合下表中的要求。

裝置內(nèi)的壓力與同圍空氣壓力的壓力差(kPa)	排放物的比重	管帽以上的垂直高度(m)	距管口處的水平距離(m)
＜5	重于空氣	1	2
5～25	重于空氣	2.5	5
≤25	輕于空氣	2.5	5
＞25	重或輕于空氣	5	5

(3)其他屋面保護之外的金屬物體可不裝設(shè)接閃器而直接同屋面防雷裝置相連，其他屋面保護范圍之外的非金屬物體應(yīng)裝設(shè)接閃器，并同屋面防雷裝置相連。

(二)燃氣行業(yè)的儲罐區(qū)的防直擊雷的技術(shù)措施

(1)在儲罐區(qū)內(nèi)架設(shè)的獨立避雷針、架空避雷線(網(wǎng))應(yīng)將被保護物置于LPZ0區(qū)。

(2)當儲罐頂板厚度大于或等于4mm時，可以用頂板作為接閃器；若儲罐頂板厚度小于4mm時，應(yīng)裝設(shè)防直擊雷裝置。

(3)浮頂罐、內(nèi)浮頂罐不應(yīng)直接在罐體上安裝避雷針(線)，但應(yīng)將浮頂與罐體用兩根導(dǎo)線作電氣連接。浮頂罐連接導(dǎo)線應(yīng)選用截面積不小于25mm²的軟銅復(fù)線絞。對于內(nèi)浮頂罐，鋼質(zhì)浮盤的連接導(dǎo)線應(yīng)選用截面積不小于16mm²的軟銅復(fù)絞線；鋁質(zhì)浮盤的連接導(dǎo)線應(yīng)選用直徑不小于1.8mm不銹鋼鋼絲繩。

(4)鋼儲罐必須做到防雷接地，接地點沿儲罐周長的間距不應(yīng)大于30M，且接地點不應(yīng)少于2處。

(5)鋼儲罐防雷接地裝置的沖擊接地電阻不宜大于10Ω，當鋼儲罐僅做防雷電感應(yīng)接地時，接地電阻不宜大于30Ω。

(6)灌區(qū)內(nèi)儲罐頂法蘭盤等金屬構(gòu)件應(yīng)與罐體可靠電器連接，不少于5根螺栓連接的法蘭盤在非腐蝕壞境下可不跨接。放散塔頂?shù)慕饘贅?gòu)件亦應(yīng)與放散塔可靠電氣連接。

(7)當?shù)叵乱夯蜌夤薜年帢O防采取下列措施時，可不再單獨設(shè)置防雷和防靜電接地裝置：液化石油氣罐采用犧牲陽極法進行陰極防腐時，犧牲陽極的接地電阻不應(yīng)大于10Ω，陽極與儲罐的銅芯連線截面積不應(yīng)小于16mm²；液化石油氣罐采用強制電流法進行陰極防腐時，接地電極必須用鋅棒或鎂鋅復(fù)合棒，接地電阻不應(yīng)大于10Ω，接地電極與儲罐的銅芯連線截面積不應(yīng)不于16mm²。

(三)燃氣行業(yè)調(diào)壓計量區(qū)的防直擊雷的技術(shù)措施

(1)調(diào)壓站沖擊接地電阻值不應(yīng)大于10Ω，設(shè)于空曠地帶的調(diào)壓站及采用高架遙測天線的調(diào)壓站應(yīng)單獨設(shè)置防雷裝置。

(2)當調(diào)壓站內(nèi)、外燃氣金屬管道為絕緣連接時，調(diào)壓裝置必須接地，接地電阻應(yīng)小于10Ω。

(3)在調(diào)壓站內(nèi)設(shè)備應(yīng)置于LPZ0B區(qū)內(nèi)。

(四)燃氣金屬管道防直擊雷的技術(shù)措施

(1)地上燃氣金屬裸管與其他金屬構(gòu)架和其他長金屬物平行敷設(shè)時，當凈距小于100mm，應(yīng)用金屬線跨接，跨接點的間距不應(yīng)大于30m；交叉敷設(shè)時，當凈距小于100mm，其交叉點應(yīng)用金屬線跨接。

(2)架空敷設(shè)的燃氣金屬管道的始端、末端、分支處以及直線段每隔200m-300m處，應(yīng)設(shè)置接地裝置，其沖擊接地電阻不應(yīng)大于30Ω，接地點應(yīng)設(shè)置在固定管墩(架)處。距離建筑物100m內(nèi)的管道，應(yīng)每隔25m左右接地一次，其沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。

(3)進出民用建筑物的燃氣管道的進出口處，室外的屋面管、立面管、放散管、引入管和燃氣設(shè)備等處均應(yīng)有防雷(靜電)接地裝置。

(4)燃氣金屬管道不宜敷設(shè)于屋面，當實際條件無法滿足時，燃氣金屬管道可敷設(shè)于屋面，但應(yīng)滿足以下要求：

a)屋面燃氣金屬管道、放散管、排煙管、鍋爐等燃氣設(shè)施應(yīng)設(shè)置在接閃器保護范圍之內(nèi)，并遠離建筑物的屋檐、屋角等易受雷擊的部位。

b)屋面放散管和排煙管處應(yīng)加裝阻火器，并就近與屋面防雷裝置可靠電氣連接。

c)屋面燃氣金屬管道與避雷網(wǎng)(帶)至少應(yīng)有兩處采用金屬線跨接，且跨接點間距不應(yīng)大于30m。當屋面燃氣金屬管道與避雷網(wǎng)(帶)的水平、垂直凈距小于100mm時，也應(yīng)跨接。

d)屋面燃氣管與避雷網(wǎng)之間的金屬跨接線可采用圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm，扁鋼截面積不應(yīng)不于48mm²，其厚度不應(yīng)小于4mm，宜優(yōu)先選用圓鋼。

e)當燃氣金屬管道由LPZ0區(qū)進入LPZ1區(qū)時，應(yīng)設(shè)絕緣法蘭或鋼塑接頭，絕緣法蘭或鋼塑接頭兩端的管道應(yīng)分別就近接地，接地電阻不應(yīng)小于10Ω。

(5)建筑物外墻燃氣金屬立管與建筑用戶分支管相連時，應(yīng)設(shè)給予緣法蘭或鋼塑接頭，絕緣法蘭或鋼塑接頭兩端的管道應(yīng)分別就近接地，接地電阻不應(yīng)大于10Ω，沿外墻直敷設(shè)的燃氣金屬管道應(yīng)每隔不大于12m就近與建筑物防雷裝置可靠連接。當燃氣金屬管道螺紋連接的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03Ω時，連接處應(yīng)用金屬線跨接。

(五)雷電感應(yīng)在燃氣行業(yè)的防護措施

雷電感應(yīng)在燃氣行業(yè)的防護的基本要求如下：

(1)為防止靜電感應(yīng)，建(構(gòu))筑物內(nèi)的金屬設(shè)備、金屬管道、金屬構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬構(gòu)件和突出屋面的金屬物都應(yīng)接到防雷感應(yīng)的接地裝置上。

(2)金屬屋面周邊每隔18m-24m應(yīng)采用引下線接地一次，對于現(xiàn)場澆制或預(yù)制的鋼筋混凝土構(gòu)件，其鋼筋應(yīng)形成閉合回路，并每隔18m-24m采用引下線接地一次。

(3)為了防止電磁感應(yīng)，凡是平行敷設(shè)的長金屬物體等，其凈距離小于100mm時，應(yīng)每隔20m-30m用金屬線跨接。其交叉距離小于100mm時，交叉處也應(yīng)用金屬線跨接。

(一)接閃器：避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶及建筑物金屬屋面均可作為接閃器；正常時能形成爆炸性混合物，電火花會引起爆炸燃燒的排放管、呼吸閥等凸出建筑構(gòu)件屋面的金屬構(gòu)件不能用作接閃器。

(二)引下線：

(1)引下線一般采用圓鋼或扁鋼制成，宜優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于8mm。扁鋼截面不應(yīng)小于48mm²，其厚度不應(yīng)小于4mm。

(2)引下線應(yīng)沿建筑物外墻明敷，并經(jīng)最短路徑接地，對于建筑藝術(shù)高的，可以暗敷、但截面積放大，圓鋼φ10mm或扁鋼4mm×20mm。建筑物金屬構(gòu)件如消防梯、金屬煙囪等可作為引下線使用，但必須形成閉合電氣通路。

(3)互相連接的避雷器接地引下線不少于二根，之間的距離(m)如下

防雷建筑物類別：第二類最大距離為18m。

(4)為了便于測量接地電阻和檢驗引下線，宜在引下線距地面0.3m-1.8m處設(shè)置斷接卡。引下線截面腐蝕30%以上者，應(yīng)予以更換。

(5)距地面上約1.7m至地面下0.3m之間的引下線應(yīng)采取暗敷或鍍鋅角鐵、改性塑料管或橡膠管等保護設(shè)施。

(三)接地裝置

接地裝置是由埋設(shè)在地下的接地體和連接地體的接地線組成。人為埋入地下的金屬物如角鐵、扁鋼、鋼管等稱人工接地體。利用已有的與大地接觸的各種金屬物如鋼筋混凝土基礎(chǔ)，金屬管道，電纜金屬外皮等兼作接地用的稱為自然接地體。人工接地體垂直敷設(shè)時多采用鋼管、角鋼或圓鋼。水平敷設(shè)時采用的圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm；扁鋼截面不應(yīng)小于100mm²,其厚度不小于4mm，角鋼厚度不應(yīng)小于4mm；鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5mm。人工垂直接地體的長度宜為2.5m，埋入深度不應(yīng)小于0.5m。垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m。

防雷接地裝置還應(yīng)防止跨步電壓造成的危害，所以防直擊雷接地裝置距建筑物和構(gòu)筑物出入口和人行道的距離不應(yīng)小于3m。當小于3m時，應(yīng)將水平接地體局部埋深1m以上，或?qū)⑺浇拥伢w局部包以50mm-80mm厚的瀝青等到，或采用瀝青碎石地面或在地面敷設(shè)50mm-80mm的瀝青層，其寬度應(yīng)超出接地裝置2m。敷設(shè)在腐蝕性較強的接地裝置，應(yīng)采用熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或加大接地體的規(guī)格等方法均可。

(四)接地電阻：防雷接地電阻一般指沖擊接地電阻值，不應(yīng)大于10Ω。防雷電感應(yīng)的接地電阻在第二類防雷建筑物和構(gòu)筑物的沖擊電阻值不應(yīng)大于10Ω，第一類建筑物和構(gòu)筑物防雷感應(yīng)的接地電阻不應(yīng)大于10Ω。防雷電侵入的接地，如電纜金屬外皮，空中金屬管道、閥型避雷器竺的接地電阻不應(yīng)超過4Ω-10Ω即可。

1、我國的《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》CB50028-2006國家標準，沒有對防雷設(shè)計作為重要的內(nèi)容充實，只是要求符合國家標準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057中“第二類防雷建筑物”的有關(guān)規(guī)定，此內(nèi)容過于籠統(tǒng)，應(yīng)細化、完善其內(nèi)容，給設(shè)計、施工和管理人員能夠了解防雷工作在燃氣行業(yè)重要的組成部分，提供重要的科學(xué)依據(jù)。

2、2009年11月1日實施的《城鎮(zhèn)燃氣防雷技術(shù)規(guī)范》QX/T109-2009行業(yè)標準中5.2.5鋼儲罐接地裝置接地電阻不宜大于10Ω；5.3.2調(diào)壓裝置接地電阻應(yīng)小于10Ω等多處燃氣設(shè)施的與《易燃易爆場所防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》-2006不符，因為大多數(shù)燃氣設(shè)施的接地和電氣設(shè)備共用地網(wǎng)，電阻其標準值不應(yīng)大于4Ω，當建筑物內(nèi)設(shè)有計算機網(wǎng)絡(luò)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等其接地與建筑物防雷接地共用地網(wǎng)時，其接地電阻不宜大于1Ω。

3、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94(2000年版)第3.2.2條，對不少于5根螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕的壞境下，可不跨接；2009年11月1日實施的《城鎮(zhèn)燃氣防雷技術(shù)規(guī)范》QX/T109-2009行業(yè)標準中5.2.6相同規(guī)定的問題，因2000年以后，大多數(shù)法蘭連接的密封材料采用金屬纏繞墊片，有良好的導(dǎo)電性能，建議修改完善此規(guī)定。

總之，燃氣行業(yè)的防雷工作涉及到雷電的形成、雷電流特征、雷電電磁干擾的性質(zhì)，電磁感應(yīng)耦合過程、屏蔽、等電位連接、接地等知識和技術(shù)，還涉及生產(chǎn)制造、設(shè)計施工、監(jiān)測系統(tǒng)等多種技術(shù)。現(xiàn)代防雷技術(shù)是多學(xué)科、多行業(yè)的相互合作、協(xié)調(diào)、配合、相互聯(lián)系的工程，是一項系統(tǒng)工程。更是國家保護人民生命財產(chǎn)的重要內(nèi)容之一，做好燃氣行業(yè)的防雷工作利國利民，也是實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展觀的具體體現(xiàn)。

 

(本文作者：田長栓 馬艷霞 滄州市燃氣總公司)