《安全常识-灾害防范》之浅谈天然气场站防雷电.doc

浅谈天然气场站防雷电雷电是一种常见的大气放电现象。由于雷电释放的能量相当大它所产生的强大电流、灼热的高温、猛烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射等物理效应给人们带来了多种危害。目前全国已建成的天然气长输管道横贯东西南北沿线场站、阀室密布管线所经地域地理位置差异巨大有的地方雷雨频繁很容易受到雷电的影响。一旦遭受雷电袭击损失难以估量后果难以想象。所以做好天然气场站、沿线阀室和阴保间的防雷电须臾不可小视。1雷电对天然气场站的影响1.1雷电对仪表控制系统的影响雷电从形式上可分为直接雷击与感应雷击两种[1]对仪表控制系统可能产生的危害分为下列几种。1）直接雷击。雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路通常会损坏仪表的传感器模件并且可能损坏变送器的控制主板。雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中产生强大的感应磁场能通过信号传输线路耦合到控制室设备损坏控制设备。2）感应雷击。一种是静电感应。当雷云来临时地面物体尤其是导体聚积大量电荷产生放电放电电流若进入现场仪表和用电设备将造成设备损坏。另一种是电磁脉冲辐射。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场向外辐射电磁波耦合到控制室的控制设备以及各类金属导体上产生感应电动势或感生电流将造成设备故障或损坏甚至使控制系统失灵。3）雷电过电压侵入。直接雷击或雷电感应都可能使导线或金属管道产生过电压过电压沿各种金属管道、电缆槽、电缆线路就可能将高电位引入仪表控制系统造成干扰甚至损坏。4）反击。防雷装置接闪时强大的瞬间雷电流通过引下线流入接地装置由于大地电阻的存在雷电电荷不可能快速向大地泄放因而会引起局部地电位上升（可能成百上千伏）如果仪表控制系统的接地体与该点没有足够安全距离它们之间就会产生放电造成反击电流可直接击穿在用电器的绝缘部分对控制系统产生干扰乃至破坏。1.2雷电对管道的影响场站工艺管道的地面部分及跨越管道相对于整个埋地管道而言都是优良的接闪器。当管道附近上空即将产生雷电时其下方大面积的地面形成一个静电场埋地管道也同大地一样表面感应出相反的电荷当电荷积累到一定程度而又具备了放电条件时会出现一次强烈的放电过程。此时云地电荷迅速消失地电荷变为零。但是由于PE三层优良的绝缘性能管道感应电荷的泄放速度很慢一旦发生管道的局部放电其他部位的感应电荷也将随之对地消散于是在管道内形成一股强大的电流。对于绝缘层电阻较低的管道电流会通过绝缘层的漏点大量消散不会产生大的破坏力；而对于绝缘层性能很好的管道当这种浪涌不能通过绝缘层本身的漏点快速泄放入地时管道上绝缘或接触不良的部位就产生高电压引起二次放电这就是输气管道设备、设施遭受雷电破坏的主要原因。金属管道本身是一个良导体很容易成为较大的直击雷电的泄放通道而发生雷击现象[2]。此外管道阴极保护设备、防蚀电源也经常遭受雷电的袭击受损的组件主要为放电管、电容、集成电路、保险丝等。最严重的可以将设备的主板烧毁。阴极保护设备通过阴极电缆和零位接阴电缆与管道直接连通是管道上直击雷和感应雷所产生的雷电电流最方便和直接的泄放通道如果雷电击中设备就会很容易对管道造成危害。2天然气场站雷电防护措施一个完善的防雷工程应包括：①外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）承接50%以上的雷电流并将其泄入大地；②采用等电位连结、屏蔽、防闪络技术和装置阻塞雷电波沿金属导线和空间电磁场入侵的途径；③电涌保护利用某些元件的非线性特性组成电涌保护器（SPD）并将其连结在配电和信号线路中将累计产生的过电压和过电流通过SPD泄入大地。这3个系统缺一不可。下面以仪表控制系统为例进行介绍。治理侵入仪表控制系统雷电危害的措施主要包括接闪、分流、均压、接地和屏蔽等。这些措施必须综合运用才能真正达到仪表系统的防雷。2.1接闪直接雷击的防护主要由建筑物的防雷装置实现现场仪表系统的防雷应和周围输气设备的防雷措施一起设计。2.2均压当雷击发生时在雷电瞬态电流所经过的路径上将会产生瞬态电位升高使该路径与周围的金属物体之间形成瞬态电位差如果这种瞬态的电位差超过了两者之间的绝缘耐受强度就会导致介质的击穿放电这种击穿放电能直接损坏仪表设备也能产生电磁脉冲干扰仪表系统的正常运行。为了消除雷电瞬态电流路径与金属物体之间的击穿放电可以将所有现场仪表的金属外壳、构架、生产装置的金属设备、设施、仪表控制室内的设备、组件和元件的金属外壳、金属设施连接在一起并且与仪表控制室的防雷接地系统相连接形成完善的等电位连接。2.3接地目前国内仪表系统接地主要有两种措施：浮地、多点接地。1）浮地。浮地是指仪表的工作地与建筑物的接地系统保持绝缘这样建筑物接地系统中的电磁干扰就不会传导到仪表系统中地电位的变化对仪表系统也无影响。但由于仪表的外壳要进行保护接地当雷电较强时仪表外壳与其内部电