【精编】《安全常识灾害防范》之浅谈天然气场站防雷电.docx

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