燃气管道的防雷设计原则与技术分析

【摘要】雷电是威胁建筑物以及燃气管道安全的主要因素之一，因此建筑物燃气管道的防雷设计是设计人员必须考了的重要因素之一。文章分析了燃气管道的防雷设计原则，探析了燃气管道的防雷技术，旨在为燃气管道的防雷设计人员提供一定的参考。

【关键词】燃气管道；防雷设计；原则；技术

一、前言

燃气是一种清洁能源，近年来，居民对燃气的需求量不断的增加，燃气管道走入千家万户，并且给人们的生活带来了很大的便利。但是，燃气管道敷设量的增加，也增大了其遭受雷击的概率，如果没有采取相应的防雷设计或者防雷措施，将会严重的威胁燃气管道以及人们的安全。对此，燃气管道在敷设的过程中，必须根据实际状况，严格的按照相关的防雷设计原则，采用科学的防雷技术，尽可能的降低雷电对燃气管道造成威胁，确保居民安全用气。

二、燃气管道的防雷设计原则分析

燃气管道的防雷设计需要根据其在建筑物的不同敷设位置，逐段分析可能遭受的主要雷击通道，即遭受雷击的主要形式，例如LEMP、直击雷等。因此，燃气管道的防雷设计原则主要包括以下几个：

（1）地沟或者埋地中的金属燃气管道，非常容易受到雷电电流流经接地装置时的高电位反击，因此应该堵塞该雷击通道，主要采用设置符合国家规范要求的安全距离以及合理安装防雷接地装置的原则进行防护。

（2）和防雷引下线平行的竖直敷设的金属燃气管道，主要受到两方面的雷击威胁：其一，来自于雷电电流经引下线时产生的高电位，容易对附近燃气管道形成反击通道；其二，侧雷击的威胁，对于不同类别的防雷建筑物，防雷设施的保护范围存在一定的差异，例如，第二类防雷建筑物的滚球半径为45m，则楼高低于45m的建筑物将可能受到雷击的威胁，也就是说，对于不同类型的防雷建筑物，只要超过滚球半径范围的楼层以及燃气管道都会受到侧雷击的威胁。

（3）建筑物室外的放散管、立管、屋面管以及架空燃气金属管容易受到直击雷的威胁，这些燃气管道就如防直击雷的接闪器，会遭受直击雷的危害。因此，对于这部分燃气管道的防雷设计，应该解决天面的防雷接闪器与燃气管道之间等电位连接的问题。

三、燃气管道的防雷技术

（1）雷电静电感应防护技术

在进行燃气供气管道的绝缘处理过程中，绝缘段前端的燃气管道应该通过绝缘段与放电间隙的燃气管道做等电位连接。如果出现燃气供气管道阀门接头和法兰盘之间接触不良或者生锈的问题，在电流幅值相当低（通常为10.7kA）的状况下，法兰盘之间将会产生火花，在遇到可燃气体之后将会发生爆炸。对此，燃气管道以及燃气设备应该做好防雷电感应措施，对于可能造成雷电静电感应的防护，燃气供气管道需要每隔20cm-25cm做好防雷电感应接地，接地电阻不能超过10Ω；对于燃气仪表必须进行跨接，并做好等电位技术处理；在燃气管道的分支部位，应该做好防静电接地保护，接地电阻不能超过30Ω。

（2）雷电波侵入保护技术

为了防止雷电感应电流或者雷击燃气管道的雷电波侵入，应该做好燃气管道的绝缘处理，即在燃气管道供气管道入口处、法兰盘处插入绝缘段，燃气管道绝缘段处理与法兰盘绝缘段处理分别如图1和图2所示：

图1 燃气管道绝缘段处理

图2 法兰盘绝缘处理

（3）直击雷防护技术

把燃气管道布置在接闪器的保护范围之内，能够有效的防止雷电威胁燃气管道。室外沿着外墙敷设的燃气管道应该每隔20m做一次建筑物与防雷接地的均压环连接，天面管至少应该做好两处连接，如果防雷网和燃气管道相交距离不超过100mm也应该进行连接。放散管以及屋面的燃气管道应该尽可能的原理建筑物雷击率较高的地方，例如屋脊、女儿墙的上方、屋角、檐角等，距离通常不能小于2m。

（4）引入管防雷技术

为了防止感应雷与雷电波的侵入，防止雷电电流在燃气管道内形成火花，可以采用室内外燃气管道与绝缘接头隔离的方式，根据《城镇燃气用防雷接头》CJ/T385-2011，该接头装置能够有效的防止雷电电涌侵入燃气管道中。但是，如果引入管沿着外墙敷设，这些燃气管道处于建筑物保护范围之外，对于该种燃气管道的防雷设计主要包括以下几个方面：其一，选择壁厚超过4mm的不锈钢无缝钢管或者无缝钢管；其二，由于燃气管道输送的可燃气体具有一定的防腐要求，为了防止钢材晶体结构不同导致的电位差，所以在进行等电位连接时，应该采用和燃气管道材料相同的钢材进行焊接，焊接处的防腐除锈处理不低于燃气管道防腐等级，目前最常用的为管箍方式，通过等电位连接线能够连接到等电位连接箱；其三，沿着外墙竖直敷设的燃气管道和用户分支管相连时，必须设置防雷接头，并在管道的两端分别就近接地，接地电阻不能超过10Ω；其四，沿着外墙敷设的立管，不能跨越女儿墙。

（5）利用建筑物自身防雷装置

利用建筑自身防雷装置的防雷技术主要表现为：其一，安装方法，防雷网和燃气管道之间采用截面积超过48mm2的扁钢或者直径为10mm的圆钢进行连接，在选择扁钢时，其厚度不能低于4mm，主要因为遭受雷击时，闪击通道接触处厚度小于4mm时容易熔化而烧穿；其二，屋面的燃气管道每隔30m需要和防雷网进行连接，当防雷网和燃气管道的距离低于100mm时也应该连接；其三，燃气管道和设备连接处的电阻不能超过0.03Ω；其四，防雷网和燃气管道两端必须进行焊接，采用双面施全焊的方式，搭接面积必须超过其截面积；其五，引下线应该外敷，并尽可能以最短的路径接地，引下线的数量应该根据建筑物的实际状况确定，通常不能低于2根，每根的距离不能低于18m，接地电阻不能超过10Ω；其六，接地系统采用的接地装置必须相同，为了防止接地装置和引下线形成的高电位对周围大金属物或者电气造成影响，接地装置和金属物或者电气线路必须通过电压保护器进行连接，如果接地装置为竖直，圆钢的直径不能小于10mm，角钢的厚度不能超过4mm；如果接地装置为水平，角钢的直径不能小于10mm，扁钢的截面积不能小于100mm2。

四、结束语

总而言之，雷电是一种比较常见的自然灾害现象，其猛烈的冲击波、强大的电流、强烈的电磁辐射、炎热的高温等会瞬间产生巨大的破坏。燃气管道是建筑物的附属设备，当燃气管道遭受雷击时，不仅会影响人们的用气安全，还可能会造成严重的爆炸事故，严重的威胁人们的生命和财产安全。因此，在进行燃气管道设计时，必须请有资质的防雷设计单位做好防雷设计，安装相应的防雷接地装置，进而保证燃气管道的安全。

参考文献：

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