燃气设备及管网的防雷办法初探

【摘 要】本篇文章主要依据燃气设备和管网的特性，分析了它们在雷电直击、雷电波侵入和雷电感应等雷电灾害的损坏下，所必须的防雷电危害措施。

【关键词】燃气设备及管网；雷击损害；防雷措施

1 引言

随着城市化进程的不断发展，各式高楼大厦也相继崛起，同时还伴随着越来越多的城市“天际线”的产生，这必然造成雷电灾害发生的频率不断增长，危害不断加强。它们不仅对建筑物和设施设备造成损害，更甚者会危及人类的生命安全。另外，这些燃气设备和管网的覆盖面积极其广泛，涉及到了千家万户的用气安全。为此，防雷措施就变得尤为重要，我国制定有《建筑物防雷设计规范）GB50057—94（2000版）的国家标准。要求我们在燃气设备和管网的设计、施工及运行等所有环节都采取有效措施来减少甚至避免雷击损害。

2 雷击对燃气设备和管网的危害

由于雷电放电的时间短、电流大、电压高，使得它们的破坏力（机械性破坏、热力性破坏和绝缘击穿性破坏）极强。尤其是对燃气输配供应系统的破坏，这主要是因为燃气设备和管网的应用广泛、覆盖面广，如：位于郊外的高压电厂和管路，位于高层建筑的燃气架管，设置在市政道路旁和居民小区里的调压箱，用来检测和调控燃气设备和管路的SCADA系统等等，它们都需要被独立出来考虑防雷问题。

2.1 雷击对高压场站和阀室的损害

大部分的高压场站和阀室都位于高层建筑稀少的郊外，所以它们就较容易受到雷电的直接袭击。高压场站和阀室都负责着较大区域的供气调压和计量工作，很容易受到雷电的机械性破坏和热力性破坏，造成设备的损害甚至报废。而修复这些设备不仅花费大，还影响正常运转。

2.2 雷击对阴极保护绝缘体的损害

通常情况下，我们都会在地上与地下钢管之间安装绝缘法兰或者绝缘接头来避免钢管被腐蚀。然而，这种防护措施在遇到雷电的高电位的时候就有了被破坏的危险，将直接导致绝缘功能失效，衡电位仪被毁，更甚者破坏网管的阴极保护被破坏，以致危害燃气管网的正常、安全运行。

2.3 雷击对电气仪表和自动控制系统的损害

当雷击情况发生时，就很容易在雷击的地方和远端出现电位差，进而威胁到一些仪器设备（压力传感器、温度传感器和精确设备的流量计等）的正常使用。尤其是极高的电压会导致电气系统的绝缘能力失效，而形成短路，发生危险。

2.4 雷击对建筑物附属燃气管的影响

该影响主要包含两个方面：一是感应雷对内立管的影响，处于住宅建筑物内的东西，如果是不带电的燃气金属管道的话，一般受到雷击的损害并不严重。但是如果雷击是发生在管道接头处的话就会在泄漏到一定浓度的时候引发火灾，造成危害；二是雷电波侵入对外立管和户外架空管的影响，一旦雷电波沿着管道进入室内的话，轻者损坏仪器设备，重者危及人的生命安全。据不完全统计，有一半以上的雷击起火事件都是由于高电位侵入而引发的。

2.5 直击雷对区域燃气调压和计量设备的损害

如果燃气设备被雷电直接击中的话，将产生电、热效应和机械力，这些都将使得设备被损坏，进而影响供气安全问题。由于燃气调压和计量设备都是封闭的，所以，燃气泄漏难以释放。尤其是设置在市政道路旁和建筑物顶部的设备遭受雷击更频繁，更容易发生火花燃烧。

2.6 雷击对PE管材的损害

被雷击中的PE管容易受到热力性破坏，钢塑转换接头容易受到高电压破坏，从而致使管网漏气，妨碍供气的安全传输。

3 防雷击危害的措施

就燃气设备及管网的防雷击危害的措施而言，我国已经在《城镇燃气设计规范》GB50028—2006和《建筑物防雷设计规范》GB50057—94（2000版）中做了明确规定和要求。所有完成防雷设计的人员都必须结合这两个规范来对设计内容进行严格要求，以期达到工艺系统和防雷设计全面融合，避免雷击发生的目的。

目前的防雷击装置主要由接闪器系统构成，该系统包括接闪器、引下线和接地装置。其中，接闪器又分为避雷针、避雷带和避雷网三种样式。该装置的主要操作过程为：接闪器引来雷电流，再由引下线和接地装置将其引入地下，如此便可以保证接闪器保护范围内的设施设备免受雷击的直接作用。防雷装置要想起到良好的作用就必须保证正确的设计、合理的安装以及适时的维修全面结合，否则，只会起反作用。

3.1 高压场站和阀室防雷击

目前的高压场站和阀室包括了站房和露天两种设置，其中站房设置形式的应采用避雷针（网或者带）组成的接闪器；而对于露天设置的来说，设置本身使得它因燃气聚集、雷电火花，进而引起爆炸的可能性极小，所以其重点关注区域在于管道和设备间的静电跨接和静电接地设计，必须将关键设备单独做静电。

3.2 阴极保护绝缘体的防雷击

为了降低甚至避免燃气埋地钢管被腐蚀，我们不仅在其外部包了一层绝缘防腐物质，还利用阴极保护的措施来帮助管道防腐，并且在地下与地上管道间配置了绝缘法兰或者绝缘接头来确保地下管道的负电位。当遇到高电压的雷击时这些绝缘物质的绝缘层很容易被破坏，此时，安装易更换的绝缘法兰和耐雷击的绝缘接头就显得尤为恰当。

3.3 仪表和自动控制系统的防雷击

由于仪表和自动控制系统包含的都是精密的仪器和电路，所以它们的抗雷击能力都非常薄弱，一旦遇到较高的电流或者电位就会造成元件的破损，以制影响整个自控系统的正常运行。为此，我们在设置和安装自控系统时必须配置安全栅装置，而在选择该装置时，要确保它们的型号与设备和系统完全相匹配，以便更有效的达到隔离雷击的目的。另外，在线仪表要关注防雷接地导线的安装方式，应尽量避免其与金属管道直接相连，最好是采用绝缘法兰来连接，并设置防雷跨接和金属外壳。

3.4 建筑物附属燃气管道的防雷

首先，应尽量把燃气立管和架空管设置在雷击较稀少的地方。其次，内立管为了预防感应雷的影响，可与接地干线相连，也要注意检查室内密闭橱柜内的燃气立管是否有漏气现象；外立管和户外架空管为了避免雷电波侵入的影响，要远离建筑物突起的位置，并且应比避雷网稍低一点；对于进入室内的引入管来说，要在进入室内的地方设法与防雷或者电气设备进行接地相连。

3.5 燃气区域调压和计量设备预防直击雷的损害

因为这些设备通常不能单独考虑设计避雷系统，所以应在设置安装位置的时候，尽量选择雷击较少的区域或者选择建筑物防雷保护范围以内。否则，就必须设置单独的防雷与静电接地措施，来降低雷击破坏。此外，还要时刻关注是否存在燃气泄漏的现象，避免燃气在箱内聚集。最好利用绝缘法兰连接计量箱内的流量计和两边的金属管，还要使两边的金属管法兰静电跨接。

4 结语

目前，我们的建筑物附属燃气管道都是由设计院单独设计的，并没有与建筑物形成一体化设计。所以，建筑物的整体防雷系统并没有把燃气管道包括在内，它们往往就是最容易被忽略的地方。为此，我们在经常发生雷击的地方就必须特别注意燃气设备和管网的防雷工作。采取全面、完善的措施，加强日常防雷检测，才能最大程度的避免雷击对燃气系统造成损害。

参考文献：

[1]李家启.建筑燃气供应的防雷技术.中国雷电与防护，2004.

[2]高明远，杜一民编.建筑设备工程（第二版）.中国建筑出版社.

[3]《城镇燃气设计规范》GB50028—2006.

[4]《建筑物防雷设计规范》GB50057--94（2000版）.