加强天然气输气站防雷质量安全的技术措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 15 日 作者简介：黄小林（1985），男，汉族，四川成都人，本科，工程师，研究方向为雷电防护（设计、施工、检测）。-105-加强天然气输气站防雷质量安全的技术措施 黄小林 四川安瑞高科检测检验有限公司，四川 成都 610041 摘要：摘要：天然气输气站的防雷质量安全对于保障管道系统的稳定运行至关重要。通过强化技术措施和实施严密的检测流程，可以有效预防由雷击引发的火灾或爆炸事故，从而确保输气站及其管道系统的安全运营。长输天然气管道作为现代社会能源输送的重要动脉，其分布特点往往受到地理、环境等多重因素的制约，这使得输气站的选址在一定程度上受到限制。关键词：关键词：防雷；输气站；质量安全 中图分类号：中图分类号：TE88 0 引言 由于输气站所处环境的特殊性，其易受雷击灾害事故的影响，一旦遭遇雷击，后果不堪设想。输气站内的天然气具有易燃易爆的特性，雷击可能引发火灾、爆炸等严重的安全事故，不仅会造成巨大的经济损失，还可能对周边环境和社会稳定产生深远影响。因此，在输气站的设计建设阶段，必须高度重视防雷击措施的实施，通过科学合理的技术手段，有效降低雷击风险，确保输气站能够安全、稳定地运行，保障正常生产秩序和社会经济的持续发展。1 雷电灾害 雷电，这一大自然的威猛力量，常伴随着耀眼的闪电和震耳欲聋的雷鸣，其实质是一种放电现象。它所带来的灾害，主要可归结为两种形式：直接雷击和闪电感应。当直击雷发生时，其强大的电流会迅猛地击中物体、大地或防雷装置。这种直接打击不仅会产生显著的电效应，还可能引发剧烈的热效应和机械力。换言之，被直击的物体可能会因电流过大而受损，或者因瞬间高温而变形，甚至可能因强大的机械力而破裂或移位。与直击雷不同，闪电感应则是通过产生瞬变的强电磁场来发挥其破坏力。当雷电在附近放电时，其产生的电磁场会迅速变化，从而在附近的导体中感应出高电动势。这种高电动势可能会导致导体中的电流瞬间增大，从而对与之相连的电器设备造成损坏。这些由雷电引发的灾害，不仅可能直接威胁到人们的生命安全，还可能对建筑物和电器设备造成严重的物理损坏。因此，对于雷电的防护和应对措施，必须给予足够的重视和关注1。2 天然气输气站结构及特点 2.1 输气站结构 天然气输气站是天然气输送系统中的关键节点，由多个类型站点组成。除了阀室和阴保站规模较小外，其他站点建设规模较大。这些站点被划分为工艺区、站控室、生产辅助用房、办公区和生活区、放空区以及污水处理区等功能区块。工艺区负责天然气处理，站控室监控工艺流程，生产辅助用房提供支持，办公区和生活区满足员工需求，放空区处理紧急情况，污水处理区处理污水。2.2 防雷特点 天然气输气站在设计与运营中，对于防雷措施有着极为严格的要求。这主要是因为输气站，特别是输气首站和压气站，承担着高负荷的天然气处理和输送任务，它们的正常运行对供电稳定性和安全性有着极高的依赖。这些站点通常需要高压专线供电，并采用TN-S 接地系统，以确保在电气故障时能够迅速切断电源，防止事故扩大。相对于输气首站和压气站，其他输气站如分输站、清管站等，虽然负荷等级较低，但同样重视供电系统的可靠性。它们通常采用外接 10kV架空线路至场站附近后直埋接入变压器的方式供电，并配备有 UPS 装置、发电机等备用设备，以应对可能的电力故障。在接地系统上，这些站点则多采用 TN-C-S接地系统，以实现更为灵活的电气保护。在防雷措施上，输气站的设计十分周全2。3 防雷技术措施 中国科技期刊数据库 工业 A-106-3.1 接闪器，引下线 天然气输气站作为第二类防雷建筑物，需要采取一系列严格的防雷措施来确保站点的安全运行。这些措施包括外部和内部防雷系统的设计和施工。在外部防雷方面，输气站依赖接闪带来保护建筑物免受直接雷击。接闪带通常使用不锈钢和镀锌钢等高质量建筑材料制成，具有良好的导电性和耐腐蚀性。施工时需根据建筑物形状和易受雷击的部位确定适当的截面积，并进行精心铺设，使接闪带能够将雷电引入大地，避免对建筑物造成破坏。输气站内部会形成一个密集的防雷网格，大小通常为（1010）m 或（128）m。该网格由多根热镀锌的钢质接闪器均匀地分布在建筑物的各个角落。为了延长接闪器的使用寿命，施工队伍特别重视防腐措施的实施。为了防止电磁干扰和电气故障，严禁在接闪器上悬挂任何广播线、接收天线或电话线等附加设备。在引下线方面，输气站通常采用热镀锌扁钢或圆钢作为导电材料，这些材料具有良好的导电性和机械强度，能够有效地将雷电引入大地。直径10mm 的圆钢和截面积80mm2的扁钢是优先考虑的选项。输气站内的金属构件也可以作为引下线使用，各部件之间通过螺栓或焊接相互连接，以确保电气贯通性良好。场站工艺设备设施多为壁厚4mm 的金属容器，可利用自身作为接闪器及引下线并做好接地装置。3.2 接地装置与等电位连接 输气站一般沿场站四周敷设一个主地网，采用支线连接方式分别与生活区、办公区以及工艺区等相连；接地装置采用人工接地方式，包括垂直接地体和水平接地体。垂直接地体使用镀锌角钢或圆钢作为材料，以确保良好的导电性和耐腐蚀性。水平接地体采用热镀锌扁钢或圆钢，以保证接地的连续性和稳定性。接地线的截面与水平接地体保持一致，以实现电流均匀分布，避免过热或电气故障3。垂直接地体的长度经过精心计算，以 2.5m 为最佳长度，同时与水平接地体的间距设定为 5m，以保证接地的均匀性和避免干扰。接地体的埋入深度需0.5m，并最好埋设在冻土层以下，以确保稳定的接地性能。不同类型的接地需求可以共用同一套接地装置，简化施工过程并降低成本。接地装置的电阻值需严格控制在4以确保接地效果。输气站工艺区有大量的仪表及阀门线缆，一般采用穿金属管埋地敷设引入控制室，现场应将各类金属管就近接地实现等电位连接。各建筑物之间采用总等电位与局部等电位相结合的电气连接方式，确保等电位和防止过电压或电气故障。3.3 防闪电感应与防电涌侵入措施 天然气输气站内的建筑物在设计时，特别注重防雷与接地措施的实施。站内的各项设备、构件、管道等金属物体均须严密地连接到防雷装置或接地装置上，以确保在雷电环境下能够迅速将电流引入大地，避免对设备和人员造成危害。对于平行铺设的构架或管道等长金属物，如果由于结构限制无法直接进行连接，当其净距离小于 100 米时，会使用金属线进行跨接。这种跨接方式能够有效地将各个金属物体连接起来，形成一个连续的导电通路，从而增强防雷效果。在建筑内部，防闪电感应接地线及其装置的连接点数量也有着严格的要求。为了确保接地的可靠性和稳定性，这些连接点需要设置在至少两处以上。同时，对于没有金属外壳或网罩保护的用电设备，必须将其放置在接闪器的保护范围内，以防止雷电直接击中设备造成损坏。此外，当配电线进入工艺区时，会采取穿钢管的保护措施。这种钢管一端与 PE 线相连，另一端则连接到用电设备的保护罩与外壳上。同时，为了进一步增强防雷效果，还会将钢管就近连接到附近的防雷装置上。如果钢管在连接设备的过程中出现中断，会立即设置跨接线，以确保电流的连续性和稳定性。输气站存在大量的仪表及阀门信号需要传入机房控制室，因此对防电涌入侵在设计上有很高要求，一般在供配电系统上采用三级及以上电涌保护模式，信号系统在现场端机机柜端均根据信号类型选择相应的电涌保护器。通过这些细致入微的防雷与接地措施的实施，天然气输气站能够在雷电环境下保持稳定的运行状态，确保天然气输送的安全与可靠。4 天然气输气站防雷检测要点 4.1 天然气输气站防防雷检测内容 4.1.1 场站建筑物及阀室直击雷防御措施的检测 为了确保天然气输气站的防雷设施能够正常运行，必须对其进行全面而细致的检查。（1）对接闪器进行彻底的检查。这包括对接闪器的型号、材质以及腐蚀状态等进行详细的核查。接闪器作为防雷设施的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到防雷效果。因此，中国科技期刊数据库 工业 A-107-对接闪器的检查必须严格按照相关规定进行，确保其能够在雷电环境下正常工作。（2）对引下线进行仔细的检查。引下线是连接接闪器和接地装置的导体，其质量的好坏直接影响到雷电电流的传导效果。在检查引下线时，需要对其材料直径、截面积以及敷设方法等进行认真的核查。只有确保引下线的各项指标都符合规定要求，才能保证雷电电流能够顺利地引入大地。（3）对接地装置进行全面的检查。接地装置是防雷设施的最后一道防线，其作用是将雷电电流引入大地，保护输气站免受雷电的危害。在检查接地装置时，需要特别关注地网共用接地系统以及管道系统内全部金属部件的安全接地情况。只有确保这些部件都能够良好地接地，才能有效地防止雷电对输气站造成破坏。所有的检查工作都需严格遵守相关规定，确保每一步操作都符合规范要求。只有这样，才能确保防雷设施的正常运行，为天然气输气站的安全运行提供有力保障4。4.1.2 机房内等电位连接、电涌保护器和防静电接地检测 为了确保天然气输气站各设备、机柜以及接地装置之间的等电位连接状态良好，必须对每一处连接都进行认真细致的查看。这种等电位连接对于防雷击和保护设备免受电气故障至关重要。除了设备间的等电位连接，机房的防静电接地状态也不容忽视。防静电接地能够有效消除静电对设备的潜在危害，保障机房内设备的正常运行。机房接地系统的等电位连接方式有多种选择，包括星形、网状或混合接地形式。这些不同的接地形式各有特点，适用于不同规模和需求的站点。对于清管站、阀室等小型站点，由于其规模较小、设备数量相对较少，一般选择星型系统进行连接。星型连接具有结构简单、维护方便的特点，能够满足小型站点的接地需求。而对于压气站、集注站等大中型场地的控制室，由于其设备众多、系统复杂，最好选择网状进行连接。网状连接能够提供更加稳定可靠的等电位连接效果，确保大中型场地内各设备的安全运行。控制室或机房内各机柜存在大量的电涌保护器，应对各个浪涌的参数进行检查验证，并采用测试仪器测量压敏电压 U1mA、泄漏电流及绝缘电阻等，并对现场采集数据进行分析，确认其是否符合规范要求；检查工业控制、通讯、监控、网路信号线路是否采取浪涌保护措施，记录 SPD 安装的型号，安装位置、接线材质，连接线长度、工作电压、标称放电电流、最大放电电流、电压保护水平、插入损耗、导入阻抗及电气连接性等。机房内无论是哪种接地形式，机柜室、控制室等机房的各个区域都需要进行防静电接地。这是因为机房内设备众多，且多为精密仪器，对静电十分敏感。通过防静电接地，可以有效消除静电对设备的干扰和损害，保障机房内设备的正常运行和数据安全。4.2 防雷检测作业要求（1）防雷检测作业应在晴好天气、土壤未冻结的条件下进行。雷暴天气严禁进行任何形式的防雷检测，以防止雷电对检测人员和设备造成危害。选择合适的检测时间，不仅是为了保障检测人员的安全，还能确保检测数据的准确性。（2）在进行防雷检测前，必须对防雷检测仪器进行全面检查，确保其处于合格状态。同时，检测人员应具备专业特长，并获得防雷装置检测资格证。只有具备相应资质的技术人员，才能参与防雷检测作业。此外，对检测人员进行及时培训，提升其检测水平，也是确保检测质量的重要措施。（3）在防雷检测过程中，必须确保检测人员和设备满足安全防护要求。这包括穿戴符合规定的防护服、使用绝缘工具等。只有做好安全防护工作，才能有效避免检测过程中可能发生的意外事故5。（4）当检测人员深入各天然气站场进行检测时，应出示自身的检测资质证件，以证明其具备进行相应的检测工作的资格。同时，在现场应科学部署接地电阻测试仪辅助桩位，确保测试仪器能够准确反映接地电阻的实际情况。（5）防雷检测工作要求至少有两人一起执行，以便互相监督、确保安全。对各个防雷检测点的数据均要经过复核后填入原始记录表，以确保数据的真实性和可靠性。复核过程应严格按照相关规范标准进行，不得有任何疏忽。（6）在完成检测工作后，应结合相关规范标准对数值进行分析判断。对满足规范要求的检测项目，可以出具检测报告；对不满足要求的，则应出具整改通知书，并明确指出存在的问题和整改建议。通过严格的数据分析和报告出具流程，可以确保防雷检测工作的有效性和针对性。5 结束语 在天然气输气站的选址与建设过程中，必须充分考量当地的气象条件，这是确保站点安全的首要前提。中国科技期刊数据库 工业 A-108-针对雷电等自然灾害，应采取综合性的防雷措施，从接地系统的设计到防雷设备的配置，每一环节都需精心策划与实施。同时，合理的布线规划也至关重要，它不仅能够优化站点的运行效率，更能在关键时刻减少故障风险，保障输气作业的连续性与稳定性。通过这些措施的实施，能够有效地控制天然气输气站在运行过程中所面临的风险，确保其安全、高效地服务于社会的能源需求。参考文献 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