黃炳輝

滄州天祥防雷檢測(cè)有限公司，河北滄州，061000

0 引言

雷電作為一種自然現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致很多安全事故的發(fā)生，尤其是對(duì)于燃?xì)鈭?chǎng)站來說，其設(shè)備與管道分布廣泛，且與城鎮(zhèn)居民的住宅建筑相連，所以必須要對(duì)雷電現(xiàn)象加以防護(hù)，以避免因雷擊而導(dǎo)致的燃燒或是爆炸事故的產(chǎn)生?；诖?，相關(guān)工作人員要重視城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)，以確保雷電防護(hù)工作質(zhì)量，保障燃?xì)鈭?chǎng)站的安全運(yùn)行[1]。

1 雷電對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖奈：?/h2>

1.1 熱效應(yīng)危害

雷電現(xiàn)象會(huì)帶來巨大的電流，且這些電流僅需極短的時(shí)間就可以在穿過導(dǎo)體介質(zhì)時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。通常，幾十至上千安的電流可以轉(zhuǎn)換為幾百至上千焦的熱能，而這樣的熱能足以熔化或是焚毀幾十甚至幾百毫米的鋼棒。如果雷電直接降落于易燃物，會(huì)迅速燃燒，使城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊l(fā)生火災(zāi)或是爆炸。

1.2 電效應(yīng)危害

雷電釋放過程所攜帶的能量巨大，且這些能量沖擊會(huì)對(duì)電壓產(chǎn)生極大影響，其產(chǎn)生的電壓值通?？梢赃_(dá)到上萬伏特，甚至是十幾萬伏特[2]。若是城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)備或是場(chǎng)站周邊電氣設(shè)備遭受到雷電現(xiàn)象所帶來的沖擊電壓，會(huì)極大程度破壞甚至是擊穿設(shè)備表面的絕緣層，進(jìn)而造成電氣設(shè)備短路，發(fā)生燃燒、爆炸等重大安全事故。

1.3 靜電感應(yīng)危害

雷電產(chǎn)生、下落時(shí)，會(huì)與大地間形成電場(chǎng)，并生成巨量電荷。當(dāng)雷電經(jīng)過釋放且與大地間的電場(chǎng)消散后，存在于電場(chǎng)的電荷卻會(huì)因?yàn)槭ヒ龑?dǎo)開始無序擴(kuò)散，并產(chǎn)生靜電。當(dāng)這些巨大的靜電遇到城鎮(zhèn)燃?xì)鈭?chǎng)站，很可能與環(huán)境中的可燃物發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生燃燒、爆炸等安全事故。

1.4 電磁感應(yīng)危害

雷電的電壓速度極快，且電流能量巨大，其會(huì)在極短的時(shí)間間隔中產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，并且這種磁場(chǎng)蘊(yùn)含著極強(qiáng)的能量。同時(shí)，存在于變電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體也會(huì)跟隨磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而感應(yīng)到磁場(chǎng)中的閉回路金屬導(dǎo)體，產(chǎn)生電流。所以若是有電阻過大的物品存在于閉回路中的某個(gè)位置，則會(huì)在雷電事故發(fā)生時(shí)，致使該回路的局部出現(xiàn)發(fā)熱與短路事故，進(jìn)而引發(fā)爆炸，威脅城鎮(zhèn)燃?xì)庹镜陌踩玔3]。

1.5 雷電波的侵入危害

如果城鎮(zhèn)燃?xì)鈭?chǎng)站的架空線路或是金屬管道遭受雷電的襲擊，會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的沖擊電壓。而線路與管道的傳導(dǎo)性也會(huì)將此種能量巨大的電壓加以傳導(dǎo)。此時(shí)如果建筑物與線路或是管道直接相連，則電壓會(huì)瞬間侵入，并對(duì)建筑內(nèi)的電氣線路、電源裝置以及燃?xì)夤艿涝斐蓸O大破壞，致使相關(guān)設(shè)備表層的絕緣層被破壞或是擊穿，發(fā)生發(fā)熱或是短路事故，最終引發(fā)燃燒或是爆炸問題。

1.6 防雷裝置的反擊危害

防雷裝置在接收到雷電的電擊后，會(huì)在瞬時(shí)內(nèi)產(chǎn)生極高的電壓，而其運(yùn)行原理就是將這些電壓進(jìn)行引流與釋放。但在此過程中，若是燃?xì)夤艿?、建筑器械或是電氣設(shè)備與防雷裝置的距離設(shè)計(jì)不科學(xué)，距離較短，則會(huì)導(dǎo)致防雷裝置所引導(dǎo)的電流流向以上設(shè)備[4]。巨大電流的經(jīng)過會(huì)對(duì)燃?xì)夤艿?、建筑器械以及電氣設(shè)備的絕緣層造成破壞，進(jìn)而致使金屬管道被燒毀，發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

2 城鎮(zhèn)燃?xì)饫纂姺雷o(hù)技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 燃?xì)鈭?chǎng)站的防護(hù)措施

燃?xì)獾慕邮?、過濾、調(diào)壓、計(jì)量、儲(chǔ)存、配送都需要在燃?xì)鈭?chǎng)站進(jìn)行，所以做好燃?xì)鈭?chǎng)站的雷電防護(hù)措施具有極為重要的意義。如果燃?xì)鈭?chǎng)站被雷電擊中，則相關(guān)設(shè)備設(shè)施也會(huì)遭到破壞，并發(fā)生損毀。為此，技術(shù)人員需要做好接地工作。城鎮(zhèn)燃?xì)鈭?chǎng)站內(nèi)的建筑物、電氣、設(shè)施設(shè)備以及電子系統(tǒng)等都有著不同的接地系統(tǒng)，且各接地系統(tǒng)間還會(huì)存在電位差。所以為有效減少電位差，需要施工人員采用共用接地系統(tǒng)，并以各系統(tǒng)中所規(guī)定的最小值來確定接地電阻值。

2.1.1 建（構(gòu)）筑物的防護(hù)措施

技術(shù)人員要全面掌握GB50057—2010中的燃?xì)鈭?chǎng)站內(nèi)的建（構(gòu)）筑物的防雷分類要求，據(jù)此科學(xué)布設(shè)雷電防護(hù)裝置。針對(duì)調(diào)壓計(jì)量室、儲(chǔ)罐、壓縮機(jī)室這類建（構(gòu)）筑物，技術(shù)人員要按照第二類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)置。

2.1.2 儲(chǔ)罐的防護(hù)措施

儲(chǔ)罐有檢查口、進(jìn)口、出口、安全放散口等，主要是用來儲(chǔ)存燃?xì)?。按照形式的不同，可以分為立式圓筒罐、球罐和臥罐；根據(jù)安裝位置的差異，可以分為地下儲(chǔ)罐和地上儲(chǔ)罐。

首先，因?yàn)閮?chǔ)罐為金屬制品，所以其雷電防護(hù)措施更需要進(jìn)行科學(xué)的安排。地上儲(chǔ)罐主要是防護(hù)直擊雷，需要技術(shù)人員做好儲(chǔ)罐的接地工作。若是城鎮(zhèn)燃?xì)鈭?chǎng)站的現(xiàn)場(chǎng)情況允許，也可以在儲(chǔ)罐的周圍敷設(shè)閉合環(huán)形接地體。同時(shí)，為有效保障接地的安全性與可靠性，還應(yīng)保證接地點(diǎn)不少于兩處，且兩者的間距要控制在30m內(nèi)。

其次，直擊雷防護(hù)的關(guān)鍵是接閃器，為此，儲(chǔ)罐可以將自身作為接閃器。若是儲(chǔ)罐自身?xiàng)l件不允許，則需要技術(shù)人員外接接閃器。當(dāng)儲(chǔ)罐頂部有阻火器的呼吸閥以及放散管且無管帽時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)將接閃器安裝在管口上方半徑為5m的半球體，并設(shè)置于防雷區(qū)內(nèi)[5]。如果有管帽，則要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況科學(xué)安排，可以將管帽上方垂直距離1～5m，離管口水平距離2～5m納入防雷區(qū)內(nèi)。

因?yàn)榈叵聝?chǔ)罐更容易受到腐蝕，故而通常會(huì)采用陰極防腐的方式。當(dāng)儲(chǔ)罐的現(xiàn)場(chǎng)情況滿足以下條件時(shí)，可不再單獨(dú)布設(shè)防雷接地裝置：

（1）陰極防腐方式為犧牲陽極法，且陽極與儲(chǔ)罐的銅芯連線截面積不小于16mm2，犧牲陽極的沖擊接地電阻不超過10Ω；

（2）陰極防腐為強(qiáng)制電流法時(shí)，接地電極與儲(chǔ)罐的銅芯連線截面積不小于16mm2，并且是采用鎂鋅復(fù)合棒或是鋅棒作為接地電極。與此同時(shí)，沖擊接地電阻也不能超過10Ω；

（3）儲(chǔ)罐本身就是金屬制品，且其上通常還會(huì)附著金屬構(gòu)件或是連接著金屬構(gòu)件。閃電感應(yīng)會(huì)在以上金屬構(gòu)件上產(chǎn)生電位差，而這些電位差會(huì)出現(xiàn)電火花，所以會(huì)存在較大的燃燒或是爆炸風(fēng)險(xiǎn)。為此，技術(shù)人員需要采取科學(xué)的措施有效降低電位差，以保證儲(chǔ)罐上的金屬構(gòu)件或是與儲(chǔ)罐連接的金屬構(gòu)件能夠與感應(yīng)器連接，從而形成電氣通路。同時(shí)，還可將放散塔及其塔頂?shù)慕饘贅?gòu)件作為可靠電氣連接加以應(yīng)用。

（4）若是儲(chǔ)罐的閥門處或是法蘭盤連接處的過渡電阻超過0.03Ω，則技術(shù)人員要采用金屬線以跨接的方式來處理連接處。當(dāng)法蘭盤處于非腐蝕環(huán)境，且連接螺栓超過5根時(shí)，此時(shí)可不采用跨接的連接方式。

2.2 燃?xì)饨饘俟艿婪雷o(hù)

因?yàn)槌擎?zhèn)燃?xì)夤艿罆?huì)穿越城市的多種場(chǎng)所，線路分布范圍極廣，故而若想對(duì)其采取高效可行的防護(hù)措施，難度較大。為此，本文將針對(duì)具體的金屬管道防護(hù)情況加以區(qū)分：

2.2.1 一般情況

對(duì)于非充沙管溝內(nèi)燃?xì)饨饘俟艿阑蚴堑厣系娜細(xì)夤艿溃夹g(shù)人員在制定防護(hù)措施時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注接地和跨接這兩種情況：

（1）技術(shù)人員需要將接地設(shè)置在始端、末端、分支處以及直線段每隔200～300m的位置；如果燃?xì)夤艿琅c建筑物的距離在100m之內(nèi)，則接地的間距要控制在25m左右；如果燃?xì)饨饘俟艿赖姆笤O(shè)方式采用的是架空的形式，則接地要設(shè)置在固定管墩（架）處；如果是采用金屬線來進(jìn)行跨接，需要確保燃?xì)夤艿琅c其他長金屬物的凈距小于0.1m，跨接點(diǎn)的間距也不可超過30m，并且是平行敷設(shè)。需要注意的是，交叉點(diǎn)也要做跨接處理。

（2）如果燃?xì)夤艿肋M(jìn)入建筑物，則技術(shù)人員此時(shí)還應(yīng)做好絕緣保護(hù)和就近接地問題的處理：首先，技術(shù)人員要根據(jù)就近原則，將建筑物的接地裝置或是防雷等電位裝置與室外的燃?xì)庠O(shè)備、屋面管、立管、放散管和引入管進(jìn)行連接；其次，進(jìn)出建筑物的燃?xì)饨饘俟艿琅c墻體內(nèi)金屬導(dǎo)體的距離，第二類防雷建筑物按S≥0.06kclx計(jì)算、第三類防雷建筑物應(yīng)S≥0.04kclx計(jì)算，混凝土墻、磚墻間隔距離為空氣中間隔距離S的1/2，如果現(xiàn)場(chǎng)的間距條件不能滿足要求或是無法計(jì)算，那么可以使用絕緣保護(hù)套管。

2.2.2 進(jìn)出場(chǎng)站的燃?xì)饨饘俟艿?/p>

若是燃?xì)夤艿朗菑牡厣弦?，技術(shù)人員應(yīng)在引入管穿墻入戶之前、在出室外地面后，進(jìn)行電絕緣裝置的科學(xué)布設(shè)。同時(shí)，燃?xì)夤艿郎线€要有抱箍，然后再使用等電位連接線，將其接入到總等電位連接箱。

如果是外置放電間隙與絕緣法蘭盤的組合形式，那么在結(jié)束室內(nèi)燃?xì)饪傞y門的安裝后，技術(shù)人員要用隔離放電間隙連接絕緣法蘭盤兩端的燃?xì)饨饘俟艿?。在此后，再使用等電位連接線將其接至總等電位連接箱。

2.2.3 燃?xì)饨K端用戶金屬管道

燃?xì)夤艿赖陌踩灾苯雨P(guān)系到廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以更需要做好相關(guān)的雷電防護(hù)工作。通常，不可在屋面布設(shè)燃?xì)饨饘俟艿?，但如果建筑的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不允許，只能敷設(shè)在屋面，則需要金屬線跨與接閃網(wǎng)（帶）至少跨接兩處，并且還要設(shè)置在防雷區(qū)內(nèi)[6]。同時(shí)，還應(yīng)嚴(yán)格控制跨接點(diǎn)的間距，通常要控制在30m內(nèi)。若是接閃帶的水平、垂直凈距小于10cm時(shí)，此時(shí)也要采用跨接形式來處理。

2.3 電氣系統(tǒng)防護(hù)

對(duì)于燃?xì)鈭?chǎng)站內(nèi)的一些電氣設(shè)備金屬外殼來說，如果其存在外露部分，且這部分可導(dǎo)電，則需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行接地處理。如針對(duì)照明燈具，技術(shù)人員可以用安全性較高電氣所連接的金屬管線接地。但需要注意，金屬管線不可以是用作輸送易燃物質(zhì)的。而對(duì)于照明以外的電氣設(shè)備，需要進(jìn)一步加強(qiáng)其防護(hù)保護(hù)效果，通常需要技術(shù)人員使用專用的保護(hù)線，在此過程中，技術(shù)人員需要將相線與保護(hù)線共同敷設(shè)在保護(hù)管中，且保護(hù)線的絕緣要與相線相同。

3 城鎮(zhèn)燃?xì)夥览自O(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 外部防雷設(shè)計(jì)

3.1.1 接閃器

接閃器的組成構(gòu)件較多，在對(duì)其進(jìn)行防雷防護(hù)時(shí)，需要根據(jù)接閃網(wǎng)、接閃桿、接閃帶、金屬屋面或構(gòu)件的不同進(jìn)行差異化的處理。技術(shù)人員在設(shè)計(jì)針對(duì)天面的接閃器時(shí)，可以根據(jù)建筑物的具體情況以及防雷類別的規(guī)范要求，以單獨(dú)或是組合的形式設(shè)計(jì)接閃網(wǎng)或是滾球法。如果燃?xì)鈭?chǎng)站的建筑為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可以在建筑物的天面上，直接敷設(shè)接閃網(wǎng)或是接閃帶，但需要對(duì)支起高度進(jìn)行科學(xué)的控制，通常女兒墻上的接閃網(wǎng)和接閃帶高度要超過15cm；技術(shù)人員在固定支架時(shí)，如果是采用扁形或是絞線導(dǎo)體，應(yīng)保證水平距離在50cm以內(nèi)，并且各個(gè)支持件所承受的垂直拉力不可以超過49N；如果是選用單根圓形導(dǎo)體，則水平距離不可以超過1m。

此外，技術(shù)人員首先要確定燃?xì)鈭?chǎng)站內(nèi)容易受到雷電襲擊的部位，如建筑的屋脊、屋檐或是屋角等位置，然后將接閃網(wǎng)和接閃帶布設(shè)在這些位置。如果接閃器為熱鍍鋅材料，那么需要在焊接處做好防腐處理。若是建筑為鋼筋結(jié)構(gòu)，則接閃器可以用金屬屋面代替。如果場(chǎng)站內(nèi)儲(chǔ)罐區(qū)有架空接閃線，或是獨(dú)立的接閃桿，則此時(shí)要保證所有的被保護(hù)物均處于防雷區(qū)。

3.1.2 接地裝置

接地裝置分為共用和獨(dú)立兩種，一般情況下，會(huì)利用承接臺(tái)中的鋼筋將其以閉合回路的形式進(jìn)行防雷接地。如果是將鋼筋中的圓鋼或是單根鋼筋作為防雷裝置，要保證以上二者的直徑不小于1cm。當(dāng)防雷裝置的引下線多于兩根時(shí)，則應(yīng)確保各個(gè)引下線的沖擊接地電阻符合實(shí)際建筑物防直接雷沖擊的電阻數(shù)值要求。

3.1.3 引下線

首先，技術(shù)人員要設(shè)置至少2根的建筑專設(shè)引下線，將其敷設(shè)于建筑內(nèi)庭與四周。二類與三類防雷建筑的間距要分別控制在18m和25m以內(nèi)，如果建筑物之間的距離較大，難以在中間位置設(shè)置引下線，此時(shí)可以在跨距的兩端進(jìn)行引下線的布設(shè)。需要注意的是，此時(shí)要對(duì)其他引下線的間距予以縮減，以保證平均間距符合防雷的相關(guān)要求。

3.2 內(nèi)部防雷裝置的設(shè)計(jì)

3.2.1 等電位連接

因?yàn)槌擎?zhèn)燃?xì)夤艿拦こ虝?huì)涉及一些外接導(dǎo)電物，所以技術(shù)人員需要對(duì)其等電位連接工作加以重視，并做好LPZ0A或LPZ0B與LPZ1區(qū)交界面的處理工作。如果燃?xì)饨饘俟艿朗菑腖PZ0區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)，那么就要科學(xué)設(shè)計(jì)鋼塑接頭和絕緣法蘭的位置，然后以就近接地的方式，將鋼塑接頭盒絕緣法蘭兩端的管道進(jìn)行接地處理。此外，如果儲(chǔ)罐頂法蘭盤或是浮頂罐浮頂，也需要與罐體進(jìn)行電氣連接，并同時(shí)做好放散塔頂金屬構(gòu)件及其自身的連接。

3.2.2 屏蔽與綜合布線

針對(duì)建筑大尺寸金屬構(gòu)件的防雷保護(hù)，需要技術(shù)人員做好金屬構(gòu)件的等電位連接，如金屬門窗、金屬屋頂、鋼柱、鋼梁等，以此減少雷擊所帶來的電磁脈沖干擾。同時(shí)，還需要與防雷裝置相連形成“法拉第籠”。針對(duì)燃?xì)夤こ痰牡蛪号潆娋€路，技術(shù)人員需要在地中埋置鋼管，并將金屬鎧裝電纜或是護(hù)套電纜穿入其中。針對(duì)防雷分區(qū)交界處的外套鋼管或是電纜金屬外皮，需要將其與等電位連接帶進(jìn)行有效連接。

在具體設(shè)計(jì)時(shí)，注意不要出現(xiàn)架空線路穿越場(chǎng)站的問題，如果場(chǎng)站外的線引入至場(chǎng)站內(nèi)時(shí)有難度，則可以選擇架空線路，但需要在距離場(chǎng)站15m處的位置做穿鋼管或是金屬鎧裝電纜的埋地引入。

3.2.3 電涌保護(hù)器

針對(duì)穿越各防雷區(qū)的低壓配電系統(tǒng)以及電子信息系統(tǒng)，技術(shù)人員需要慎重選擇電涌保護(hù)器。通常，為有效加強(qiáng)雷電防護(hù)效果，避免雷電波順著線路破壞保護(hù)線上的終端設(shè)備，我們可以采用具有多級(jí)防爆功能的電涌保護(hù)器。

因?yàn)榈蛪捍箅娐肥且约芸盏姆绞揭耄菀资艿嚼纂婋娪康囊u擊，此時(shí)可以在低壓側(cè)安裝電涌保護(hù)器SPD。辦公建筑和一些工藝區(qū)也是低壓線路，當(dāng)?shù)蛪号潆娤渲粮鞴に噮^(qū)及辦公建筑電力線路處于LPZ0B區(qū)進(jìn)入LPZl區(qū)，技術(shù)人員要在不同的分配電箱中安裝電涌保護(hù)器SPD。需要注意的是，要科學(xué)判定不同用電設(shè)備對(duì)電涌保護(hù)器的同流容量與限壓水平。

城鎮(zhèn)燃?xì)鈭?chǎng)站的電子信息系統(tǒng)，如監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)以及安防系統(tǒng)，會(huì)因?yàn)樗幬恢幂^為空曠、場(chǎng)站內(nèi)有較多的金屬構(gòu)件，更容易因雷電現(xiàn)象而出現(xiàn)磁感應(yīng)。同時(shí)，因?yàn)橐陨舷到y(tǒng)多屬于微電子設(shè)備，自身的耐壓性較差，所以一方面要做好電子線路的浪涌保護(hù)，另一方面還需要做好屏蔽設(shè)置和電源的浪涌保護(hù)，技術(shù)人員需要在LPZ1區(qū)或進(jìn)入設(shè)備處，安裝信號(hào)浪涌保護(hù)器SPD，以保證信號(hào)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的線路不會(huì)發(fā)生過電壓入侵設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語

總而言之，為切實(shí)做好城鎮(zhèn)燃?xì)鈭?chǎng)站的雷電防護(hù)工作，需要技術(shù)人員根據(jù)國家相關(guān)的防雷裝置要求，對(duì)具體的設(shè)計(jì)和施工工作進(jìn)行嚴(yán)格管理，確保燃?xì)夤こ痰乃惺┕ち鞒汰h(huán)節(jié)都能夠按照規(guī)定的要求執(zhí)行，以確保最終安裝完成的防雷裝置可以真正發(fā)揮出自身的安全防護(hù)效果，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。