1、浅析CNG加气站的雷电防护措施王建波、徐锦花、黄显义、刘 鑫山东中曼石油天然气 济南 250101内容：雷电是一种自然现象，但其具有很强的破坏性，对周围建筑物、设备设施、森林矿山等产生一些不可挽救的损失；加气站属于易燃易爆场所更应做好对雷电的防护工作，减少不必要的损失。关键词：雷电危害、破坏途径、加气站防护雷电是发生在大气中的一种自然放电现象，具有高电压、大电流、时间短和强电磁辐射等显著特征，可引起加气站爆炸、森林火灾、建筑物损坏等，危害人的生命财产安全。一、 雷电危害途径雷云对地放电能够对地面上的建筑物和设施构成严重危害，其危害主要有以下两种：一种是雷电的直接破坏，称为直击雷。另一种是雷电的
2、间接危害，称为雷电电磁脉冲LEMP，俗称感应雷击、二次雷击。一直击雷直击雷是指雷电直接击在建筑物或人身上而造成的破坏，主要表现为雷电引起的热效应、电动力效应和冲击波等，通常会造成建筑物毁坏、火灾、人员伤亡等。1、当雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，其放电温度高达6000多度，可以使体积较小的金属熔化；同时当雷电击中物体时，由于物体中的水分、气体和物体本身受热急剧膨胀，在短时间内又来不及散去，产生巨大爆炸力，可以使建筑物等崩塌。2、当雷电击中建筑物，雷电流在导体中流动时，载流导体周围的空间存在着电磁场，在电磁场中的载流导体会受到电磁力的作用，在电磁力的作用下，建筑物内的导体之间会
3、相互吸引或排斥，引起变形，甚至会被折断，这就是雷电的电动力效应。3、在雷电对地放电时，放电通道中既有强雷的空气游离，又有强烈的异性电荷中和，通道中的瞬时温度很高，使得通道周围的空气受热急剧膨胀，并以超声波速度向四周扩散，从而形成冲击波。同时通道外围附近的冷空气被强烈压缩，在冲击波到达的地方，空气的密度、压力和温度都会突然增大，产生剧烈震动。二雷击电磁脉冲雷电电磁脉冲LEMP主要表现为雷电引起的静电感应、电磁感应和暂态过电压等，这种雷电的破坏性更大，危害更高，也更容易被人们无视。它对周围环境的破坏要比直击雷发生几率大的多，而且比直击雷的破坏范围更大。当空中有带电的雷云出现时，雷云下的建筑物等都因
4、静电感应而带上相反的电荷，当雷击发生后，雷云上所带电荷通过闪击与地面的异性电荷迅速中和，而某些局部地区的感应电荷不能在同样时间内消失，形成局部感应高电位，这就是雷电的静电感应，这种有雷电感应产生的过电压会在金属物上形成雷电过电压，这种感应过电压会使接地不良或未做等电位连接的金属器件之间发生火花。由于雷电流具有很大的峰值，在流过的路径周围空间就会产生强大变化的电磁场，处在该电磁场中的导体回路上会产生较大的感应电动势开口回路或感应电流闭口回路，这就是雷击的电磁感应。感应电动势足以使回路上的间隙之间放电，产生火花，引起火灾或爆炸，感应电流还会使回路过热导致设备损坏。二、根本防护措施一直击雷防护对于直
5、击雷的防护，一般采用接闪器避雷针、避雷带、避雷网、引下线和接地装置。通过避雷针、避雷带等接闪器，将雷电吸引过来，通过引下线和地下的接地装置，将雷电流导入大地中去，从而到达保护的目的。二雷击电磁脉冲防护对于雷击电磁脉冲防护采取的措施主要有：等电位联结、屏蔽、共用接地、合理布线、加装电涌保护器SPD等防雷技术，通过这些措施，到达保护室内人员和设备的安全，这些措施与直击雷防护措施相辅相成，缺一不可，共同构成雷电防护系统工程。三、雷电对加气站主要破坏途径一直接雷危害雷电直接击中办公楼、设备厂房、加气罩棚等建筑，造成建筑本身毁坏；直接击中天然气放散管，可引起放散管上方着火，甚至引起爆炸；直接击中天然气输
6、气管道、天然气罐体，在雷电冲击波作用和放电通道高温作用下，可能会引起管道及罐体爆炸；同时雷电还可能造成人员直接伤亡。二雷电电磁感应危害当雷电击中站区内避雷针或楼顶避雷带时，由于雷电流具有电流强度大，前沿陡度大，放电时间短的特征，因而在雷电流泄放通道周围空间，会形成一个暂态的强大电磁场，会对管道设备上附属的压力、流量、温度传感器等电子设备构成威胁，轻者造成数据错误，重者造成设备毁坏。此外电磁场还会在开口环路上形成感应电动势，在开口处，如法兰盘和阀门、平行或交叉管道、附属电子器件与管道和罐体之间等产生间隙放电，引起火灾或爆炸。三雷电静电感应危害受雷电静电感应作用，在一些管道、罐体和线路上形成暂态雷
7、电过电压波一般可达几百KV上千KV，沿着线路侵入室内，造成用电设备和电子设备的损坏，甚至危及人身安全。四、加气站雷电防护措施一加气站站区直击雷防护 办公楼、变配电房、车间等建筑物直击雷防护主要采取建筑物顶部增设避雷带，房屋内部等电位连接，做好引下线、接地装置；罩棚由于是金属构架构成，可以直接利用其作为接闪器，做好金属构件之间的链接以及金属柱之间的连接；压缩机房顶采用彩板瓦，当其厚度大于0.5mm且相互之间连接完好时，可以利用其作为接闪器，并做好接地措施，作为易燃易爆场所，最好采取在彩钢瓦上另行敷设避雷带网的方式加以防护，网格尺寸不应大于10mx10m或12mx8m。二加气站站区雷击电磁脉冲防护
8、1、配电系统防护站区内的10KV供电线路应埋地敷设；在低压配电柜内安装SPD作为第一级防护，在后续用电设备配电箱处安装第二级SPD，低压配电系统接地形式应采用TN-S系统；站区照明灯杆应做接地，照明灯杆上的监控线路金属管上下两端做等电位连接。2、弱电系统防护设备和管道上附属的电子系统，如压力、流量、温度传感器等外露金属部件，应与设备管道做可靠地等电位连接，信号传输线应穿金属管进行屏蔽，金属屏蔽管一端应与设备、管道做等电位连接并接地，另一端与设备等电位连接并接地，不能有裸露在外的线路。信号线路宜埋地敷设，当敷设距离超过100m时，中间宜做一次接地。严禁将信号线与电源线穿在同一金属罐内敷设。线路连
9、接效劳器端口或设备处，宜安装信号SPD，以防止雷电波侵入。3、控制室设备防护电气和电子系统的所有外露可导电局部如金属外壳、机柜、机架、各种电缆的金属外皮、金属护管、金属线槽、防静电接地、安全保护接地、信号工作地、屏蔽接地以及配电设备PE母排、电气和电子系统的SPD接地等均应以最短的距离与该等电位连接带做等电位连接。4、设备管道的防护设备与设备之间、设备与管道之间、管道与管道之间等应相互做好等电位连接并接地，不应有孤立的金属物体存在。三静电安全防护 1、人体防静电防护 工作人员在站区应注意着装，穿戴防静电工作服、鞋和手套，不得穿戴化纤衣物，穿防静电鞋时，要考虑所穿袜子的导电性，严禁在鞋内外粘贴绝
10、缘垫。在站区入口处设置消除人体静电装置，可采用使人易于接触的方式设置裸露的金属接地物；工作地面应具有导静电性或造成导静电条件，如洒水或铺设导静电地板。 2、设备防静电防护 在充装气体前，应做好拖车的接地，并与加气机做好等电位连接；各种金属罐体、管道、设备和设施应做好接地，平行敷设的金属管道和构架等长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点净距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接；当长金属物的弯头、阀门、法兰等连接处的过渡电阻大于0.03欧姆时，连接处应用金属线跨接，不能有孤立的未接地金属物，并做好定期检查。 参考文献 1、雷电电磁脉冲的防护S，GB/T192
11、71-2023 2、计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护标准S，GA/267-2023 3、建筑物防雷设计标准S，GB50057-20234、汽车加油加气站设计与施工标准S，GB50156-2023 5、邓雁,李良胜;当前防雷设计中应注意的几个问题J;工程建设与设计;2023年05期 6、郭福雁；雷击建筑物时防雷系统中雷电流的分布研究J;中国民航学院学报2023,233作者简介 王建波1981- ，男(汉族)，山东济南人，毕业于济南大学自动化学院，工学学士学位。现为中石油山东中曼石油天然气安全技术部部长，助理工程师。负责组织公司加气母站、加气子站的工程建设，现主要从事加气站工程建设及安全管理等工作。 6第 6 页 共 6 页
