天然氣調(diào)壓站全方位防雷體系研究

1、深圳能源天然氣調(diào)壓站全方位防雷體系研究深圳能源2014年專項研究課題天然氣調(diào)壓站全方位防雷體系研究2014年12月課題組成員課題研究單位：惠州深能源豐達電力有限公司課題牽頭人： 賴粵江 董事長參加人員： 孫育 安健環(huán)主任 丁波 策劃主任工程師張學霖 電氣主任工程師袁仕成 熱控主管工程師摘要廣東大部分地區(qū)屬于強雷區(qū)，這一地區(qū)的天然氣調(diào)壓站因此均面臨較大的雷擊風險。根據(jù)廣東地區(qū)類似管道工程的防雷情況可以看出，單一的、傳統(tǒng)的防雷設(shè)置方法保護功能不完善，有較大缺陷，導致頻繁的雷擊事故，給天然氣調(diào)壓站運行帶來高風險。探討了天然氣調(diào)壓站各層次、各系統(tǒng)的防雷措施之間應(yīng)如何有效配合，形成全方位的防雷保護。天然

2、氣調(diào)壓站防雷的主要思路應(yīng)是全方位防雷。關(guān)鍵詞：天然氣 調(diào)壓站 全方位 防雷21目 錄前言4第一章 雷電的形成和分類 5 1.1 雷電的形成5 1.2 雷擊的分類 5 第二章 防雷目的和雷擊隱患分析 6 2.1 防雷目的62.2 電源線路引入雷電62.3 信號線路引入雷電72.4 空間電磁場侵入7第三章 天然氣調(diào)壓站全方位防雷 73.1天然氣調(diào)壓站防雷的必要性和豐達電廠“8.16”事件73.1.1天然氣調(diào)壓站防雷的必要性73.1.2豐達電廠“8.16”事件73.2天然氣調(diào)壓站全方位防雷83.3 天然氣調(diào)壓站防雷措施103.3.1 天然氣調(diào)壓站接地體103.3.2 避雷針113.3.3電源防雷12

3、3.3.4二次設(shè)備防雷123.3.5控制室防雷143.3.6電纜的敷設(shè)和屏蔽143.3.7天然氣調(diào)壓站管道等設(shè)備防雷15第四章 存在問題分析及改進方法154.1天然氣調(diào)壓站防雷存在的問題154.2全方位防雷改進方法164.2.1信息系統(tǒng)的電磁屏蔽174.2.2避雷針的設(shè)置174.2.3施工時接地可靠174.2.4跨接和等電位聯(lián)結(jié)184.3豐達電廠防雷改造措施18第五章 結(jié)語 19參考文獻20前言深圳能源集團公司所轄的天然氣調(diào)壓站多數(shù)都處在廣東沿海區(qū)域，所在的區(qū)域地勢較為空曠、或是臨近山地，地質(zhì)情況變化大，氣候條件較為復(fù)雜。廣東沿海地區(qū)年均雷暴日在40 天以上，大部分地區(qū)年均雷暴日在80 天以上

4、，屬強雷區(qū)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，天然氣廠站自動化控制設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，集中使用了大量的靈敏電子信息系統(tǒng)設(shè)備，由于自動化控制等系統(tǒng)設(shè)備耐過電流、耐過電壓的水平較低，正常生產(chǎn)時較易受到雷擊的影響，另一方面由于信號來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波的侵入，致使雷電災(zāi)害頻頻發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，雷電對電子設(shè)備的損壞，占設(shè)備損壞因素的比例高達31%，防雷電過電壓已成為具有時代特點的一項迫切要求。如果防護不當，輕則使設(shè)備工作失靈，重則造成設(shè)備永久性損壞和機組跳閘，嚴重時還可能造成連鎖生產(chǎn)事故，甚至導致人員傷亡。因此，天然氣生產(chǎn)場站必須高度重視防雷。本課題研究得到了武漢大學、武漢雷電防護設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心

5、、惠州市防雷研究所、大鵬天然氣公司的大力支持和幫助，在課題研究過程中，集團安委辦、樟洋電廠、洪灣電廠、惠州城市燃氣的同事給予了寶貴意見，在此一并表示感謝。本課題只針對天然氣調(diào)壓站設(shè)施設(shè)備方面防雷的研究，時間倉促，難免有不完善之處，請賜寶貴意見。第一章 雷電的形成和分類1.1 雷電的形成當天空中有雷雨云的時候，因雷雨云帶有大量的電荷，由于靜電感應(yīng)的作用，雷雨云下方的地面和地面上的物體都帶上了與雷雨云相反的電荷，當雷雨云與地面之間的電壓高到一定的時候，雷雨云與地面上突出的物體之間就會出現(xiàn)放電。 1.2 雷擊的分類（1）直擊雷：是指雷電直接擊在建筑物、構(gòu)架、樹木、動植物上，因電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力效

6、應(yīng)等造成建筑物等損壞以及人員傷亡。（2）感應(yīng)雷：是指雷云放電時，在附近導體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象稱之為感應(yīng)雷擊。雷電在雷云之間或雷云對地的放電時，會在附近的電源線路、信號線路、埋地管道、設(shè)備間連接線和鐵路鋼軌等導體上產(chǎn)生靜電和電磁感應(yīng)過電壓，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。直擊雷只在雷云對地閃擊時才會對地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個小局部同時產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓，并且這種感應(yīng)高壓可以通過電力線、電話線、天饋線等傳輸?shù)胶苓h，致使雷害范圍擴大。（3）電

7、磁脈沖：由于雷電電流有極大峰值和陡度，因此在它的通道周圍會出現(xiàn)很強的瞬變電磁場，處在這個瞬變電磁場中的導體就會感應(yīng)出較大的電動勢，而此瞬變電磁場，都會在空間一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁作用，也可以是脈沖電磁波輻射，而這種空間雷電電磁脈沖波（LEMP）是在三維空間范圍里對一切電子設(shè)備發(fā)生作用。因瞬變時間極短或感應(yīng)的電壓很高，以致產(chǎn)生電火花，其電磁脈沖往往超過2.4高斯。（4）地電位反擊：建筑物的外部防雷系統(tǒng)（如避雷針、避雷網(wǎng)等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端就會產(chǎn)生危險的過電壓，由設(shè)備的接地線、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系統(tǒng)或其他自然接閃物（各種管道、電纜屏蔽管等）引入設(shè)備，造成設(shè)備的損壞。（5

8、）操作瞬間過電壓：眾所周知，當電流在導體上流動時，會產(chǎn)生磁場，儲存能量，電流越大，導線越長，儲能越大，所以當大型負載（特別是電感性負載）電氣設(shè)備開關(guān)時，便會產(chǎn)生瞬時操作過電壓。第二章 防雷目的和雷擊隱患分析燃用天然氣的發(fā)電廠，天然氣調(diào)壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行是保證機組安全的前提，如天然氣調(diào)壓站防雷系統(tǒng)不完善，如遭受雷擊時，輕則使設(shè)備工作失靈，重則造成設(shè)備永久性損壞和機組跳閘，嚴重時還可能造成連鎖生產(chǎn)事故，甚至導致人員傷亡。對于天然氣調(diào)壓站，防雷具有相同意義。2.1 防雷目的防雷的主要目的表現(xiàn)在以下幾個方面：防止雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生高電位的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)危害；防止雷電以金屬導線或金屬管

9、道為通道，以雷電波的形式侵入建筑物內(nèi)，危害室內(nèi)人身安全和毀壞設(shè)備；防止因雷雨云閃電時，強大的脈沖電流使云中電荷與地面中和，從而引起靜電場的強烈變化，導致附近導體上感應(yīng)出與先導通道符號相反的電荷產(chǎn)生的高電位對電子設(shè)備和易燃易爆場所的危害；防止雷電的電磁場感應(yīng)危害。當雷電流在50100us的時間內(nèi)，從0安培變化到幾十萬安培，再由幾十萬安培變化到0安培，在其周圍空間中產(chǎn)生瞬變的強電磁場，在空間變化電磁感應(yīng)電動勢會對該處設(shè)備造成危害；同時閃電能輻射出頻率為幾赫的極低頻率直到幾千兆赫的特高頻率，其中510kHz的電磁輻射強度最大。當被保護物距離雷電較近時，主要受靜電感應(yīng)影響，距離雷電較遠時，主要受電磁輻

10、射的影響，輕則干擾信號線、天線等無線電通訊，重則損壞儀器設(shè)備或引起易燃易爆場所產(chǎn)生火花，發(fā)生爆炸。2.2電源線路引入雷電天然氣調(diào)壓站電源控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)電源一般來自廠用電系統(tǒng)，廠用電來自高壓線路降壓或市電。當高壓線路受雷電影響時，電源中會有感應(yīng)的過電壓，同樣市電也有受雷電侵入的風險。2.3信號線路引入雷電 主要包括通信信號線、視頻線等，這些信號線纜在室外電纜溝槽或者非屏蔽埋地布設(shè)引至監(jiān)控室，發(fā)生雷擊時線纜極易感應(yīng)過電壓，并沿這些線路入侵監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備，造成其損壞，影響正常工作。其中包括天然氣調(diào)壓站設(shè)備信號線、控制線及站場控制間與汽機房中央控制室的通訊線。2.4空間電磁場侵入現(xiàn)代數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)

11、的設(shè)備，對雷電極為敏感。即使幾公里以外的高空雷閃或?qū)Φ乩组W擊有可能導致這些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)計算機 CPU 控制中心誤動或損壞，根據(jù)國外資料介紹 0.03 高斯的磁場強度可造成計算機誤動，2.4高斯即可使元件擊穿，造成永久損壞。第三章 天然氣調(diào)壓站全方位防雷3.1 天然氣調(diào)壓站防雷的必要性和豐達電廠“8.16”事件3.1.1天然氣調(diào)壓站防雷的必要性廣東大部分地區(qū)屬于丘陵地帶，位于強雷區(qū)，年雷暴日大于80d，這一地區(qū)的天然氣調(diào)壓站因此均面臨較大的雷擊風險。根據(jù)廣東地區(qū)類似管道工程的防雷情況可以看出，單一的、傳統(tǒng)的防雷設(shè)置方法保護功能不完善，有較大缺陷，導致頻繁的雷擊事故，給天然氣調(diào)壓站運行帶來高

12、風險。因此天然氣調(diào)壓站各層次、各系統(tǒng)的防雷措施之間應(yīng)形成有效配合，盡量做到全方位的防雷保護。3.1.2豐達電廠“8.16”事件2013年8月16日早上5時58分豐達電廠值班人員開啟“西二線”省管網(wǎng)供氣火警閥，準備啟動第一套機組，06時47分DCS控制系統(tǒng)報天然氣調(diào)壓站火警閥壓力高報警，火警閥自動關(guān)閉，同時現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)調(diào)壓站天然氣放散管（離廠區(qū)調(diào)壓站150米遠，屬于廠界外圍）頂部泄氣口有明火燃燒，明火于7時10分自動熄滅。（如圖1 調(diào)壓站天然氣放散管燒黑圖）事件造成了天然氣供氣中斷，機組啟動中斷。后經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)事件造成了2個控制卡件、7個壓力變送器和2個差壓變送器以及部分火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)備損毀，延時

13、并網(wǎng)4小時。經(jīng)現(xiàn)場檢查，2號天然氣粗濾進口管有較大的雷擊燒灼痕跡。（如圖2 雷擊燒灼痕跡）圖1 調(diào)壓站天然氣放散管被燒黑圖圖2 雷擊燒灼痕跡經(jīng)委托惠州防雷監(jiān)測所技術(shù)人員現(xiàn)場查看，判斷原因為豐達電廠調(diào)壓站受直擊雷影響，造成管道內(nèi)天氣然壓力急劇增大，放散閥動作；調(diào)壓站部分變送器受雷擊損壞；雷電過電壓隨調(diào)壓站線路侵入控制柜，造成卡件等損壞。3.2 天然氣調(diào)壓站全方位防雷所謂全方位防雷，根據(jù)IEC/TC 81將全方位防雷總結(jié)為D-B-S-E技術(shù)。即分流（Dividing）、均壓（Bonding）、接地（Earthing）和屏蔽（Shielding）四項技術(shù)的綜合。只要綜合考慮四項技術(shù)措施，嚴格按照防雷

14、接地規(guī)范，就可以達到理想的防護效果。IEC導則指出，防雷最終是通過等電位聯(lián)結(jié)實現(xiàn)的，等電位聯(lián)結(jié)的位置選擇不同防雷區(qū)域的界面上，而雷擊的能量通過接地系統(tǒng)引入大地。按照IEC 61312防雷分區(qū)概念可知，不同防雷區(qū)之間的電磁強度不同。除直擊區(qū)外，內(nèi)部防雷區(qū)因電磁衰減而與外部防雷區(qū)的雷擊電磁強度不一樣。因此，采取屏蔽措施，在一定程度上可以防止電磁脈沖的進入。穿越防雷區(qū)界面的線路是雷擊的主要通道，做好穿越防雷區(qū)線路上的防雷，是全方位防雷的重點。除了線路入侵和電磁感應(yīng)之外，雷電電磁脈沖進入內(nèi)部防雷區(qū)的渠道還有接地系統(tǒng)。當雷擊在地網(wǎng)附近，雷擊電流通過地線下地，地網(wǎng)瞬間的高電位可能通過接地線反擊設(shè)備，造成破

15、壞。由此可見，全方位的防雷不僅包括避雷針和電源避雷器，還包括屏蔽與接地等其他有助于減少電磁強度的措施。天然氣調(diào)壓站主要包括建筑物和戶外工藝管道（站場）。如圖3所示，典型的天然氣調(diào)壓站雷擊存在直擊雷A、傳導雷B和感應(yīng)雷C三種類型。按照雷電防護分區(qū)理論，戶外直擊雷主要發(fā)生在LPZ0區(qū)，傳導雷主要由LPZ0區(qū)產(chǎn)生并沿金屬線纜傳導到LPZn區(qū)，感應(yīng)雷主要當直擊雷和傳導雷發(fā)生后在室內(nèi)LPZn區(qū)感應(yīng)形成。圖3 典型天然氣調(diào)壓站防雷示意圖3.3 天然氣調(diào)壓站防雷措施3.3.1天然氣調(diào)壓站接地體建立接地裝置，合理利用周圍空間的自然接地體外，還應(yīng)敷設(shè)人工接地體，即以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)，并設(shè)置將自然接地體

16、和人工接地體分開的測量井，以便于接地裝置的測試。人工接地網(wǎng)的敷設(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定：（1）人工接地網(wǎng)的外緣應(yīng)閉合，外緣各角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于俊雅帶間距的一半；（2）接地網(wǎng)應(yīng)敷設(shè)水平均壓帶，按等間距或不等間距布置；（3）在接地網(wǎng)邊緣的人員走道處，應(yīng)在底下裝設(shè)兩條與接地網(wǎng)相連的均壓帶；（4）除臨時接地裝置外，接地裝置應(yīng)采用熱鍍鋅鋼材，水平敷設(shè)的可采用圓鋼和扁鋼，垂直敷設(shè)的可采用角鋼和鋼管。敷設(shè)比較嚴重地區(qū)的接地裝置，應(yīng)適當加大截面，或采用陰極保護等措施；（5）不得采用鋁導體作為接地體或接地線。當采用扁銅帶、銅絞線、銅棒、銅包鋼、銅包鋼絞線、鋼鍍銅、鉛包銅等材料作接地裝置時，連接應(yīng)符合規(guī)定

17、；（6）接地裝置的人工接地體，導體截面應(yīng)符合熱穩(wěn)定、均壓和機械強度的要求，同時應(yīng)考慮腐蝕的影響，地下應(yīng)采用直徑不小于10mm的圓鋼或6mm的銅棒，采用截面不小于100mm2、厚度不小于4mm的扁鋼或截面不小于30的銅排，地上應(yīng)采用直徑不小于8mm的圓鋼或4mm的銅棒，采用截面不小于100mm2、厚度不小于4mm的扁鋼或截面不小于10的銅排；（7）接地體頂面埋設(shè)深度應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。當無規(guī)定時。不宜小于0.6m。角鋼及鋼管接地體應(yīng)垂直配置。除接地體外，接地體引出線的垂直部分和接地裝置焊接部位應(yīng)作防腐處理；在作防腐處理前，表面必須除銹并去掉焊接處殘留的焊藥。  （8）垂直接地體的

18、間距不宜小于其長度的2倍。水平接地體的問距應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。當無設(shè)計規(guī)定時不宜小于5m；（9）接地體敷設(shè)完后的土溝其回填土內(nèi)不應(yīng)夾有石塊和建筑垃圾等；外取的土壤不得有較強的腐蝕性；在回填土時應(yīng)分層夯實；（10）接地體（線）的連接   A  接地體（線）的連接應(yīng)采用焊接，焊接必須牢固無虛焊。B  接地體（線）的焊接應(yīng)采用搭接焊，其搭接長度必須符合下列規(guī)定：  一、鋼為其寬度的2倍（且至少3個棱邊焊接）。  二、圓鋼為其直徑的6倍。  C 圓鋼與扁鋼連接時，其長度為圓鋼直徑的6倍。 

19、; D 扁納與鋼管、扁鋼與角鋼焊接時，為了連接可靠，除應(yīng)在其接觸部位兩側(cè)進行焊接外。并應(yīng)焊以由鋼帶彎成的弧形（或直角形）卡子或直接由鋼帶本身彎成弧形（或直角形）與鋼管（或角鋼）焊接。3.3.2 避雷針避雷針一般用于防止直擊雷，但安裝高度較高或者設(shè)置不當時，引雷的概率也相對較高，所以避雷針的設(shè)置應(yīng)慎重考慮。如天然氣站裝設(shè)避雷針，避雷針保護范圍符合規(guī)范要求，避雷針應(yīng)采用獨立地網(wǎng)，高度應(yīng)按照第二類防雷建筑物避雷針保護范圍計算經(jīng)嚴格測量，接地電阻應(yīng)符合規(guī)范要求，與現(xiàn)場調(diào)壓撬體、護欄等均接在同一接地體，此接地體通過鍍鋅扁鐵與距離較近的接地網(wǎng)相連。 避雷針（線、帶、網(wǎng)）的接地除應(yīng)符合本

20、章上述有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)遵守下列規(guī)定： （1）避雷針（帶）與引下線之間的連接應(yīng)采用焊接。  （2）避雷針（帶）的引下線及接地裝置使用的緊固件均應(yīng)使用鍍鋅制品。當采用沒有鍍鋅的地腳螺栓時，應(yīng)采取防腐措施。  （3）建筑物L的防雷設(shè)施采用多根引下線時，宜在各引下線距地面的1.51.8m處設(shè)置斷接卡，斷接卡應(yīng)加保護措施。  （4）裝有避雷針的金屬筒體，當其厚度不小于4mm時，可作避雷針的引下線。筒體底部應(yīng)有兩處與接地體對稱連接。  （5）獨立避雷針及其接地裝置與道路或建筑物的出入口等的距離應(yīng)大于3m。當小于3m時

21、，應(yīng)采取均壓措施或鋪設(shè)卵石或瀝青地面。  （6）獨立避雷針（線）應(yīng)設(shè)置獨立的集中接地裝置。當有困難時，該接地裝置可與接地網(wǎng)連接，但避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至35kV及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體的長度不得小于15m，獨立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)的地中距離不應(yīng)小于3m。  （7）配電裝置的架構(gòu)或屋頂上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接，并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置；建筑物上的避雷針或防雷金屬網(wǎng)應(yīng)和建筑物頂部的其他金屬物體連接成一個整體。  （8）裝有避雷針和避雷線的構(gòu)架上的照明燈電源線必須采用直埋于土壤中的帶金屬護層的電纜或穿入金屬

22、管的針線。電纜的金屬護層或金屬管必須接地，埋入土壤中的長度應(yīng)在10m以上，方可與配電裝置的接地網(wǎng)相連或與電源線、低壓配電裝置相連接。（9）發(fā)電廠和變電所的避雷線線檔內(nèi)不應(yīng)有接頭。  （10）避雷針（網(wǎng)、帶）及其接地裝置，應(yīng)采取自下而上的施工程序。首先安裝集中接地裝置，后安裝引下線，最后安裝接閃器。3.3.3 電源防雷天然氣調(diào)壓站的電源一般分為控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。電源的防雷措施主要是裝設(shè)SPD電涌保護器。一般來說，國內(nèi)工業(yè)行業(yè)一般采用TN-S的電源配電系統(tǒng)，電源SPD電涌保護器一般包括三級，其分級根據(jù)保護距離，連接導線的長度、被保護設(shè)備耐沖擊電壓額定值等因素確定。多級SPD

23、防護，主要目的是達到分級泄流，避免單級防護隨過大的雷擊電流而出現(xiàn)設(shè)備損壞概率增加和產(chǎn)生高殘壓。通過合理的多級泄流能量配合，保證SPD 有較長的使用壽命和設(shè)備電源端口的殘壓低于設(shè)備端口耐雷電沖擊電壓，確保設(shè)備安全。SPD 一般并聯(lián)安裝在各級配電柜（箱）開關(guān)之后的設(shè)備側(cè)，它與負載的大小無關(guān)。串聯(lián)型SPD 在設(shè)計時，必須考慮負載功率不能超過串聯(lián)型SPD 的額定功率，并留有一定的余量。連接要求：SPD各線端應(yīng)分別于電源線路的相線相連接，SPD的接地端與被保護設(shè)備接地端連接，且接地端與就近的環(huán)形接地母線或地網(wǎng)連接。SPD與被保護設(shè)備及接地端子（排）間連接的導線應(yīng)平直且盡可能短，長度不宜超過1m。第一級限

24、壓型或開關(guān)型的SPD連接銅導線截面積為10mm2，第二級限壓型SPD連接銅導線截面積為6mm2，第三級限壓型SPD連接銅導線截面積為4mm2。3.3.4 二次設(shè)備防雷二次設(shè)備負責對一次設(shè)備的監(jiān)視、測量、控制和保護作用。二次設(shè)備的雷電防護應(yīng)做到整體規(guī)劃、多級防護，從接地、屏蔽、等電位連接、限幅及隔離等方面來采取綜合防護措施。（1）接地要求A 控制室等機房的接地，宜采用一根或?qū)ΨQ布置（沿墻角對角線上2根或4根）的多根，且截面積不小于100mm2的銅排或鍍鋅扁鋼從地網(wǎng)可靠接至環(huán)形接地母線上；環(huán)形接地母線與主接地網(wǎng)端子可靠金屬連接；環(huán)形接地網(wǎng)母線一般采用截面不小于90 mm2的銅排。B 二次設(shè)備與一次

25、設(shè)備共用一個接地網(wǎng)，地網(wǎng)工頻接地電阻值不大于1；但根據(jù)土壤電阻率不同的地區(qū)，特別是高土壤電阻率地區(qū)，地網(wǎng)的工頻接地電阻值要求最大不大于5。C 二次設(shè)備所有屏柜內(nèi)應(yīng)設(shè)置專用接地銅排，截面積不小于75mm2的。屏柜內(nèi)各裝置信號地引線接至屏柜內(nèi)專用接地銅排上后，銅排上用一根不小于16mm2的銅線引出至室內(nèi)環(huán)形接地母線上。D 各種SPD的接地線就近引接至屏柜內(nèi)的接地銅排。屏柜內(nèi)設(shè)備的金屬外殼應(yīng)可靠接地，屏柜的門等活動部分應(yīng)和屏柜有良好的電氣連接。E 為減少干擾，接地線與信號線布局走向不宜平行布置。（2）屏蔽要求A 除電源線纜和接地線外，與二次設(shè)備相連的線纜應(yīng)采用屏蔽電纜；低頻信號電纜的屏蔽層在設(shè)備端單

26、端接地，高頻信號電纜屏蔽層至少兩端接地。B 對設(shè)備有較高屏蔽要求的，設(shè)備可采用金屬屏蔽機柜。（3）信號防護要求與天然氣調(diào)壓站設(shè)備相連的金屬信號線以及視頻電纜相連設(shè)備前段應(yīng)配置SPD。電子信息系統(tǒng)信號線路電涌保護器應(yīng)根據(jù)線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式和特性阻抗等參數(shù)，選擇插入損耗小、分布電容小、并與縱向平衡、近端串擾指標適配的SPD。裝設(shè)的SPD應(yīng)滿足一下要求：A 信號電平在5V以下的現(xiàn)場工業(yè)總線、網(wǎng)絡(luò)線等通信電纜，應(yīng)在設(shè)備處安裝具有信號線間和信號線對地保護模式的SPD。其線間標稱放電電流不小于20A（8/20s）、動作電壓不小于信號電平的1.5倍，殘壓不高于信號電平的2

27、.5倍；其線對地標稱放電電流不小于1kA（8/20s）的SPD，殘壓不高于信號電平的5倍。B 應(yīng)考慮程控交換機配線架處裝設(shè)SPD，要求：標稱放電電流不小于3kA，動作電壓應(yīng)大于程控交換機鈴流信號的峰值，3kA下殘壓應(yīng)不大于其直流工作電壓的5倍。C 場地中安裝的視頻等信號線應(yīng)在設(shè)備處安裝標稱放電電流不小于3kA（8/20s）的SPD，動作電壓不小于信號電平的1.5倍，5kA下殘壓不高于信號電平的5倍。D 室內(nèi)閉路電視信號線應(yīng)安裝標稱放電電流不小于3kA（8/20s）的SPD，動作電壓不小于信號電平的1.5倍，5kA下殘壓不高于信號電平的5倍。3.3.5 控制室防雷控制室（包括通訊間），應(yīng)考慮進行

28、六面屏蔽。雷電波在傳播過程中，會產(chǎn)生交變的磁場和電場，在通過具有良好接地的鐵磁材料制成的導電性能較好的屏蔽殼體時，其電磁場能量將得到屏蔽而衰減，磁場能量在通過磁場物質(zhì)中產(chǎn)生渦流而損耗，因此在控制室的六面作鋼板或網(wǎng)格屏蔽可使電磁場其強度將受到較大的衰耗（約3000倍至100000倍）從而起到將電磁波屏蔽（隔離）的作用。具體做法：采用30×40mm矩形金屬管依附屏蔽體鋼板內(nèi)壁焊接。在控制室吊頂內(nèi)、四周墻壁上（室內(nèi)）埋設(shè)中距500mm×500mm的龍骨，龍骨之間加扣不小于0.8mm厚的噴塑鋼板，地板改為防靜電全鋼活動地板，在地板下沿墻四周敷設(shè)一圈40*4mm紫銅均壓匯流排；所有金

29、屬構(gòu)件用10mm2多股銅導線連接成電氣通路。3.3.6 電纜的敷設(shè)和屏蔽（1）現(xiàn)場儀表的接線應(yīng)穿鋼管敷設(shè)，不應(yīng)采用絕緣材料管。鋼管與儀表間、鋼管之間、鋼管與電纜槽之間應(yīng)有良好的電氣連接。儀表電纜敷設(shè)采用穿管保護盒電纜槽匯線不但可以起到防護作用，也可起到良好的電磁防護作用。電磁防護應(yīng)注意重復(fù)接地和電氣接地的連續(xù)。鎧裝電纜可以不穿鋼管敷設(shè)。（2）儀表電纜槽應(yīng)采用鋼鐵材質(zhì)，其電磁場防護效果比其它常用材質(zhì)強，建議儀表電纜槽采用全封閉鋼板結(jié)構(gòu)。電纜槽槽體和所有的金屬部件實現(xiàn)電氣連續(xù)。（3）室外敷設(shè)的電纜可以根據(jù)現(xiàn)場情況埋地敷設(shè)。電纜在進入控制室錢應(yīng)采用穿鋼管的方式，并應(yīng)在鋼管兩端重復(fù)接地。鋼管的埋地長度

30、應(yīng)大于15m。（4）電纜與其它配電線路、金屬管道交叉敷設(shè)的間距大于0.3m；與之平行敷設(shè)的間距應(yīng)大于0.6m。電纜與避雷引下線交叉敷設(shè)的間距應(yīng)大于2m；與之平行敷設(shè)的間距應(yīng)大于3m。如現(xiàn)場工藝無法滿足距離要求時，應(yīng)對避雷引下線或電纜進行穿鋼管屏蔽，屏蔽鋼管應(yīng)在兩端接地。進入控制室的所有儀表信號電線、電纜集中在盡可能少的入口進線。（5）室外敷設(shè)的各種電纜（通信、信號和電源電纜），應(yīng)采用屏蔽電纜全場穿鋼管或封閉金屬電纜槽的方式敷設(shè)。當采用金屬鎧裝屏蔽電纜或采用互相絕緣的雙層屏蔽電纜時，可以不采用穿鋼管或全封閉金屬電纜槽的方式敷設(shè)。（6）電纜的鎧裝層、外屏蔽層與敷設(shè)電纜的金屬槽、金屬保護管等防護層需

31、實現(xiàn)電氣連通。外屏蔽層至少兩端接地，內(nèi)屏蔽層在一端接地。但采用鎧裝屏蔽電纜時，鎧裝金屬應(yīng)在兩端接地。信號后屏蔽電纜的內(nèi)屏蔽層接地應(yīng)采用單點接地的方法應(yīng)根據(jù)信號源和儀表的不同情況采用不同接法。（7）敷設(shè)電纜的鋼管、電纜槽兩端應(yīng)就近接地，但其長度大于20m時，應(yīng)進行多點重復(fù)接地，接點地件間距應(yīng)小于20m。（8）備用電纜不應(yīng)接地。電纜的備用芯不應(yīng)接地。3.3.7 天然氣調(diào)壓站管道等設(shè)備防雷（1）站場管道，場所存在有平行敷設(shè)的金屬管等金屬物，需做跨接處理；所有的金屬儀表均需做接地處理。（2）建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、剛屋架、剛窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物，均應(yīng)可靠接到

32、接地裝置上。（3）當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于 0.03時，連接處應(yīng)用金屬線跨接。對有不少于 5根螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕環(huán)境下，可不跨接。（4）等電位連接，為了使個裝置和設(shè)備之間的電位差達到大致相等的水平，將現(xiàn)場各種電氣、儀控設(shè)備的外殼全部通過共用地網(wǎng)連接，但雷電發(fā)生時在這些設(shè)備之間實現(xiàn)均勻，避免雷擊對設(shè)備的損害。第四章 存在問題分析及改進方法4.1天然氣調(diào)壓站防雷存在的問題目前天然氣調(diào)壓站的防雷設(shè)施基本上按照設(shè)計規(guī)范進行安裝，基本上覆蓋了需要設(shè)置防雷設(shè)施的區(qū)域。防雷是一項系統(tǒng)工程，并不是按照規(guī)范要求將所有的防雷措施疊加在一起就可以產(chǎn)生很好的作用，必須針對各項防雷措

33、施的合理配置和良好配合。結(jié)合廣東地區(qū)雷擊特點和相關(guān)行業(yè)的防雷經(jīng)驗，目前天然氣調(diào)壓站防雷措施還存在以下幾點需要引起注意：1）防雷設(shè)置的指導思想不是阻止雷擊的發(fā)生，二是消除雷擊形成的破壞和危害，就是說重點在于保護人員和設(shè)備的安全。2）確定弱點設(shè)備為重點保護對象，當雷電發(fā)生時，在雷電區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備、人員都存在危險，都有被雷擊的可能。區(qū)別在于人本身是不良導體，若是沒有站在高處或樹下，在防雷裝置的保護區(qū)域內(nèi)，人基本上是安全的。強電設(shè)備、金屬管道或閥門等裝置可以承受較高電壓，同時在防雷裝置的保護下，雷擊電流很快可以泄放，對設(shè)備不會造成損害，因此這些設(shè)備在正常防護下也是安全的。只有弱電設(shè)備，本身耐壓值較低

34、，十分敏感，而且弱電設(shè)備本身是站場運行控制的核心，所以保護弱電設(shè)備意義重大，需考慮更嚴密的防雷措施。3）樹立整體電場、磁場的認識。當雷電發(fā)生時，首先是雷云和大地之間形成一個強大電場，雷電流泄放過程中，同時形成一個強大的磁場。天然氣調(diào)壓站的所有設(shè)備。人員，無論是地上地下。戶外戶內(nèi)，都出于這個電場和磁場的空間內(nèi)，只是不同區(qū)域的電場和磁場強度不同而已。所以在進行防雷裝置配備時，除了按照規(guī)范配置相應(yīng)的防雷設(shè)施外，還要考慮整體電場和磁場的理論分析相應(yīng)的防雷裝置是否恰當。4）接地和等電位聯(lián)結(jié)無斷點，整體連貫導通。天然氣調(diào)壓站的接地是一個大接地系統(tǒng)概念，包括防雷接地、防靜電接地、系統(tǒng)接地和二次重復(fù)接地等多種

35、接地形式。當雷擊發(fā)生后，雷電流對不同接地沒有選擇，可以通過任何一種接地將雷電流導入大地。此時，如果不同接地之間存在斷點，可能由于電壓不均衡發(fā)生二次雷擊。關(guān)于接地，關(guān)鍵的問題是整個站場的接地要全部均壓，形成等電位，才能保證在雷擊是雷電流泄放過程中的安全。4.2 全方位防雷改進方法天然氣調(diào)壓站在設(shè)計階段設(shè)置的防雷措施符合了國家規(guī)范標準的要求，理論上應(yīng)具有較好的防雷效果。作為處于強雷區(qū)的天然站場，還存在一些需要特別強化的防雷問題。經(jīng)過歸納，主要有如下幾點。4.2.1信息系統(tǒng)的電磁屏蔽由于信息系統(tǒng)相對管道運行安全的重要地位，且易受雷擊的危害，因此是防雷的重點。信息系統(tǒng)防雷最關(guān)鍵的一點是電磁屏蔽，主要包

36、括設(shè)備屏蔽和線路屏蔽。1) 信息系統(tǒng)設(shè)備屏蔽包括建筑物自身的屏蔽功能和人工設(shè)置金屬格柵屏蔽。信息系統(tǒng)機柜等設(shè)備安裝在室內(nèi)，利用建筑物內(nèi)鋼筋可靠焊接，形成一定的具有電磁屏蔽的金屬籠; 同時在重點房間機柜間和控制室墻面裝設(shè)金屬格柵，形成人工屏蔽網(wǎng)。建筑物本體鋼筋網(wǎng)和人工設(shè)置的金屬格柵屏蔽網(wǎng)都要與建筑物基礎(chǔ)接地網(wǎng)可靠連接，形成雷電流泄放通路。這兩個措施都是為了最大限度的降低房間內(nèi)的磁場強度，使設(shè)備得到保護。2) 線路屏蔽包括對入戶的金屬管道、通信線路和電子線纜入口的屏蔽，各種線纜均要采用屏蔽措施。這是因為線纜在進入屏蔽室時，都要在屏蔽體的輸入處開孔。當雷電流沿建筑物引下線接地體傳輸時，會產(chǎn)生電位抬高

37、，而建筑物屏蔽體與其等電位聯(lián)結(jié)，處在高電位，與輸電線路之間會產(chǎn)生電位差，若未很好的屏蔽，就會出現(xiàn)反擊，使這些線路中產(chǎn)生高電壓，損壞設(shè)備。對金屬管道、通信線路和電子線纜的屏蔽，常采用金屬絲編織網(wǎng)，金屬軟、硬導管和橋架等。4.2.2 避雷針的設(shè)置防直擊雷的方式主要有避雷網(wǎng)、避雷帶和避雷針。這些防雷設(shè)施主要是防直擊雷，但當設(shè)置不當時，也可能會起到引雷的作用，導致危害的發(fā)生。避雷網(wǎng)、避雷帶由于保護范圍小，相對周邊環(huán)境來說安裝高度也較低，引雷概率較小。而避雷針由于安裝高度高，保護范圍大，引雷概率較高。目前，業(yè)界多數(shù)經(jīng)驗認為盡量不設(shè)置獨立避雷針，減少引雷風險。4.2.3 施工時接地可靠關(guān)于接地重點要強調(diào)的是施工質(zhì)量。一般來說整個接地的設(shè)計是全面的，各種形式的接地和各個設(shè)備的接地都很完善。根據(jù)以往工程的雷擊事件的調(diào)查結(jié)果看，大約有超過一半的雷擊事故是由于接地效果不好，雷電流泄放通道不導通造成的。因此在施工過程中應(yīng)嚴格按照圖紙要求，對每個接地點做到可靠連接，接地施工完成后要逐點進行測試，確保導通和滿足接地電阻要求。4.2.4跨接和等電位聯(lián)結(jié)均壓是防止二次雷擊災(zāi)害的有效手段，應(yīng)重點關(guān)注。特別是站場內(nèi)管線上的各種