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1、,城镇燃气防雷技术规范,萝岗区气象局陈 潇,Technical specifications for lightning protection of city gas,2013.3.25,提纲,一、规范出台背景二、雷电形成机理和破坏形式三、案例分析四、规范条文讲解,1984 年8月，重庆市渝中区上清寺红球坝附近发生埋地燃气供气管道被雷电击穿的雷害事故,造成燃气供气中断 。,1989年8月12日，山东黄岛油库因雷击感应火花发生特大火灾爆炸事故，造成直接经济损失3540万元。在救火过程中10辆消防车被烧毁，有19人牺牲、100多少受伤，其中公安消防人员牺牲14人，负伤85人。这样巨大的经济损失和人
2、员伤亡，共和国成立以来在石油储运系统尚属首次。,黄岛油库遭雷击起火爆炸现场,李鹏总理亲临黄岛火灾现场，指挥灭火,1999年4月23日，永川市跳蹬河农贸市场商住楼发生雷击事故，因雷电波入侵造成家电毁坏。由于天然气管道敷设在屋面，造成雷击天然气调压箱爆炸燃烧，封锁了道路，引起住户恐慌，72 家住户联名向永川市人民政府、永川市人大上告的社会事件发生 。,2001年7月和8月，重庆大学水电中心A区配气站2次遭雷击，击坏计量设备，直接经济损失3万元，间接经济损失10万元。 2001年7月11日下午，北京市工体东路一号楼遭雷击，造成整座楼掉闸停电，击坏十余户电视机高频头，有几人看到了一火球从楼顶晃过，其中
3、有一住户由于雷击使煤气表底冒出有一、二尺长的火苗，把闸门关了，火才熄灭，由于及时发现，未造成更大的损失。 2002年7月21日，重庆市巴南区大雨倾盆，突然“咔嚓”一声闪电后，位于巴南区李家沱的重庆市电信局宿舍楼的调压箱发生火花，据分析是由于调压箱与供气管道未形成等电位，雷击感应产生火花放电。 2002年10月16日，开县采输气作业区东64#井遭雷击，损坏电子设备29台。,2004年5月29日晚7时45分, 四川泸州市纳溪区一居民楼下发生一起因天然气沿管道裂隙泄漏，遇雷击后点燃气体产生爆炸事故，造成5人死亡,1人重伤,34人轻伤。此次爆炸事故造成永宁路社区数千居民停水停电、河西片区上万居民停气。
4、 2005年6月26日晚，北京市昌平区某宾馆遭雷击，造成锅炉房燃气自控系统、泵房自控系统及安防监控红外探头多支损坏，直接经济损失约5万元。 2007年4月1日，合肥市大雨滂沱、雷电交加，位于肥东的合肥天然气总站电路被雷电击中，造成生产瘫痪，无法生产压缩天然气。 2008年7月，南宁市某燃气公司遭受雷击，主控室的PLC控制系统、空混系统（液化气）、仪表控制盘、现场泄漏报警系统失灵；热值仪、原力变送器、仪表盘、报警器损坏，此次雷灾造成的直接经济损失约20万元。,2009年8月4日上午，位于石家庄市西兆通镇南石家庄村的村民自建一临街房屋遭雷击突然倒塌，倒塌房屋为临街一排砖混结构村民自建二层房屋，房屋
5、临街敞开，主体已完工，尚未安装门窗。事故共造成20人被埋，其中17人死亡，3人受伤。,2009年8月17日下午，云南昭通市镇雄县五德镇的五德大桥附近发生一起特大雷击事故，10名筑路工人刚把一组炸药在山上埋好准备撤退时，天上忽然划过一道闪电，在雷声响起时，刚填埋在工地上的炸药爆炸了，10名筑路工人中9人失踪，1人受伤。,雷电是发生在大气层中同时具有声、光、电现象的物理过程，通常是指带电的云层对大地之间的放电现象。这个放电的过程会产生强烈的闪电和巨大的声响，即是人们常说的“电闪雷鸣”。,雷电形成机理,全球闪电分布,（每年约有10亿次雷暴发生，每秒钟的地闪就有30-100次。如森林火灾有50%以上是
6、由雷电引发）,每年夏季、都是雷电活动最活跃的季节，人们往往将夏季称为“雷雨季节”。这是因为夏季空气温暖湿润，由于热力作用、动力作用或者地形作用，使暖湿空气抬升而发展成为对流旺盛的“雷雨云”，人们常用“乌云滚滚”来形容它。,典型的雷雨云内部，其上半部带正电荷，下半部带负电荷，当正负电荷积累到一定程度时，就击穿空气，释放大量能量，形成雷电，出现电闪雷鸣。,在闪电的极短时间内，狭窄闪电通道上要释放巨大的电能形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，这就是雷声或说“打雷”。,雷电在造福人类（产生臭氧、增加氮肥、清新空气）的同时，也带来了雷电灾害。随着我国社会经济的快速发展，特别是进入信息时代
7、以来，雷电灾害所造成的经济损失和社会影响越来越大，防御雷电灾害已受到广大人民群众、各行各业乃至各级政府的高度关注。,雷电直接击在地面物体或人员身上，雷电产生的高电压、大电流及热效应、机械效应、电磁感应等，使被击物体或人员遭到损害，造成雷电灾害。,1、直接雷击危害,雷电击在地面目标物附近，由于雷电电磁脉冲产生的高电压、大电流通过电源线路、通信线路传输到目标物内，使目标物内部的电子电器设备甚至人员遭到损害。或者由于地电位反击，对人员造成伤害。,2、间接雷击危害,对地面目标物而言，如果地面目标物高度不同，则孤立的、突出的、高大的建筑物或树木易遭雷击；如果地面目标物高度相同，则导电良好的金属物体易遭雷
8、击。,3、雷击特点,突出地面越高的物体越易遭雷击。,对地面而言，土壤电阻率较小、潮湿、开阔、水面或水陆交界处，地下有金属矿产等地，易遭雷击。,燃气系统的雷电危害方式,a.直击雷危害 对于架空或埋地的燃气管道和其他设施遭受直接雷电袭击，闪电中的电压高达几万伏乃至十亿伏，及易导致管道被击穿而引起危害，同时产生的机械效应或热效应，使燃气产生燃烧或爆炸伤人的事故。,直击雷的危害 一、雷电流的热效应 在雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，由于雷电流幅值高达数十至数百千安，其热效应可以在雷击点局部范围内产生高达600010000C，甚至更高的温度，能够使金属熔化，树木、草堆引燃；当雷电波侵入
9、建筑物内低压供配电线路时，可以将线路熔断。这些由雷电流的巨大能量使被击物体燃烧或金属材料熔化的现象都属于典型的雷电流的热效应破坏作用，如果防护不当，就会造成灾害。,埋地燃气管道直击雷灾害事故,1984 年，渝中区上清寺红球坝附近发生埋地燃气供气管道被雷电击穿的雷害事故；,雷击烧毁树木,永川市跳蹬河农贸市场商住楼燃气管道雷击事故,1999年4 月23 日，永川市跳蹬河农贸市场商住楼由于天然气管道敷设在屋面成为接闪器，造成了雷击导致天然气调压箱爆炸燃烧，封锁通道，引起住户恐慌，72 家住户联名向永川市人民政府、永川市人大上告的社会事件发生；,雷击电流热效应使设备烧损的事例,二、雷电流的机械效应与冲
10、击波效应,雷电的直接破坏作用除了热效应外，还有机械效应和冲击波。在雷云对地放电时，这两种效应与热效应一样，均能对地面被击物体造成严重损害。但从危害的方式来看，两者有所不同，前者是产生电动力和内压力，后者则是产生冲击波。下面将讨论机械效应与冲击波效应的产生机理及其破坏作用。,在发生雷击时，雷电的机械效应所产生的破坏作用主要表现为两种形式： 一是雷电流流过金属物体时产生 的电动力； 二是雷电流注入树木或建筑构件 时在它们内部产生的内压力。,1、机械效应,由电磁学可知，在载流导体周围的空间存在着磁场，而在磁场中的载流导体又会受到电磁力的作用。由图可见，当 i1与i2同向，在电动力作用下，两根导体之间
11、将相互吸引，有靠拢的趋势。同理，如果i1与i2 反向，则两根导体在电动力的作用下就会相互排斥，有分离的趋势。因此，在雷电流的作用下，载流导体就有可能会变形，甚至会被折断。,图 两根平行导体之 间的电动力作用,另外，对于同一根载有雷电流的弯曲导体或金属个构件，如右图所示，其中AP段的电流i所产生的磁场可使PB段受到电动力的作用，同样PB段电流i所产生的磁场也会使AP段受到电动力的作用，当这种电动力足够大时，就可能会使导体或构件受到破坏。由安培定律可知，凡含有拐弯部分的载流导体或金属构件，其拐弯部分都将受到电动力的作用，拐弯处的夹角越小，受到的电动力就越大。所以当拐弯夹角为锐角时，所受到的电动力相
12、对较大；而当拐弯处的夹角为钝角时，所受到的电动力相对较小。,图 载有雷电流的弯曲导 体受力示意图,因此，在防雷设计与施工中，避雷引下线的走线方式应尽可能走直线路径，在必须拐弯的情况下，应采取钝角并带圆弧向下走线，而应避免采用锐角或绕直角向下走线。当避雷引下线非要走锐角路径不可时，应在线路的锐角拐弯处采取牢固的机械固定措施，以防被电动力拉动。,在被击物体内部产生内压力是雷电流机械效应破坏作用的另一种表现形式。由于雷电流幅值很高，且作用时间又很短，当雷击于树木或建筑构件时，在它们的内部将瞬时地产生大量热量。在短时间内热量来不及散发出去，以致使这些内部的水分被大量蒸发成水蒸气，并迅速膨胀，产生巨大的
13、内压力。这种内压力是一种爆炸力，能够使被击树木劈裂和使建筑构件崩塌。有关这类现象，国内外均时有报道，下图为典型的实例。,树木被雷击而折断,树木劈裂和建筑物的崩塌,在雷云对地放电过程中的回击阶段，放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和，通道中瞬时温度非常高，这使得通道周围的空气急剧膨胀，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严重压缩，在冲击波波前到达的地方，空气的密度、气压和温度都会突然增大，产生剧烈振动，这种冲击波与爆炸时产生的冲击波是类似的，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破坏或伤害。冲击波向外传播的速度远大于声速，但很快就会衰减，转化为声波，于是人
14、们就能够听到雷鸣声。冲击波的强度与回击时雷电流的大小有关，其破坏作用与波阵面气压和环境大气压有关。,2、冲击波效应,b.雷击电磁脉冲危害 雷云在起电、移动和先导放电的过程中，对燃气供气管道和设施产生静电感应，使之产生异号静电位，一旦雷云对地放电管道中的束缚电荷成为自由电荷，以冲击波的形式对称地向管道两端移动，电荷移动所形成的电流为雷电感应电压。雷电闪击时，将在空间产生强大瞬变电磁场，处于临近的管道、燃气设备及燃气器具作切割磁力线运动，在电气接触不良和开口处哪怕仅有1mm间隙时，也会产生电火花而引爆可燃气体。,燃气系统的雷电危害方式,防雷装置附近开口环路感应电压示意图,雷击电磁脉冲的危害,在各种
15、架空线路和金属屋面上，同样会因雷云对地放电而产生静电感应电荷。,架空线路和金属屋面静电感应,当雷云下行负先导向地面发展时，先导通道携带的负电荷将在最靠近其前端的一段导线上感应出正电荷，在先导尚未到达地面，即回击尚未发生时，这些正电荷将受到先导通道中负电荷的束缚，成为不能自由运动的束缚电荷。而此时导线上与正束缚电荷相应的负电荷则被排斥向两侧运动，经线路的泄漏电导和电网的中性点进入大地。,电磁感应,当建筑物遭受雷击时，雷电流将沿建筑物防雷装置（钢筋或其他金属结构）中各分支导体流入大地。沿分支导体流动的雷电流将在建筑物内部空间产生暂态脉冲磁场，脉冲磁场交链不同空间位置上的导体回路，就会在这些回路中感
16、应出过电压和过电流，它们常会使得感应回路端接的电子设备受到损坏，如图所示。,图 回路感应过电压损坏端接电子设备,李家沱宿舍楼静电火花事故,2002 年，中国电信重庆分公司李家沱宿舍楼因雷击导致调压箱附近静电感应发生火花。,案例分析,雷电灾害案例是人们用鲜血、生命和巨大的物质财富损失为代价留给后人的宝贵财富，是防雷安全管理的警示录、活教材。,雷电灾害事故的发生主要由四大要因 人的不安全行为和动作; 技术客观的隐患和欠缺; 生产环境的不良; 管理的不善，不遵守规章制度，有章不循，有法不依.,气候背景的特殊性；需要防护雷电危害的对象不断增加； 单位不重视，防雷安全意识淡薄，导致“该装的不装，该测的不测，该改的不改，该维护的不维护”； 防雷工程设计、施工、监理已是一门应用众多防雷理论的高新技术，从而导致了一些建设项目防雷设施先天不足。,雷电灾害原因,
