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1、天然气场站防雷防静电系统设计2014-8-5分享到：QQ空间新浪微博开心网人人网摘 要：指明了天然气各类场站设计过程中防雷接地系统的重要性， 详细论述了防雷接地系统的常规做法；分析了天然气各类场站设计过程中 罩棚防雷、气化器防雷、断接卡安装、绝缘接头防护、接地电阻取值等普 遍存在的问题，并对此提出了一些解决措施。关键词：天然气场站 防雷 防静电 绝缘接头 接地电阻Lightning Protection and Anti-Static SystemDesign of all Kinds of Natural Gas TerminalAbstract：The article points out
2、 the importance of lightning protection grounding system in the design of all kinds of natural gas terminalThe article details the general practice of the lightning protection grounding system in detailThis article analyzes the the lightning protection ofhe tent，the lightning prnteetion of the Gasif
3、ication，the installation of the breakout card, the protection of the insulation ioirlt。 the value of the grounding resistance and other problems existing generally in the design of all kinds of natural gas terminalKeywords：natural gas terminal l ightning protect ion ant i-stat ic, insulation joint g
4、rounding resistance1 引言 天然气是一种世界公认的经济环保、安全高效的绿色能源，大力发展 天然气事业，对于优化能源结构、推进节能减排、保障改善民生、促进社 会可持续发展具有重要意义。近年来，随着我国“西气东输”项目的展开、 海上天然气登陆和沿海地区 LNG 进口，中国天然气行业发展已进入快车道， 各种天然气场站如雨后春笋般不断兴起。因为天然气场站属于易燃易爆的 场合，一旦发生雷击事故极易发生人员伤亡与重大经济损失，所以必须做 好各类天然气场站的防雷防静电工作。以下作者就天然气场站的防雷防静 电系统设计常见问题与大家做一些探讨与交流。2 防直击雷根据建筑物防雷设计规范GB50
5、0572010规定，加气站、门站、 调压站内的工艺罩棚、压缩机间等工艺构筑物均属于2 类防雷建筑物，站 内的站房、辅房属于3类防雷建筑物。在压缩机间犀面上用中1 2 热镀锌 圆钢敷设不大于10mX10m或12mX8m的避雷网格，四角做接闪短杆。工 艺罩棚一般为双层彩钢板屋面，中间为阻燃物，很多设计员认为即使罩棚 遭受雷击，只要彩钢板厚度大于0.5mm，闪电只会击坏罩棚而不会危及罩 棚下的工艺装置和人员的安全，所以直接利用罩棚作接闪器。但这种思路 却忽略了对罩棚本身的防护，罩棚顶部被击坏后维修比较困难，并且罩棚 被击坏后雨水渗入会对罩棚的钢结构造成腐蚀，缩短罩棚的使用寿命。所以在罩棚顶部也应用1
6、2热镀锌圆钢布置成不大于lOmXIOm或12mX 8m 的避雷网格，并在四角做接闪短杆。LNG场站中LNG储罐的壁厚大于10mm，即使遭受雷击也不会被击穿， 一般将 LNG 储罐本体直接作为接闪器。气化器和增压器管道壁厚不大于 4.0mm，有可能被闪电击穿而发生爆炸事故，所以必须对场站内的气化器 和增压器做好防雷措施。气化器和增压器的防雷有两种方法，一种是采用 避雷塔对站区内的所有工艺装置进行整体的防护，另外一种是在气化器和 增压器上单独设置小型避雷针或避雷带。因为LNG场站一般比较大，所以 若采用避雷塔，则避雷塔的高度必须非常高，基础也非常大，在进行总平 面图设计时必须考虑避雷塔的影响。避雷
7、塔在竣工验收及以后的运行过程 中均需要当地的气象防雷部门进行专门检测，而且避雷塔的造价及运行维 护成本均非常高，所以采用避雷塔会给设计、施工、运行维护都带来许多 的不便，不推荐采用。当在气化器及增压器上设置小型的避雷针或避雷带 时需要特别注意，因为气化器和增压器都属于内含危险物质的特种设备， 为避免现场施工对没备造成损坏，也便于发生事故后的责任划分，一般要 求气化器和增压器厂家在工厂内将小型避雷针或避雷带及其引下线安装 完成，现场施工只负责接地，所以电气设计人员在甲方进行设备采购阶段 时就应该与甲方进行详细的沟通说明。仙-ICniiii k 4rimi既 i f ul iH -4 h 11 m
8、 K 4應樓地和l:I -mm殆;网战悴树距1血论待刪怦时闽删殆武件:问即丄血圉1令北器*增压齬顶部妥裳遐雷网示意图新版建筑物防雷设计规范GB500572010 5. 2. 6条和新版建 筑物防雷工程施工与质量验收规范 GB506012010 512 条对避雷带 和专设引下线的支架高度做了明确的规定，要求避雷带及专设引下线固定 支架的高度不宜小于150mm。但常规做法及建筑物防雷设施安装99（07）D501-l均要求支架高度为100mm,与现行规范不符，设计及施工时 应特别注意改正。屋面避雷带及接闪短杆均与建筑物钢筋混凝土立柱内主筋相焊接，钢 筋混凝土立柱内（两根不少于016）主钢筋做引下线（
9、引下线采用绑扎连 接），与接地网作可靠电气连接。作引下线的立柱应沿建筑物四周均匀布 置，间距不得大于18m。很多设计员存距地面0.3m0.5m的立柱上设断 接卡与站内的人工接地网相连接，但压缩机间、工艺罩棚立柱周围都处于 防爆区，在防爆区内直接设置断接卡存在很大的安全隐患，所以防爆区内 引下线断接卡应采用防爆接线盒安装，并用防爆胶泥密封，或者是设置在 地面上，用干沙填实。尤其是LNG场站更需注意，因为LNG泄漏后迅速气 化而形成的低温气体比重较大，会聚集在地面附近，遇到断接卡放电时极 易发生爆炸。3 防感应雷天然气场站内所有金属体均应就近接于接地装置上，架空和直接埋地 的金属管道在进出建筑物处
10、应就近与防雷接地装置相连。天然气场站内各 种工艺设备必须通过断接卡与接地系统可靠双相连，所有放散管均加设阻 火器后通过断接卡与接地系统可靠进行双连接。站区平行敷设的管道、构 架和电缆金属外皮等长金属物，平行间距小于0.1m时应采用金属线跨接, 跨接点间距30m，交叉净距小于0.1m时交叉处也应跨接。电缆穿钢管部 分，钢管要两端接地；电缆的铠装金属外皮要两端接地；信号电缆的屏蔽 层在仪表间或控制室内单端接地。图2防埠区断整卡寰黑大样图建筑物防雷设计规范GB500572010规定：“当长金属物的弯头、 阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.030时,连接处应用金属线跨接。 对有不少于 5 根螺栓连
11、接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。”但施 工现场对阀门、法兰的过度电阻很难准确测量，规范也未对“非腐蚀环境” 给出确切的定义，存在较大的分歧，所以在设计时可要求站内所有的阀门、 法兰连接处均采用铜编织带进行跨接。工艺专业一般都在加气站、门站、调压站等场站的进出站管道上设有 绝缘接头。绝缘接头的功能主要有两个，一是将阴极保护电流限制在站外 管道上，防止阴极保护电流通过站内工艺装置的接地系统流失，二是将站 内设备的杂散电流隔绝在站内，防止杂散电流流到站外长输管道或者城市 管网上造成杂散电流干扰腐蚀。但绝缘接头只能作为隔绝管道阴极保护电 流及站内杂散电流用，而不能作为过电压的安全防护措施用，站内
12、及管道 上因雷击产生的高电压、站内设备故障产生的高电压、管道上因气流摩擦 而产生的静电、长输管道的感应过电压等都会将绝缘接头损坏。绝缘接头 一旦损坏就会对长输管道或者城市管网的阴极保护系统造成严重影响，甚 至使阴极保护系统失效，所以必须为绝缘接头添加防护措施。绝缘接头的 防护装置主要有避雷器、电解接地电池、极化电池及二极管保护器，目前 应用最广泛的是接地电池。接地电池是用来提供一个低电阻通道，排放强 电电涌但不泄漏阴极保护直流电流的一种装置，通常采用锌材料制作 1。雋试粧接找盒屁行也地电血:|就柯;一挂法迫创试加4 按佯接地电池- 搖螯吃电戦X在各级配电柜箱及信息系统线路上安装相应级别的电涌保
13、护器(SPD),以把雷电流及电气系统故障电流尽可能地泄入大地，保护用电设 备的安全。为使SPD安装处呈现的最大电涌电压足够低，SPD两端的引线 应做到最短(两端引线总长度不宜大于0.5m),并且要避免形成过大环路, 以获得最佳保护效果。当引线较长而产生的引线寄生感应电压较大时，可 采用图4中(c)、(d)的接线，以转移和补偿引线的寄生电感，从而改善保 护电路的性能2。rI!I.I左为引线电感的啪线总丘庞直小!I.5r, I開4 &PD连按即线的翻1向匚II之间的电唯亠叩I帕即沁|；1和1,2产叫:的也-刈中购*屯涌电14 接地天然气场站内低压配电系统的接地型式统一采用TN-S系统，PE线与 N
14、线分开设置。接地装置埋深要大于lm,埋设的水平接地体采用40mmX 4mm的镀锌扁钢，垂直接地体采用50mmX5mm的镀锌角钢，垂直接地的埋 设间距为 5m。液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范NB/T10012011第8.2.3 条规定：“站内建筑物防雷装置的接地、静电接地、电气和电子信息系统 等接地应共用接地装置，其接地电阻不应大于40。”老板规范汽车加 油加气站设计与施工规范 GB50 1562002 (2006年版)第1022条规 定：“加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护 接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于40。” 但新版的汽车加油加气
15、站设计与施工规范GB501562012第10. 2. 2 条规定：“防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信 息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻应按其中接地电阻值要求 最小的接地电阻值确定。”虽然液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范 NBTl0012011 对站内的整体接地电阻做了比较明确的规定，但汽车 加油加气站设计与施工规范GB501562012的级别更高、要求也更严格， 所以加油加气站的接地电阻应该以后者的要求为准。在各种接地中防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地和保护接 地规范规定的比较明确，防雷接地电阻值一般不大于 100，防静电接地电 阻值不大于 300
16、，电气设备的工作接地和保护接地不大于 40，但对信息 系统接地电阻值规范规定的不是十分明确。电子信息系统机房设计规范GB501742008第8. 4. 2条规定： “保护性接地和功能性接地宜共用一组接地装置，其接地电阻应按其中最 小值确定。建筑物电子信息系统防雷技术规范GB503432004第5.2.5 条规定：“防雷接地应与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共 用一组接地装置，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值 确定。”石油化工仪表接地设计规范SH/T 30812003第7. 3条规 定：“仪表及控制系统的接地电阻为工频接地电阻，不应大于40。”仪 表系统接地设计规定HG/T205132000第6. 0.
