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摘 要:雷电对天然气输气站的危害是多方面的,随着弱电系统广泛用于工艺设备的控制、仪表、通信设施,雷电暂态过电压和雷击电磁脉冲对输气站安全运行存在一定程度的危险,加之天然气易燃易爆特性,因而雷电防护相对分输气站来说尤其重要。
关键词:雷电暂态过电压 雷击电磁脉冲 输气站 防雷
中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0108-01
天然气分输站地处空旷地带,周围无高大建筑物,加之天然气属易燃易爆气体,因此防雷安全检测更显重要。中石油北京天然气输气分站有藁城、鹿泉、任丘、安平。
1 输气分站简介
1.1 站房控制室
屋顶有接闪带、接闪杆、卫星天线。室内机房有电源机柜、控制柜、网络柜、计量柜、调压柜、通讯柜、火警控制柜。
1.2 工艺装置区
有金属灯杆、静电柱、监控摄像杆、防爆型分配电箱、控制箱、调压箱;各种阀门、分离器、过滤器、压力变速器;各种仪表、可燃气体报警仪等。
1.3 水套炉区主要设备
水套炉为金属设备,有金属烟囱,高12m,金属外皮包裹(注意金属外皮接地情况)。
1.4 放空区
金属放空管,高约20m;减压阀、金属穿线管。
2 防雷类别
工艺装置区、放空区为易燃易爆,一类,其他二类[1]。
3 雷电电涌过电压的危害
输气站附近发生雷击或输气站设备直接受到雷击(金属高杆灯可以防直击雷,但也可将雷击电磁脉冲引向附近金属体,增加了附近金属体遭受感应雷的危害几率),由雷电流产生的暂态高电位和雷击电磁脉冲能够通过传导,耦合,感应侵入工艺设备,在其电气和控制系统中产生暂态过电压,造成电子设备、仪器、仪表损坏,进而影响输气安全运行,这种暂态过电压即电涌过电压。危害分为:①工艺设备直接受到雷击引起电气和控制系统中某些部位的电位急剧升高,导致对电子仪器仪表等设备的反击。②雷击在电源线路上感应过电压并沿电源线路侵入设备如仪器仪表、电动阀门。③雷击在信号线路上感应出过电压并沿信号线路侵入控制设备。④雷击电磁脉冲在空间直接辐射到工艺区电子控制设备。
以上的第①和第④项可以通过接地、屏蔽、等电位的措施较易实现阻止雷电危害的发生,对于第②和第③项雷电产生的危害也是防雷工作应该加以重视的,是雷电防御的重点。
4 直击雷防护
4.1 接闪器和引下线
工艺装置区有直击雷防护,分布工艺区周围有金属灯杆、监控摄像杆、可以用来作为接闪器;工艺装置区内露天布置的天然气钢制密闭设备、容器等,顶板厚度均大于4mm,依据《输气管道工程设计规范》GB50251-2003第9.1.7条,设备本身可用作为接闪器和引下线。放空区有金属放空管作为接闪器和引下线。水套炉区有金属烟囱和罐体作为接闪器和引下线。
站区控制室屋顶有卫星天线,设有接闪杆,屋顶接闪杆与屋顶接闪带相连;接闪带沿女儿墙四周明敷,固定支架高度是15mm,间距1m;屋面设有接闪网格,网格尺寸为20m×20m。材料用?10圆钢,并做了防腐处理;接闪器的安装布置符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的第4.3.1条的规定;接闪器的支架固定符合《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010第5.1.2条的规定。接闪器的钢材焊接符合《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010第4.1.2条的规定。站房附属区一层建筑屋顶设有接闪带,室内有总配电设备,锅炉烟囱接地良好≤10Ω。
检测发现,站区放空管无防直击雷措施,一旦闪击,后果严重;监控探头无防直击雷措施,易遭雷击损坏;水套炉区烟囱外皮阻值偏大,泄放防雷电流受阻,存在雷击风险。整改建议:监控探头、宜将放空区内的金属管安装接闪杆,并保护到管口上方。
4.2 接地装置
工艺区、水套炉区、放空区均采用地面-0.8m以下敷设40mm×4mm热镀锌扁钢形成环形人工接地体;高杆灯接地为独立接地,且距工艺装置区内的设备接地系统3米以上;监控杆接地和工艺区设备组成共用接地;水套炉区配电箱、工艺区配电箱、控制箱、各种阀门、各种仪表等预留40mm×4mm或25mm×4mm镀锌扁钢,各区内大件金属设备如阀门、罐体、各种工艺设备等均设有最少两点接地扁钢。站房控制室的接地是以建筑物基础钢筋等自然接地体为接地装置。其配电系统工作地、保护地、防雷地和机房静电地、屏蔽地组成共用接地系统。
4.3 等电位联结
各种仪表金属外壳均用2.5mm2的红黄铜线就近与埋地排相连。站房控制室内的各种机柜均用6mm2铜线连接到接地母排上。检测发现,只有水套炉区烟囱外皮接地不良。整改意见:做好等电位联结。
5 雷击电磁脉冲
雷击在电源线路上感应出电涌过电压,并沿电源线路侵入设备如仪器、仪表、电动阀门、站房控室内配电系统和机柜;雷击在信号线路上感应出过电压并沿信号线路侵入控制设备、通信设备、监控设备。
5.1 线路屏蔽、等电位联结、接地
工艺装置区内设备上的配电线路,均已采用金属铠装电缆且两端也都有良好的接地,阻值符合规范要求,并在防雷分区界面处做了等电位联结。但是由于工艺区配电箱暴露在室外,其配电箱应加装SPD。
5.2 安装电涌保护器
站房控制室机房属乙级安全防范系统,根据其重要性和使用性质确定为:雷电电磁脉冲防护等级为B级防护,电源3级SPD[2]。
①低压配电系统SPD。低压配电为TN-S系统,附属区有总配电,安装有I级实验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值小于2.5kV,每一保护模式的冲击电流值均大于12.5kA。站房控制室机房自动电源柜是第二级配电设备,装有SPD。检测发现,后续需要保护的设备未安装第三级SPD。整改建议:安装第三级SPD。电涌保护器的安装参阅《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004第5.4.1条的规定。
②信号线路的电涌保护器。工艺区信号线路均已穿钢管配线且两端也都有良好的接地,阻值符合规范要求,并在防雷分区界面处做了等电位联结。检测中了解到:控制机房信号线路、天馈线、数控线路无浪涌器。多次遭雷电波侵入;工艺区、水套炉区温变、压变,可燃气体报警仪无浪涌器,多次遭雷击损坏。整改建议:站房控制室屋顶有卫星天线,应安装天馈线浪涌保护器;有可燃气体报警系统;监控系统;有计算机网络系统;通信设备;消防联动系统,这些均应根据各自的需要安装适配的防雷电涌保护器。电涌保护器的安装参阅《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004第5.4.2——第5.4.9的規定。
6 结语
分输气站的弱电系统防雷措施不完善,应该加装防雷电磁脉冲的电涌保护器;有些部位接地不良,做好等电位联结是关键;输气站是重要行业,接闪器安装应该从严要求。
参考文献
[1] 油气田及管道建设设计专业标准化委员会.GB50252-2003输气管道工程设计设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.
[2] 四川省建设厅.GB50343-2004建筑物电子信息系统饭防雷技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
关键词:雷电暂态过电压 雷击电磁脉冲 输气站 防雷
中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0108-01
天然气分输站地处空旷地带,周围无高大建筑物,加之天然气属易燃易爆气体,因此防雷安全检测更显重要。中石油北京天然气输气分站有藁城、鹿泉、任丘、安平。
1 输气分站简介
1.1 站房控制室
屋顶有接闪带、接闪杆、卫星天线。室内机房有电源机柜、控制柜、网络柜、计量柜、调压柜、通讯柜、火警控制柜。
1.2 工艺装置区
有金属灯杆、静电柱、监控摄像杆、防爆型分配电箱、控制箱、调压箱;各种阀门、分离器、过滤器、压力变速器;各种仪表、可燃气体报警仪等。
1.3 水套炉区主要设备
水套炉为金属设备,有金属烟囱,高12m,金属外皮包裹(注意金属外皮接地情况)。
1.4 放空区
金属放空管,高约20m;减压阀、金属穿线管。
2 防雷类别
工艺装置区、放空区为易燃易爆,一类,其他二类[1]。
3 雷电电涌过电压的危害
输气站附近发生雷击或输气站设备直接受到雷击(金属高杆灯可以防直击雷,但也可将雷击电磁脉冲引向附近金属体,增加了附近金属体遭受感应雷的危害几率),由雷电流产生的暂态高电位和雷击电磁脉冲能够通过传导,耦合,感应侵入工艺设备,在其电气和控制系统中产生暂态过电压,造成电子设备、仪器、仪表损坏,进而影响输气安全运行,这种暂态过电压即电涌过电压。危害分为:①工艺设备直接受到雷击引起电气和控制系统中某些部位的电位急剧升高,导致对电子仪器仪表等设备的反击。②雷击在电源线路上感应过电压并沿电源线路侵入设备如仪器仪表、电动阀门。③雷击在信号线路上感应出过电压并沿信号线路侵入控制设备。④雷击电磁脉冲在空间直接辐射到工艺区电子控制设备。
以上的第①和第④项可以通过接地、屏蔽、等电位的措施较易实现阻止雷电危害的发生,对于第②和第③项雷电产生的危害也是防雷工作应该加以重视的,是雷电防御的重点。
4 直击雷防护
4.1 接闪器和引下线
工艺装置区有直击雷防护,分布工艺区周围有金属灯杆、监控摄像杆、可以用来作为接闪器;工艺装置区内露天布置的天然气钢制密闭设备、容器等,顶板厚度均大于4mm,依据《输气管道工程设计规范》GB50251-2003第9.1.7条,设备本身可用作为接闪器和引下线。放空区有金属放空管作为接闪器和引下线。水套炉区有金属烟囱和罐体作为接闪器和引下线。
站区控制室屋顶有卫星天线,设有接闪杆,屋顶接闪杆与屋顶接闪带相连;接闪带沿女儿墙四周明敷,固定支架高度是15mm,间距1m;屋面设有接闪网格,网格尺寸为20m×20m。材料用?10圆钢,并做了防腐处理;接闪器的安装布置符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的第4.3.1条的规定;接闪器的支架固定符合《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010第5.1.2条的规定。接闪器的钢材焊接符合《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010第4.1.2条的规定。站房附属区一层建筑屋顶设有接闪带,室内有总配电设备,锅炉烟囱接地良好≤10Ω。
检测发现,站区放空管无防直击雷措施,一旦闪击,后果严重;监控探头无防直击雷措施,易遭雷击损坏;水套炉区烟囱外皮阻值偏大,泄放防雷电流受阻,存在雷击风险。整改建议:监控探头、宜将放空区内的金属管安装接闪杆,并保护到管口上方。
4.2 接地装置
工艺区、水套炉区、放空区均采用地面-0.8m以下敷设40mm×4mm热镀锌扁钢形成环形人工接地体;高杆灯接地为独立接地,且距工艺装置区内的设备接地系统3米以上;监控杆接地和工艺区设备组成共用接地;水套炉区配电箱、工艺区配电箱、控制箱、各种阀门、各种仪表等预留40mm×4mm或25mm×4mm镀锌扁钢,各区内大件金属设备如阀门、罐体、各种工艺设备等均设有最少两点接地扁钢。站房控制室的接地是以建筑物基础钢筋等自然接地体为接地装置。其配电系统工作地、保护地、防雷地和机房静电地、屏蔽地组成共用接地系统。
4.3 等电位联结
各种仪表金属外壳均用2.5mm2的红黄铜线就近与埋地排相连。站房控制室内的各种机柜均用6mm2铜线连接到接地母排上。检测发现,只有水套炉区烟囱外皮接地不良。整改意见:做好等电位联结。
5 雷击电磁脉冲
雷击在电源线路上感应出电涌过电压,并沿电源线路侵入设备如仪器、仪表、电动阀门、站房控室内配电系统和机柜;雷击在信号线路上感应出过电压并沿信号线路侵入控制设备、通信设备、监控设备。
5.1 线路屏蔽、等电位联结、接地
工艺装置区内设备上的配电线路,均已采用金属铠装电缆且两端也都有良好的接地,阻值符合规范要求,并在防雷分区界面处做了等电位联结。但是由于工艺区配电箱暴露在室外,其配电箱应加装SPD。
5.2 安装电涌保护器
站房控制室机房属乙级安全防范系统,根据其重要性和使用性质确定为:雷电电磁脉冲防护等级为B级防护,电源3级SPD[2]。
①低压配电系统SPD。低压配电为TN-S系统,附属区有总配电,安装有I级实验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平值小于2.5kV,每一保护模式的冲击电流值均大于12.5kA。站房控制室机房自动电源柜是第二级配电设备,装有SPD。检测发现,后续需要保护的设备未安装第三级SPD。整改建议:安装第三级SPD。电涌保护器的安装参阅《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004第5.4.1条的规定。
②信号线路的电涌保护器。工艺区信号线路均已穿钢管配线且两端也都有良好的接地,阻值符合规范要求,并在防雷分区界面处做了等电位联结。检测中了解到:控制机房信号线路、天馈线、数控线路无浪涌器。多次遭雷电波侵入;工艺区、水套炉区温变、压变,可燃气体报警仪无浪涌器,多次遭雷击损坏。整改建议:站房控制室屋顶有卫星天线,应安装天馈线浪涌保护器;有可燃气体报警系统;监控系统;有计算机网络系统;通信设备;消防联动系统,这些均应根据各自的需要安装适配的防雷电涌保护器。电涌保护器的安装参阅《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004第5.4.2——第5.4.9的規定。
6 结语
分输气站的弱电系统防雷措施不完善,应该加装防雷电磁脉冲的电涌保护器;有些部位接地不良,做好等电位联结是关键;输气站是重要行业,接闪器安装应该从严要求。
参考文献
[1] 油气田及管道建设设计专业标准化委员会.GB50252-2003输气管道工程设计设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.
[2] 四川省建设厅.GB50343-2004建筑物电子信息系统饭防雷技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.