防雷技术设计在输气站中的分析

莫尚泽　宋应刚　钱洪帮　邓珺　冯明燕　罗钢　罗兴

摘要：设计规范是输气站防雷设计的一个重要原则，本文就贵州省黔南州龙里县输气站中的直接埋地敷设方式、在山区大型跨越敷设方式下的防雷防静电设计和输气站、站场的防静电设计、如何在兼顾管道防腐的情况下兼顾防雷防静电的功能，输气站中的防雷设计应注意什么问题等做了具体的分析和介绍，供大家参考和讨论。

关键词：防雷技术设计；输气站；分析

前言：在管道的设计当中，在做好防雷设计的同时，必须要保证管道的防腐保护的功能，只有把这两者进行恰当的结合，才能够保障输气管道安全的运行，延长其使用寿命。

1.输气站中的防雷保护措施

遵循国家相关文件的标准，我国输气站中十分注重防雷设计，并且按照建筑物的防雷设计规范来执行。下面我们来谈一下贵州省黔南州龙里县输气站的防雷技术的保护措施。

1.1阀室的防雷保护。在高度为5米以下的平房内，建立以自控仪表、主管道的阀门、放空立管阀门为组成部分的阀室，仪表接地的电阻需在4欧姆以下，主管道的防腐措施应采用PE三层的外加电流和液体涂料牺牲阳极法。

按照通风环境的差别将阀室分为一级和二级的爆炸气体环境，防雷设计的闪接器需采用阀室墙壁上的避雷带，避雷带网格小于等于5m×5m、6m×4m（二级防雷为10m×10m。

关于室内的仪表，必须要求与接地网有连接，接地网的电阻在小于4欧姆的情况下，不仅能够满足仪表接地的要求，更能够使得地面上的保护器与接地网相连接，从而保证防雷保护和防腐保护。大地与金属管道绝缘，如果在进出建筑物处管道与防雷的接地装置相连，那么就需做好防腐处理，（在接地线和管道连接的地方），在接地装置材料的选择上，必须要与防腐保护相配合使用，这样才能够保障防腐保护的效果。发生雷击现象的时候，在过电压的情况下，绝缘体内有时会发生气体放电，综合考虑空气的穿放电电压、管线防腐层耐压、接头击穿电压等之后，地极保护器能够很好地起到保护作用。

1.2输气站附近的管道防雷措施。在主管道的进出场上必须设有绝缘接头，管道的防腐采用液体涂料牺牲阳极的阴极保护措施，电阻在小于等于4欧姆的情况之下，把工艺装置与接地网相连接，并且采用牺牲阳极的阴极保护材料使得接地和阴极保护合二为一。

1.3输气站附近的大型跨越管道防雷保护。在与输气站有关的工程当中，管道大型的跨越方式有悬锁和连续桥等。目前而言，只有一条壁厚为6.6m-14.6m的钢制管道，当有直击雷的时候，需要屏蔽钢套管，通过防雷技术的装置将雷电引入大地之后，可以将防护层和钢套管结合后进行联合接地。

2.输气管道中管道防雷的措施

本工程阀室与站场间、全线管道的阀室间大约相距25km，每年平均雷暴次数为26.3-52d/a，土壤电阻率约为11-900.m，沿线的自然环境以及地形地貌等的差别较大，管道埋地深度也不尽相同，经历的直击雷、感应雷等不同的雷电也可能不太相同。在埋地管道的时候遭受雷击的原因分析如下（参照埋地通信电缆遭雷击得出）：

2.1管道会被雷电直接击中。雷击有一种趋势就是一直寻找一种抗阻的最小途径来作为发展的途径然后得以发泄发放云电荷的一种趋势，相当于高电阻率的地区中的一些直埋管道中有一条局部低电阻率土壤地带，很容易就会引起雷电直击管道，导致绝缘层被击穿；

2.2在雷击管道附近的大地上或者接触地面的物体对直埋管道发生放电的反应。被雷击时的电位会显著的升高，然后管道与落雷电之间就会产生巨大的电位差，这股强大的电位差会击透击穿土壤，然后形成一个电弧通道，这一电弧能够对距雷击点处的管道外层绝缘产生较严重的烧伤的作用，这会使得很大一部分电流通过这个绝缘的烧伤部位然后进入金属管道并且开始向两边进行传导和输送，但是金属管道对这一反应会产生抗阻，正是因为这个原因，电流在沿管道长度的方向会产生暂时性状态的有相对梯度的分部状态，在输送的管道与土壤之间会产生某些特定的暂时性状态的电位差，这种电位差一定要引起格外的重视，因为当某点的管道和土壤之间的电位差比外层绝缘强度高很多的时候绝缘层就会被击穿；

2.3雷电击中大地之后向管道泄出流量。如果雷击点和管道之间的电位差还不能够有足够的电力来击穿土壤，这就会导致的部分雷电流散流之后然后进入大地，这就会使管道的感应超过电压，雷电感应超过电压值后，电压就会随着土壤的电压的增加而增加，跟随管道埋藏深度的增加而降低。

3.输气站中防雷设计的注意问题

3.1系统内的隔音器并不能有效防雷，需要防雷模块。由于早期开发的一批DCS站系统的输入模块采用了隔音器件，所以有不少人误认为隔音器件有防雷功能，不必再配备防雷模块。但是通过相关的研究发现，配电的隔音器件在原理上能够起到隔离强电流的作用，但是其弊端也非常明显，反应慢且底暴露等级产生瞬态冲击，因而必须要配备防雷模块。

3.2现场仪表接地一定要就近连接防雷引下线。在输气站的许多设备中，应按照规范进行多处防雷接地，但是在设计的时候有相关人员为了少一根裸线使现场更加美观，提出仪表接地之后可以不再就近连接防雷引下线。但是实践表明因适用范围和线路结构的不同，如果不就近连接防雷引下线会导致漏电和短路等严重后果。

结语：综上所述可以发现，防雷设计工程很复杂，不但会受到输气管道的运输距离的影响，而且还会受到诸如管道沿线的地形和地貌、沿线的地理环境和气候状况等意料之外的棘手难题。所幸的是我国的防雷技术在输气站中的应用经过较长时间的研究和探索已经较为成熟，但是仍然需要防雷设计的工作人员认真对待—个系统的工程设计，对其进行严密的设计、精准的施工和严格的检验。在投产运行之前，一定要仔细检查相关的问题，这对以后的安全的运行非常重要。