CNG加气站防雷防静电接地的重要性及措施

苏 敏 李大军

（1、哈尔滨市燃气工程设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150016 2、哈尔滨中石油昆仑车用天然气有限公司，黑龙江 哈尔滨 150069）

随着新能源汽车的推广普及，CNG加气站的建设逐年增加。由于CNG加气站工艺装置区、加气岛、储气井等区域按爆炸性环境划分为“2区”，设备内均为“1区”，且加气站多建在主城区主干道，如发生事故极易发生人员伤亡，所以防雷、防静电在CNG加气站的设计、施工及日常维护中尤为重要。

1 雷电及静电的危害

雷电是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间所发生的一种强烈的自然放电现象。雷电在CNG加气站可产生如下危害：（1）静电效应产生过电压，损坏绝缘和设备；在金属管路之间产生火花放电而导致火灾或爆炸危险。（2）电磁感应，将感应电压耦合到电子信息设备中去，导致“噪声”干扰，甚至对电子器件产生破坏性损伤。（3）瞬态电涌效应，产生跨步电压、接触电压、反击放电等，对人员及设备造成危害。（4）热效应，影响导体的热稳定，降低机械强度甚至融化或击穿，还可能导致其他二次事故。（5）机械效应，对流过雷电流的建筑设施及防雷设施产生损坏。压缩天然气在管道中流动，因与管道内壁的摩擦而产生静电。当静电荷积累到一定程度时会产生静电火花，进而引发静电事故。

2 CNG加气站防雷防静电措施

2.1 防直击雷

根据CNG加气站所在地的气候及雷电参数采取区域性防雷与重点建（构）筑物直击雷防护相结合的原则，将大量雷电流通过引下线和接地网向大地泄流，以降低电位。

在雷电的主导方向和次主导方向安装主动式防雷装置，尽可能减少或避免雷电直击在CNG加气站的建筑物或设备上。防雷装置的接地体与被保护建筑物及与其有联系的各种金属物之间应保持一定的安全距离。接地装置的冲击接地电阻不宜大于10欧姆。

CNG加气站的压缩机房、加气岛需采取防雷措施时，应设不大于5m×5m或6m×4m的避雷网或避雷带作为接闪器，办公用房可按第二类防雷建筑物设不大于10m×10m或12m×8m的避雷网或避雷带作为接闪器，按规定沿屋角、屋脊、檐角等易受雷击部位敷设。避雷网或避雷带宜用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径≥8mm，扁钢截面≥12mm×4mm。

CNG加气站内设备有时安装在室外，如脱硫、脱水装置、干燥器撬、压缩机撬、储气瓶组等。此时这些设备的接闪器应注意厚度的要求，即：钢板厚度不小于4mm，铜板厚度不小于5mm，铝板厚度不小于7mm，且金属板应无绝缘被覆层（薄的油漆保护层或1mm厚的沥青层或0.5mm厚的聚氯乙烯层不属于绝缘被覆层）。

各建筑物四周应均匀或对称设置不少于2根的引下线，其间距不大于12m，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10欧姆。引下线也可利用建、构筑物柱内的钢筋，规格为4根Φ10以上或2根Φ16以上。

垂直埋设接地体一般采用角钢、钢管或圆钢，水平埋设的接地体一般采用扁钢或圆钢。圆钢直径≥10mm，扁钢截面≥25mm×4mm，扁钢及角钢的厚度≥4mm，钢管壁厚≥3.5mm。如接地装置在腐蚀性较强的土壤中，应采用镀锌等防腐措施或加大截面积。CNG站内布置一般比较紧凑，如难以满足人工接地体距建筑物出入口或人行道不小于3m的要求，应将人工接地体的埋深增大到1m以上，也可采用沥青碎石路面或在接地装置敷设50～80mm厚的沥青层，且其宽度超过接地装置2m。

电涌保护器SPD是一种用于带电系统中限制瞬态过电压和引导泄放电涌电流的非线性防护器件。用以保护电气或电子系统免遭雷电或操作过电压及涌流的损害。在配电系统的电源端安装与设备耐压水平相适应的电涌保护器。在信息系统配电线路的首、末端与电子器件连接时，也应装设与电子器件耐压水平相适应的电涌保护器。

2.2 防感应雷

在CNG加气站内，为降低闪电电磁脉冲对电子系统的感应干扰，可采用以下基本措施：

（1）以合适的路径敷设线路及线路屏蔽措施

采用铠装电缆或电缆穿钢管敷设。电缆金属外皮或钢管应在两端接地。控制电缆的备用线芯应一端接地。电力电缆和信号电缆敷设路径应与防雷引下线距离2m以上或加以屏蔽。各类系统线路选择共用的敷设通道，避免形成大面积感应环路。强电与弱电电缆应保持适当间距，交叉点采取直角交叉跨越。

（2）接地及等电位联结

接地是防雷技术中的重要环节，其目的是把雷电流送入大地。CNG加气站应共用接地系统，其接地电阻不应大于4欧姆。如设备有接地阻值的要求，亦不应大于其中最小的接地电阻要求。CNG加气站的380/220V供配电系统宜采用TN-S系统，即在总配电箱开始引出配电线路和分支线路，PE线与N线必须分开设置，使各用电设备形成等电位联结。建筑物的防雷接地、电子设备的电源系统中性点工作接地、安全保护接地、电子设备的等电位联结接地以及电力和信息系统线路的电涌保护器SPD接地等应采用共用接地系统。电子设备的信号地与保护地及工作地共用接地体。等电位联结导体采用16mm2和6mm2的铜带。

CNG站内的加气机、储气瓶组等均应做好等电位联结。

2.3 防静电

地上或管沟敷设的天然气管道的始、末端和分支处应设防静电和防感应雷的联合接地装置，其接地电阻不应大于30欧姆。在工艺装置区或压缩机房的入口处设置可以泄放静电的接地装置，以为进入人员泄放身体携带的静电。在加气岛设置静电接地夹，可以为加气车辆泄放静电。在站区内设置静电接地报警器。在爆炸危险区域内的天然气管道上的法兰、胶管两端等连接处应用金属线跨接。当法兰的连接螺栓不少于5根时，在非腐蚀环境下，且法兰盘或螺纹接头间的接触电阻不大于0.03欧姆时，可不跨接。

[1]民用建筑电气设计规范.JGJ16-2008

[2]建筑物防雷设计规范.GB50057-94（2000年版）

[3]建筑物电子信息系统防雷技术规范.GB50343-2004

[4]汽车加油加气站设计与施工规范.GB50156-2002

[5]工业与民用配电设计手册第三版.北京：中国电力出版社，2005.