成都市中航油成彭管道防雷检测技术研究*

张 雷，张婧雯，王金荣，廖方建，吴 容

（1.中航油彭州管道运输有限公司，四川 成都 610200；2.四川省防雷中心，四川 成都 610072）

由于航空油料易燃易爆的特性，成都输油管道为机场供保，为飞机供油，对油品质量纯度要求更高，且大多数输气管线都位于空旷的山顶或平原，容易遭受雷灾侵害。目前随着供油技术不断提升，阀室中自动控制设备受雷击电磁脉冲危害越来越大，据统计，雷击曾造成都中航油输油管道3#、6#、8#阀室侧漏系统主板损坏，电动垡头损坏。

目前没有针对航空油料运输管道的防雷检测技术标准，防雷检测过程中主要参照的是GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》[1]和GB/T 32937—2016《爆炸和火灾危险场所防雷装置检测技术规范》[2]。目前的检测标准并不能完全适用于航空油料，阀室采用的氧化锌电涌保护器也没有相应的检测标准。为保证已建输油管道正常运行，防止雷击电磁脉冲对自动控制设备造成危害，使防雷装置检测工作有章可依，做好安全工作，开展对中航油输油管线的防雷检测技术研究是十分必要的。

1 成都市雷电活动基本规律

利用四川省云地闪监测网的监测数据，对2019年成都市雷电活动情况进行统计分析，如表1 所示。

表1 成都市雷电活动统计表

由表1 可以看出，2019年成都市共探测到雷电活 动15903 次，其中正闪869 次，负闪15034 次。雷电初日出现在2019-01-07（成都市简阳市），闪电强度为﹣31.2 kA；雷电终日出现在2019-12-28（凉山彝族自治州甘洛县），闪电强度为﹣23.1 kA。雷电活动覆盖全年1—12 月；雷电活动明显集中在4—10 月，共发生雷电358075 次（占全年雷电总数的97.7%）；7月为雷电闪击发生最多的一个月，共发生雷电闪击132791 次。成都市雷电活动放电电流较大，主要集中在20～50 kA 区间。成都中航油输油管道位于成都市雷电高发区，年平均地闪密度为0.5～3 次/（年·km2），加之项目所在地所处地理位置特殊，因此遭受雷击风险较大，电子设备的雷电电磁脉冲保护需求迫切[3]。

2 阀室防雷检测关键技术

输油管道阀室属于第二类防雷建筑物[1]，中航油成彭管道位于成都市雷电高发区，加之项目所在地所处地理位置特殊，项目电子信息系统特性虽未满足GB 50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》4.3.1 中B 级要求，但根据项目地理特性、雷电密度分布、易燃易爆性质，应划分为B 级电子信息系统。

2.1 接闪器、引下线防雷检测技术

接闪线（带）、接闪杆和引下线的材料、结构与最小截面如表2 所示。根据历年检测经验，接闪器、引下线部分主要问题出现在未可靠连接、材料规格不合符规范要求、敷设位置不满足规范要求等问题。因此需严格检查接闪器、引下线是否满足表2 要求。应检查接闪器、引下线和接地装置的焊接固定的焊缝是否饱满无遗漏，螺栓固定的应备帽等防松零件是否齐全，焊接部分的防腐油漆是否完整。检查接闪器和引下线上是否附着有电气和电信线路，如有电气线路，其带金属护层的电缆或穿入金属管的导线须直埋于土壤中。检查电缆的金属护层或金属管是否接地，同时检查埋入土壤中的长度是否在10 m 以上。检查引下线之间间距，应满足平均间距不大于18 m 的要求，断接卡应在各引下线上于距地面0.3～1.8 m 之间装设。直击雷防护应检查接闪带材料规格是否符合圆钢大于等于Φ8 mm、扁钢大于等于4 mm×12 mm 的要求；检查接闪带与引下线的连接是否可靠；在遇站房顶有金属标志牌或金属装饰物时，应检查这些金属物体是否与接闪带进行了可靠的电气连接；站房顶部的非金属物是否在防雷装置的有效保护范围之内。检查接闪杆材料规格是否符合圆钢大于等于16 mm、钢管大于等于25 mm 的要求，检查接闪杆的有效保护范围是否符合要求（必要时应采用滚球法进行计算）。

表2 接闪线（带）、接闪杆和引下线的材料、结构与最小截面

引下为明设时，检查引下线规格是否符合圆钢大于等于Φ8 mm、扁钢大于等于4 mm×12 mm 的要求，两端与接闪器和接地体是否连接可靠；引下线为暗设或利用建筑物钢结构引下时，检查引下线规格是否符合圆钢大于等于Φ10 mm、扁钢大于等于4 mm×25 mm的要求，两端与接闪器和接地体是否连接可靠，必要时，需查阅该建筑物的隐蔽资料。测量接地电阻时应对使用的接地电阻测试仪进行校试，测量方法采用三级测量法。

2.2 接地装置防雷检测关键技术

因阀室、站场所处区域一般位于空旷室外或山顶，四周无更高建筑物，建筑物内部电磁屏蔽措施并不完善，阀室、站房都采用共用接地装置，电气系统宜采用M 形网形结构，室内应设置等电位连接带。应检查室内电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆金属外层、电子设备防静电接地、安全保护接地、功能型接地是否以最短距离与接地基准点网络连接，所有设备接地电阻应按50 Hz 电气装置的接地电阻确定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值4 Ω。利用金属壳体作为接闪器的设备，其底部不少于2 处接至接地体。电力线路引入配电室，当全线埋地存在困难时，可采用部分架空线后穿金属管埋地引入，埋地长度不小于15 m，埋设深度不小于0.5 m。进出站的电缆金属外皮或金属管应与接地装置等电位连接，接地电阻不大于4 Ω。

2.3 室内管道、控制设备防雷检测关键技术

室内管道控制设备都位于自动控制阀室，设备主要包括消防电源机柜、三相交流稳压器、阀室RUT、仪表柜、UPS 电源、PLC 机柜、网络机柜等，管道设备主要包括室内全通径球阀、通球止回阀、气液联动阀、放空管、汇管、温度变送器、压力变送器、泄漏检测从站传感系统、泄漏检测从站辅件等。

由表1 可以看出，成都市雷电活动主要特征为电流强度大，放电电流主要集中在20～50 kA 区间，因此电气系统宜采用M 形网形结构。应检查室内电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆金属外层、电子设备防静电接地、安全保护接地、功能型接地是否应以最短距离与接地基准点网络连接，同时其过渡电子不应大于0.2 Ω。应检查电子系统的所有外露导电物与建筑物的等电位连接网络是否做功能性等电位连接，电子系统不应设独立的接地装置。测量过渡电阻需使用等电位测试仪进行测试。若使用接地电阻测试仪测试，则需对过渡点进行比对测试。引入站房的室外电气线路从配电端到受电端宜全长采用金属铠装电缆埋地敷设。其入端的屏蔽层应作接地处理，接地电阻应小于等于4 Ω。检测低压供电系统的交流工作接地母排电阻、安全保护接地母排电阻、配电盘及UPS 外壳接地电阻，其接地电阻均应小于等于4 Ω。电子信息系统的电源、信号线路应按要求装设与设备相适配的浪涌保护器。开关型SPD 与限压型SPD 之间的线路长度不宜小于10 m，限压型SPD 之间的线路长度不宜小于5 m，长度达不到要求应加装退耦元件。检查SPD 状态指示器，应与生产厂说明相一致，SPD 状态指示器应处于正常工作状态。

通常情况下，热脱扣指示窗口或劣化指示灯为绿色时，说明工作状态基本正常。必要时需使用电涌保护器巡检仪在线检测该SPD 的漏电流、绝缘电阻、热脱扣装置、启动电压等指标参数。一般情况下，SPD的漏电流不应大于产品标称的最大值，若产品未标定出漏电流值时，应不大于20µA，绝缘电阻应不低于50 MΩ/500 V，启动电压应与产品标称值一致，热脱扣装置有效。检查各级SPD 的连接线应平直，其长度不宜超过0.5 m，测试SPD 接地线的接地电阻是否小于等于4 Ω。

2.4 氧化锌电涌保护器防雷检测关键技术

中航油成彭管道在其每个自动阀室管道入户处设置了氧化锌密封型电涌保护器，其管道采用恒电位阴极保护系统，为了防止雷电对油气管道的危害，将雷电电流迅速导入到大地中，一般在油气管道上都会设置相应的防雷接地设施。对于埋设在土壤中的输油管道，由于土壤是一个复杂的电解质系统，金属管道在其中会受到腐蚀，因此需要相应的阴极保护措施。中航油输油管道采用了外加电流保护法来进行阴极保护，这种方法是通过外加电源设备对被保护金属施加保护电流，以提供足够多的电子，使被保护金属处于阴极状态，从而达到防腐蚀的目的。

然而，在实际生产中，如果防雷接地安装不当，或者氧化锌避雷器失效，则会导致阴极保护系统的保护电流通过防雷接地直接泄流到大地，造成管道上的保护电流微乎其微，几乎发挥不了保护作用，导致管道受到土壤的腐蚀，甚至穿孔，产生极大的安全隐患。该避雷器可在工作电流范围内进行频繁的操作或多次开断短路电流，是一种过电压（电流）保护器，即在正常工作电压、电流之下，通过的电流有微安级，当遭受到过电压时，通过的电流瞬间达到数千安培，使避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。检测前应先确定全线保护点位稳定在﹣0.85～﹣1.5 V 之间。应检查管道从室外进入户内处是否设置绝缘段，检查绝缘段处跨接是否选用Ⅰ级试验的密封型氧化锌电涌保护器，电涌保护器的电压水平是否小于绝缘段的耐冲击电压水平，并应大于阴极保护电源的最大端电压﹣1.5 V。应检查氧化锌电涌保护器上端接头接地电阻是否大于4 Ω。

3 收、发油作业台防雷检测关键技术

收、发油作业台属于第二类防雷建筑物[1]，中航油成彭管道检测对象主要包括接闪器、引下线、接地装置、泵机、净化器、防静电装置、分离器、检查罐、泄压罐、配电室等。应检查户外防爆场所内露天布置的各种转动设备（或其转动部件）和非金属外壳的储罐，当其在可作为接闪器的高大生产设备、框架和大型管架防雷保护范围之外时，是否处在专设外部防雷装置的保护范围之内，此时滚球半径取45 m；检查安置在地面以及通过框架或支架安置在高处的整体封闭、焊接结构的静设备和引向火炬的主管道、火炬、烟囱和排气管等排放设施，露天布置的天然气储罐等在利用设备和容器的金属实体做接闪器时，其厚度及专设引下线的材料和最小尺寸是否符合表1 的要求。

4 结论

通过以上分析可以得到：中航油成彭管道位于成都市雷电高发区，遭受雷击风险较大；接闪器、引下线防雷检测应注意检查材料规格、敷设位置等常见问题；应将接地装置接地电阻值4 Ω作为判定值；室内管道、控制设备宜采用M 形网形结构；氧化锌电涌保护器电压水平小于绝缘段的耐冲击电压水平，并应大于阴极保护电源的最大端电压﹣1.5 V。

本文只讨论了中航油成彭管道系统的防雷检测关键技术，希望在今后工作中总结出更完善的航油燃料管道运输系统防雷检测方法。