四川省城鎮燃氣雷電防護措施分析
作者:李一丁 靳小兵 丘大云 潘波
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摘 要:閃電產生的閃電電涌、閃電靜電感應和閃電電磁感應不僅會影響城鎮燃氣裝置的正常運行,還會損害處理裝置的管道和關鍵設備。為確保四川省境內城鎮燃氣管道的防雷安全,本文分析了城鎮燃氣在四川省境內所屬區域的雷電活動特征,結合防雷工程特點,從直接雷擊、感應雷擊、雷電波入侵和反擊等幾個方面提出雷電防護措施。?
關鍵詞:城鎮燃氣 雷電活動特征 雷電危害 防雷措施
Analysis of City Gas Lightning Protection Measures in Sichuan Province
Abstract:Sichuan Province is rich in gas reserves and the city gas becomes the preferred fuel for people’s?living and production.With the development of the social economic growth,the reauirement of clean energy resources such as the city gas increasing rapidly and the construction scale of?city gas pipeline network increase gradually.The overvoltage,electrostatic field and the strong?electromagnetic radiation generated by lightning will not only affect the stable operation of the city gas device but also do harm to the processing device and the key equipment.In order to ensure the lightning protection safety of the city gas pipeline network,this paper analvzes the lightning activity properties of the city gas network region in Sichuan province.We combine the characteristics of lightning protection project and propose protection measures from the aspects such as direct lightning strike,indirect lightning strike,lightning wave intrusion and lightning?counterattack.
Keywords:city gas characteristics of lightning activity lightning hazards protective measures
1 前言
四川省是天然氣大省,天然氣為全省廣大居民生產、生活首選能源之一,大多數城鎮燃氣管線都位于公共食堂、餐廳、小區、學校、機關廠礦等人口密集的場所,且由于城鎮燃氣易燃易爆的特性,容易遭受雷災侵害,造成重大人員傷廣:和經濟財產損失,社會危害程度和影響極大。特別是近年來,隨著社會經濟不斷發展,對于城鎮燃氣等清潔能源資源的需求日益增多,城鎮燃氣管網建設規模逐漸增大,其中僅成都城市燃氣公司就擁有居民用戶超過200萬戶,商業、公共用戶(含學校、醫院等)超過2萬戶,高層用戶超過100萬戶,燃氣立管超過2.5萬根,遠程抄表用戶超過27萬戶,屋頂安裝燃氣空調和熱水爐用戶超過700戶。所以城鎮燃氣設施可能遭受雷擊的概率以及隨之造成的人民生命財產損失和社會負面影響也逐漸增大。為了提高城鎮燃氣管線的雷電災害防御能力,保障國家財產和人民生命安全,近年來全國已經陸續開展對城鎮燃氣管線的雷電防護工作。為保障我省城鎮燃氣雷電防護安全,本文基于四川省近年來閃電活動分布情況,同時結合我省各燃氣站場防雷設施設計安裝情況,提出“對應的防雷設計、施工要求。
2 四川省雷電活動分布特征
根據四川省雷電監測網數據,我省的雷電活動主要集中分布在四川東部和南部的盆地和攀兩高原上,閃電密度分布情況見圖1[1]。
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根據四川省近年來的雷電密度分布和雷電日數分布可以看出,四川省雷電活動分布和地形存在很大的聯系。四川省地跨中國大陸地貌的三大階梯,地貌相對復雜,西高東低的特點明顯。東部盆地為我省人口主要聚集區,經濟發達,人口密度大,同時也是雷電活動高發區;西部以高原、山地為主,人口較少,經濟欠發達,雷電活動較盆地少,但雷暴日數(圖2)相對較高[2]。
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2013年四川省閃電密度最高的區域主要出現在鹽邊、兩昌、德昌、普格、名山、南江、旺蒼、開江、合江等縣以及綿陽、涼山、宜賓、成都、廣元和資陽大部分區域,最大值為50.68次/年·平方公里。雷電日數出現較多的主要在攀枝花、涼山、甘孜、阿壩、廣安、宜賓、內江、自貢、樂山等市州[3]。
3 綜合防雷措施
城鎮燃氣管道設施雷電防護措施主要包括以下幾方面:
直擊雷防護、閃電感應防護、閃電電涌侵入防護、高電位反擊防護。
3.1 直擊雷防護措施
3.1.1接閃器的設置
城鎮燃氣設施均需具有完整的直擊雷防護裝置,該防護裝置的設置主要依據為《建筑物防雷設計規范》(GB 50057—2010),其中對爆炸危險區域等級和范圍劃分根據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB 50058—2014)、《城鎮燃氣設計規范》(GB 50028—2006)完成。
燃氣場站存在1區或21區爆炸危險和火災危險區域的建筑、金屬儲罐等,因電火花能引起爆炸時,應設置獨立接閃桿使危險區域處于直擊雷保護范圍LPZ0B區內。燃氣場站和燃氣輸配系統設施中存在1區或21區爆炸危險和火災危險區域,電火化不易引起爆炸時;對于存在2區或22區爆炸危險和火災危險區域,應利用其自身鋼結構接閃或在其結構上設置直擊雷防護裝置使危險區域處于保護范圍LPZ0B區內。屋面管道應置于LPZ0B區范圍內,當其處于LPZ0A區時,應設置直擊雷防護裝置。城鎮燃氣設施處于非危險區的沒施應需設置相應的直擊雷防護裝置。直擊雷防護還應根據具體實施地環境情況和建筑設施通風情況決定是否需要提高防護等級[4][5]。
3.1.2引下線的設置
引下線嚴格按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057—2010)要求設置,優先利用自身金屬結構作為引下線[6][7]。
3.1.3聯合接地裝置
聯合地網是將城鎮燃氣場站內各建筑物的基礎接地體和其他管道設施的專設接地體用水平接地體相互連通形成一個共用地網,建筑物防雷接地和室內接地系統均由一個共用地網引出,室內電子設備的保護接地、邏輯接地、屏蔽體接地、防靜電接地等均共用一組接地系統[8][9](如圖3所示)。
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