天然气调压站全方位防雷体系研究

1、深圳能源天然气调压站全方位防雷体系研究深圳能源2014年专项研究课题天然气调压站全方位防雷体系研究2014年12月课题组成员课题研究单位：惠州深能源丰达电力有限公司课题牵头人： 赖粤江 董事长参加人员： 孙育 安健环主任 丁波 策划主任工程师张学霖 电气主任工程师袁仕成 热控主管工程师摘要广东大部分地区属于强雷区，这一地区的天然气调压站因此均面临较大的雷击风险。根据广东地区类似管道工程的防雷情况可以看出，单一的、传统的防雷设置方法保护功能不完善，有较大缺陷，导致频繁的雷击事故，给天然气调压站运行带来高风险。探讨了天然气调压站各层次、各系统的防雷措施之间应如何有效配合，形成全方位的防雷保护。天然

2、气调压站防雷的主要思路应是全方位防雷。关键词：天然气 调压站 全方位 防雷21目 录前言4第一章 雷电的形成和分类 5 1.1 雷电的形成5 1.2 雷击的分类 5 第二章 防雷目的和雷击隐患分析 6 2.1 防雷目的62.2 电源线路引入雷电62.3 信号线路引入雷电72.4 空间电磁场侵入7第三章 天然气调压站全方位防雷 73.1天然气调压站防雷的必要性和丰达电厂“8.16”事件73.1.1天然气调压站防雷的必要性73.1.2丰达电厂“8.16”事件73.2天然气调压站全方位防雷83.3 天然气调压站防雷措施103.3.1 天然气调压站接地体103.3.2 避雷针113.3.3电源防雷12

3、3.3.4二次设备防雷123.3.5控制室防雷143.3.6电缆的敷设和屏蔽143.3.7天然气调压站管道等设备防雷15第四章 存在问题分析及改进方法154.1天然气调压站防雷存在的问题154.2全方位防雷改进方法164.2.1信息系统的电磁屏蔽174.2.2避雷针的设置174.2.3施工时接地可靠174.2.4跨接和等电位联结184.3丰达电厂防雷改造措施18第五章 结语 19参考文献20前言深圳能源集团公司所辖的天然气调压站多数都处在广东沿海区域，所在的区域地势较为空旷、或是临近山地，地质情况变化大，气候条件较为复杂。广东沿海地区年均雷暴日在40 天以上，大部分地区年均雷暴日在80 天以上

4、，属强雷区。随着工业技术的发展，天然气厂站自动化控制设备应用越来越广泛，集中使用了大量的灵敏电子信息系统设备，由于自动化控制等系统设备耐过电流、耐过电压的水平较低，正常生产时较易受到雷击的影响，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波的侵入，致使雷电灾害频频发生。据统计，雷电对电子设备的损坏，占设备损坏因素的比例高达31%，防雷电过电压已成为具有时代特点的一项迫切要求。如果防护不当，轻则使设备工作失灵，重则造成设备永久性损坏和机组跳闸，严重时还可能造成连锁生产事故，甚至导致人员伤亡。因此，天然气生产场站必须高度重视防雷。本课题研究得到了武汉大学、武汉雷电防护设备质量监督检验中心

5、、惠州市防雷研究所、大鹏天然气公司的大力支持和帮助，在课题研究过程中，集团安委办、樟洋电厂、洪湾电厂、惠州城市燃气的同事给予了宝贵意见，在此一并表示感谢。本课题只针对天然气调压站设施设备方面防雷的研究，时间仓促，难免有不完善之处，请赐宝贵意见。第一章 雷电的形成和分类1.1 雷电的形成当天空中有雷雨云的时候，因雷雨云带有大量的电荷，由于静电感应的作用，雷雨云下方的地面和地面上的物体都带上了与雷雨云相反的电荷，当雷雨云与地面之间的电压高到一定的时候，雷雨云与地面上突出的物体之间就会出现放电。 1.2 雷击的分类（1）直击雷：是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，因电效应、热效应和机械力效

6、应等造成建筑物等损坏以及人员伤亡。（2）感应雷：是指雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，会在附近的电源线路、信号线路、埋地管道、设备间连接线和铁路钢轨等导体上产生静电和电磁感应过电压，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。直击雷只在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线、天馈线等传输到很远，致使雷害范围扩大。（3）电

7、磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，因此在它的通道周围会出现很强的瞬变电磁场，处在这个瞬变电磁场中的导体就会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（LEMP）是在三维空间范围里对一切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4高斯。（4）地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏。（5

8、）操作瞬间过电压：众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流越大，导线越长，储能越大，所以当大型负载（特别是电感性负载）电气设备开关时，便会产生瞬时操作过电压。第二章 防雷目的和雷击隐患分析燃用天然气的发电厂，天然气调压系统安全稳定运行是保证机组安全的前提，如天然气调压站防雷系统不完善，如遭受雷击时，轻则使设备工作失灵，重则造成设备永久性损坏和机组跳闸，严重时还可能造成连锁生产事故，甚至导致人员伤亡。对于天然气调压站，防雷具有相同意义。2.1 防雷目的防雷的主要目的表现在以下几个方面：防止雷电直接击在建筑物上，产生高电位的电效应、热效应和机械效应危害；防止雷电以金属导线或金属管

9、道为通道，以雷电波的形式侵入建筑物内，危害室内人身安全和毁坏设备；防止因雷雨云闪电时，强大的脉冲电流使云中电荷与地面中和，从而引起静电场的强烈变化，导致附近导体上感应出与先导通道符号相反的电荷产生的高电位对电子设备和易燃易爆场所的危害；防止雷电的电磁场感应危害。当雷电流在50100us的时间内，从0安培变化到几十万安培，再由几十万安培变化到0安培，在其周围空间中产生瞬变的强电磁场，在空间变化电磁感应电动势会对该处设备造成危害；同时闪电能辐射出频率为几赫的极低频率直到几千兆赫的特高频率，其中510kHz的电磁辐射强度最大。当被保护物距离雷电较近时，主要受静电感应影响，距离雷电较远时，主要受电磁辐

10、射的影响，轻则干扰信号线、天线等无线电通讯，重则损坏仪器设备或引起易燃易爆场所产生火花，发生爆炸。2.2电源线路引入雷电天然气调压站电源控制系统和配电系统电源一般来自厂用电系统，厂用电来自高压线路降压或市电。当高压线路受雷电影响时，电源中会有感应的过电压，同样市电也有受雷电侵入的风险。2.3信号线路引入雷电 主要包括通信信号线、视频线等，这些信号线缆在室外电缆沟槽或者非屏蔽埋地布设引至监控室，发生雷击时线缆极易感应过电压，并沿这些线路入侵监控系统等设备，造成其损坏，影响正常工作。其中包括天然气调压站设备信号线、控制线及站场控制间与汽机房中央控制室的通讯线。2.4空间电磁场侵入现代数字化监控系统

11、的设备，对雷电极为敏感。即使几公里以外的高空雷闪或对地雷闪击有可能导致这些网络系统的薄弱环节计算机 CPU 控制中心误动或损坏，根据国外资料介绍 0.03 高斯的磁场强度可造成计算机误动，2.4高斯即可使元件击穿，造成永久损坏。第三章 天然气调压站全方位防雷3.1 天然气调压站防雷的必要性和丰达电厂“8.16”事件3.1.1天然气调压站防雷的必要性广东大部分地区属于丘陵地带，位于强雷区，年雷暴日大于80d，这一地区的天然气调压站因此均面临较大的雷击风险。根据广东地区类似管道工程的防雷情况可以看出，单一的、传统的防雷设置方法保护功能不完善，有较大缺陷，导致频繁的雷击事故，给天然气调压站运行带来高

12、风险。因此天然气调压站各层次、各系统的防雷措施之间应形成有效配合，尽量做到全方位的防雷保护。3.1.2丰达电厂“8.16”事件2013年8月16日早上5时58分丰达电厂值班人员开启“西二线”省管网供气火警阀，准备启动第一套机组，06时47分DCS控制系统报天然气调压站火警阀压力高报警，火警阀自动关闭，同时现场人员发现调压站天然气放散管（离厂区调压站150米远，属于厂界外围）顶部泄气口有明火燃烧，明火于7时10分自动熄灭。（如图1 调压站天然气放散管烧黑图）事件造成了天然气供气中断，机组启动中断。后经排查发现事件造成了2个控制卡件、7个压力变送器和2个差压变送器以及部分火灾报警系统设备损毁，延时

13、并网4小时。经现场检查，2号天然气粗滤进口管有较大的雷击烧灼痕迹。（如图2 雷击烧灼痕迹）图1 调压站天然气放散管被烧黑图图2 雷击烧灼痕迹经委托惠州防雷监测所技术人员现场查看，判断原因为丰达电厂调压站受直击雷影响，造成管道内天气然压力急剧增大，放散阀动作；调压站部分变送器受雷击损坏；雷电过电压随调压站线路侵入控制柜，造成卡件等损坏。3.2 天然气调压站全方位防雷所谓全方位防雷，根据IEC/TC 81将全方位防雷总结为D-B-S-E技术。即分流（Dividing）、均压（Bonding）、接地（Earthing）和屏蔽（Shielding）四项技术的综合。只要综合考虑四项技术措施，严格按照防雷

14、接地规范，就可以达到理想的防护效果。IEC导则指出，防雷最终是通过等电位联结实现的，等电位联结的位置选择不同防雷区域的界面上，而雷击的能量通过接地系统引入大地。按照IEC 61312防雷分区概念可知，不同防雷区之间的电磁强度不同。除直击区外，内部防雷区因电磁衰减而与外部防雷区的雷击电磁强度不一样。因此，采取屏蔽措施，在一定程度上可以防止电磁脉冲的进入。穿越防雷区界面的线路是雷击的主要通道，做好穿越防雷区线路上的防雷，是全方位防雷的重点。除了线路入侵和电磁感应之外，雷电电磁脉冲进入内部防雷区的渠道还有接地系统。当雷击在地网附近，雷击电流通过地线下地，地网瞬间的高电位可能通过接地线反击设备，造成破

15、坏。由此可见，全方位的防雷不仅包括避雷针和电源避雷器，还包括屏蔽与接地等其他有助于减少电磁强度的措施。天然气调压站主要包括建筑物和户外工艺管道（站场）。如图3所示，典型的天然气调压站雷击存在直击雷A、传导雷B和感应雷C三种类型。按照雷电防护分区理论，户外直击雷主要发生在LPZ0区，传导雷主要由LPZ0区产生并沿金属线缆传导到LPZn区，感应雷主要当直击雷和传导雷发生后在室内LPZn区感应形成。图3 典型天然气调压站防雷示意图3.3 天然气调压站防雷措施3.3.1天然气调压站接地体建立接地装置，合理利用周围空间的自然接地体外，还应敷设人工接地体，即以水平接地体为主的人工接地网，并设置将自然接地体

16、和人工接地体分开的测量井，以便于接地装置的测试。人工接地网的敷设应符合以下规定：（1）人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于俊雅带间距的一半；（2）接地网应敷设水平均压带，按等间距或不等间距布置；（3）在接地网边缘的人员走道处，应在底下装设两条与接地网相连的均压带；（4）除临时接地装置外，接地装置应采用热镀锌钢材，水平敷设的可采用圆钢和扁钢，垂直敷设的可采用角钢和钢管。敷设比较严重地区的接地装置，应适当加大截面，或采用阴极保护等措施；（5）不得采用铝导体作为接地体或接地线。当采用扁铜带、铜绞线、铜棒、铜包钢、铜包钢绞线、钢镀铜、铅包铜等材料作接地装置时，连接应符合规定

17、；（6）接地装置的人工接地体，导体截面应符合热稳定、均压和机械强度的要求，同时应考虑腐蚀的影响，地下应采用直径不小于10mm的圆钢或6mm的铜棒，采用截面不小于100mm2、厚度不小于4mm的扁钢或截面不小于30的铜排，地上应采用直径不小于8mm的圆钢或4mm的铜棒，采用截面不小于100mm2、厚度不小于4mm的扁钢或截面不小于10的铜排；（7）接地体顶面埋设深度应符合设计规定。当无规定时。不宜小于0.6m。角钢及钢管接地体应垂直配置。除接地体外，接地体引出线的垂直部分和接地装置焊接部位应作防腐处理；在作防腐处理前，表面必须除锈并去掉焊接处残留的焊药。（8）垂直接地体的间距不宜小于其长度的2倍

18、。水平接地体的问距应符合设计规定。当无设计规定时不宜小于5m；（9）接地体敷设完后的土沟其回填土内不应夹有石块和建筑垃圾等；外取的土壤不得有较强的腐蚀性；在回填土时应分层夯实；（10）接地体（线）的连接A 接地体（线）的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊。B 接地体（线）的焊接应采用搭接焊，其搭接长度必须符合下列规定：一、钢为其宽度的2倍（且至少3个棱边焊接）。二、圆钢为其直径的6倍。C 圆钢与扁钢连接时，其长度为圆钢直径的6倍。D 扁纳与钢管、扁钢与角钢焊接时，为了连接可靠，除应在其接触部位两侧进行焊接外。并应焊以由钢带弯成的弧形（或直角形）卡子或直接由钢带本身弯成弧形（或直角形）与钢管（或

19、角钢）焊接。3.3.2 避雷针避雷针一般用于防止直击雷，但安装高度较高或者设置不当时，引雷的概率也相对较高，所以避雷针的设置应慎重考虑。如天然气站装设避雷针，避雷针保护范围符合规范要求，避雷针应采用独立地网，高度应按照第二类防雷建筑物避雷针保护范围计算经严格测量，接地电阻应符合规范要求，与现场调压撬体、护栏等均接在同一接地体，此接地体通过镀锌扁铁与距离较近的接地网相连。避雷针（线、带、网）的接地除应符合本章上述有关规定外，尚应遵守下列规定：（1）避雷针（带）与引下线之间的连接应采用焊接。（2）避雷针（带）的引下线及接地装置使用的紧固件均应使用镀锌制品。当采用没有镀锌的地脚螺栓时，应采取防腐措施

20、。（3）建筑物L的防雷设施采用多根引下线时，宜在各引下线距地面的1.51.8m处设置断接卡，断接卡应加保护措施。（4）装有避雷针的金属筒体，当其厚度不小于4mm时，可作避雷针的引下线。筒体底部应有两处与接地体对称连接。（5）独立避雷针及其接地装置与道路或建筑物的出入口等的距离应大于3m。当小于3m时，应采取均压措施或铺设卵石或沥青地面。（6）独立避雷针（线）应设置独立的集中接地装置。当有困难时，该接地装置可与接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m，独立避雷针的接地装置与接地网的地中距离不应小于3m。（7）配电装置的架构

21、或屋顶上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置；建筑物上的避雷针或防雷金属网应和建筑物顶部的其他金属物体连接成一个整体。（8）装有避雷针和避雷线的构架上的照明灯电源线必须采用直埋于土壤中的带金属护层的电缆或穿入金属管的针线。电缆的金属护层或金属管必须接地，埋入土壤中的长度应在10m以上，方可与配电装置的接地网相连或与电源线、低压配电装置相连接。（9）发电厂和变电所的避雷线线档内不应有接头。（10）避雷针（网、带）及其接地装置，应采取自下而上的施工程序。首先安装集中接地装置，后安装引下线，最后安装接闪器。3.3.3 电源防雷天然气调压站的电源一般分为控制系统和配电系统。电源的防雷措

22、施主要是装设SPD电涌保护器。一般来说，国内工业行业一般采用TN-S的电源配电系统，电源SPD电涌保护器一般包括三级，其分级根据保护距离，连接导线的长度、被保护设备耐冲击电压额定值等因素确定。多级SPD 防护，主要目的是达到分级泄流，避免单级防护随过大的雷击电流而出现设备损坏概率增加和产生高残压。通过合理的多级泄流能量配合，保证SPD 有较长的使用寿命和设备电源端口的残压低于设备端口耐雷电冲击电压，确保设备安全。SPD 一般并联安装在各级配电柜（箱）开关之后的设备侧，它与负载的大小无关。串联型SPD 在设计时，必须考虑负载功率不能超过串联型SPD 的额定功率，并留有一定的余量。连接要求：SPD

23、各线端应分别于电源线路的相线相连接，SPD的接地端与被保护设备接地端连接，且接地端与就近的环形接地母线或地网连接。SPD与被保护设备及接地端子（排）间连接的导线应平直且尽可能短，长度不宜超过1m。第一级限压型或开关型的SPD连接铜导线截面积为10mm2，第二级限压型SPD连接铜导线截面积为6mm2，第三级限压型SPD连接铜导线截面积为4mm2。3.3.4 二次设备防雷二次设备负责对一次设备的监视、测量、控制和保护作用。二次设备的雷电防护应做到整体规划、多级防护，从接地、屏蔽、等电位连接、限幅及隔离等方面来采取综合防护措施。（1）接地要求A 控制室等机房的接地，宜采用一根或对称布置（沿墙角对角线

24、上2根或4根）的多根，且截面积不小于100mm2的铜排或镀锌扁钢从地网可靠接至环形接地母线上；环形接地母线与主接地网端子可靠金属连接；环形接地网母线一般采用截面不小于90 mm2的铜排。B 二次设备与一次设备共用一个接地网，地网工频接地电阻值不大于1；但根据土壤电阻率不同的地区，特别是高土壤电阻率地区，地网的工频接地电阻值要求最大不大于5。C 二次设备所有屏柜内应设置专用接地铜排，截面积不小于75mm2的。屏柜内各装置信号地引线接至屏柜内专用接地铜排上后，铜排上用一根不小于16mm2的铜线引出至室内环形接地母线上。D 各种SPD的接地线就近引接至屏柜内的接地铜排。屏柜内设备的金属外壳应可靠接地

25、，屏柜的门等活动部分应和屏柜有良好的电气连接。E 为减少干扰，接地线与信号线布局走向不宜平行布置。（2）屏蔽要求A 除电源线缆和接地线外，与二次设备相连的线缆应采用屏蔽电缆；低频信号电缆的屏蔽层在设备端单端接地，高频信号电缆屏蔽层至少两端接地。B 对设备有较高屏蔽要求的，设备可采用金属屏蔽机柜。（3）信号防护要求与天然气调压站设备相连的金属信号线以及视频电缆相连设备前段应配置SPD。电子信息系统信号线路电涌保护器应根据线路的工作频率、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式和特性阻抗等参数，选择插入损耗小、分布电容小、并与纵向平衡、近端串扰指标适配的SPD。装设的SPD应满足一下要求：A 信号电

26、平在5V以下的现场工业总线、网络线等通信电缆，应在设备处安装具有信号线间和信号线对地保护模式的SPD。其线间标称放电电流不小于20A（8/20s）、动作电压不小于信号电平的1.5倍，残压不高于信号电平的2.5倍；其线对地标称放电电流不小于1kA（8/20s）的SPD，残压不高于信号电平的5倍。B 应考虑程控交换机配线架处装设SPD，要求：标称放电电流不小于3kA，动作电压应大于程控交换机铃流信号的峰值，3kA下残压应不大于其直流工作电压的5倍。C 场地中安装的视频等信号线应在设备处安装标称放电电流不小于3kA（8/20s）的SPD，动作电压不小于信号电平的1.5倍，5kA下残压不高于信号电平的

27、5倍。D 室内闭路电视信号线应安装标称放电电流不小于3kA（8/20s）的SPD，动作电压不小于信号电平的1.5倍，5kA下残压不高于信号电平的5倍。3.3.5 控制室防雷控制室（包括通讯间），应考虑进行六面屏蔽。雷电波在传播过程中，会产生交变的磁场和电场，在通过具有良好接地的铁磁材料制成的导电性能较好的屏蔽壳体时，其电磁场能量将得到屏蔽而衰减，磁场能量在通过磁场物质中产生涡流而损耗，因此在控制室的六面作钢板或网格屏蔽可使电磁场其强度将受到较大的衰耗（约3000倍至100000倍）从而起到将电磁波屏蔽（隔离）的作用。具体做法：采用3040mm矩形金属管依附屏蔽体钢板内壁焊接。在控制室吊顶内、四

28、周墙壁上（室内）埋设中距500mm500mm的龙骨，龙骨之间加扣不小于0.8mm厚的喷塑钢板，地板改为防静电全钢活动地板，在地板下沿墙四周敷设一圈40*4mm紫铜均压汇流排；所有金属构件用10mm2多股铜导线连接成电气通路。3.3.6 电缆的敷设和屏蔽（1）现场仪表的接线应穿钢管敷设，不应采用绝缘材料管。钢管与仪表间、钢管之间、钢管与电缆槽之间应有良好的电气连接。仪表电缆敷设采用穿管保护盒电缆槽汇线不但可以起到防护作用，也可起到良好的电磁防护作用。电磁防护应注意重复接地和电气接地的连续。铠装电缆可以不穿钢管敷设。（2）仪表电缆槽应采用钢铁材质，其电磁场防护效果比其它常用材质强，建议仪表电缆槽采

29、用全封闭钢板结构。电缆槽槽体和所有的金属部件实现电气连续。（3）室外敷设的电缆可以根据现场情况埋地敷设。电缆在进入控制室钱应采用穿钢管的方式，并应在钢管两端重复接地。钢管的埋地长度应大于15m。（4）电缆与其它配电线路、金属管道交叉敷设的间距大于0.3m；与之平行敷设的间距应大于0.6m。电缆与避雷引下线交叉敷设的间距应大于2m；与之平行敷设的间距应大于3m。如现场工艺无法满足距离要求时，应对避雷引下线或电缆进行穿钢管屏蔽，屏蔽钢管应在两端接地。进入控制室的所有仪表信号电线、电缆集中在尽可能少的入口进线。（5）室外敷设的各种电缆（通信、信号和电源电缆），应采用屏蔽电缆全场穿钢管或封闭金属电缆槽

30、的方式敷设。当采用金属铠装屏蔽电缆或采用互相绝缘的双层屏蔽电缆时，可以不采用穿钢管或全封闭金属电缆槽的方式敷设。（6）电缆的铠装层、外屏蔽层与敷设电缆的金属槽、金属保护管等防护层需实现电气连通。外屏蔽层至少两端接地，内屏蔽层在一端接地。但采用铠装屏蔽电缆时，铠装金属应在两端接地。信号后屏蔽电缆的内屏蔽层接地应采用单点接地的方法应根据信号源和仪表的不同情况采用不同接法。（7）敷设电缆的钢管、电缆槽两端应就近接地，但其长度大于20m时，应进行多点重复接地，接点地件间距应小于20m。（8）备用电缆不应接地。电缆的备用芯不应接地。3.3.7 天然气调压站管道等设备防雷（1）站场管道，场所存在有平行敷设

31、的金属管等金属物，需做跨接处理；所有的金属仪表均需做接地处理。（2）建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、刚屋架、刚窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应可靠接到接地装置上。（3）当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于 0.03时，连接处应用金属线跨接。对有不少于 5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。（4）等电位连接，为了使个装置和设备之间的电位差达到大致相等的水平，将现场各种电气、仪控设备的外壳全部通过共用地网连接，但雷电发生时在这些设备之间实现均匀，避免雷击对设备的损害。第四章 存在问题分析及改进方法4.1天然气调压站防雷存在的问题目前天然气调压

32、站的防雷设施基本上按照设计规范进行安装，基本上覆盖了需要设置防雷设施的区域。防雷是一项系统工程，并不是按照规范要求将所有的防雷措施叠加在一起就可以产生很好的作用，必须针对各项防雷措施的合理配置和良好配合。结合广东地区雷击特点和相关行业的防雷经验，目前天然气调压站防雷措施还存在以下几点需要引起注意：1）防雷设置的指导思想不是阻止雷击的发生，二是消除雷击形成的破坏和危害，就是说重点在于保护人员和设备的安全。2）确定弱点设备为重点保护对象，当雷电发生时，在雷电区域内的所有设备、人员都存在危险，都有被雷击的可能。区别在于人本身是不良导体，若是没有站在高处或树下，在防雷装置的保护区域内，人基本上是安全的

33、。强电设备、金属管道或阀门等装置可以承受较高电压，同时在防雷装置的保护下，雷击电流很快可以泄放，对设备不会造成损害，因此这些设备在正常防护下也是安全的。只有弱电设备，本身耐压值较低，十分敏感，而且弱电设备本身是站场运行控制的核心，所以保护弱电设备意义重大，需考虑更严密的防雷措施。3）树立整体电场、磁场的认识。当雷电发生时，首先是雷云和大地之间形成一个强大电场，雷电流泄放过程中，同时形成一个强大的磁场。天然气调压站的所有设备。人员，无论是地上地下。户外户内，都出于这个电场和磁场的空间内，只是不同区域的电场和磁场强度不同而已。所以在进行防雷装置配备时，除了按照规范配置相应的防雷设施外，还要考虑整体

34、电场和磁场的理论分析相应的防雷装置是否恰当。4）接地和等电位联结无断点，整体连贯导通。天然气调压站的接地是一个大接地系统概念，包括防雷接地、防静电接地、系统接地和二次重复接地等多种接地形式。当雷击发生后，雷电流对不同接地没有选择，可以通过任何一种接地将雷电流导入大地。此时，如果不同接地之间存在断点，可能由于电压不均衡发生二次雷击。关于接地，关键的问题是整个站场的接地要全部均压，形成等电位，才能保证在雷击是雷电流泄放过程中的安全。4.2 全方位防雷改进方法天然气调压站在设计阶段设置的防雷措施符合了国家规范标准的要求，理论上应具有较好的防雷效果。作为处于强雷区的天然站场，还存在一些需要特别强化的防

35、雷问题。经过归纳，主要有如下几点。4.2.1信息系统的电磁屏蔽由于信息系统相对管道运行安全的重要地位，且易受雷击的危害，因此是防雷的重点。信息系统防雷最关键的一点是电磁屏蔽，主要包括设备屏蔽和线路屏蔽。1) 信息系统设备屏蔽包括建筑物自身的屏蔽功能和人工设置金属格栅屏蔽。信息系统机柜等设备安装在室内，利用建筑物内钢筋可靠焊接，形成一定的具有电磁屏蔽的金属笼; 同时在重点房间机柜间和控制室墙面装设金属格栅，形成人工屏蔽网。建筑物本体钢筋网和人工设置的金属格栅屏蔽网都要与建筑物基础接地网可靠连接，形成雷电流泄放通路。这两个措施都是为了最大限度的降低房间内的磁场强度，使设备得到保护。2) 线路屏蔽包

36、括对入户的金属管道、通信线路和电子线缆入口的屏蔽，各种线缆均要采用屏蔽措施。这是因为线缆在进入屏蔽室时，都要在屏蔽体的输入处开孔。当雷电流沿建筑物引下线接地体传输时，会产生电位抬高，而建筑物屏蔽体与其等电位联结，处在高电位，与输电线路之间会产生电位差，若未很好的屏蔽，就会出现反击，使这些线路中产生高电压，损坏设备。对金属管道、通信线路和电子线缆的屏蔽，常采用金属丝编织网，金属软、硬导管和桥架等。4.2.2 避雷针的设置防直击雷的方式主要有避雷网、避雷带和避雷针。这些防雷设施主要是防直击雷，但当设置不当时，也可能会起到引雷的作用，导致危害的发生。避雷网、避雷带由于保护范围小，相对周边环境来说安装

37、高度也较低，引雷概率较小。而避雷针由于安装高度高，保护范围大，引雷概率较高。目前，业界多数经验认为尽量不设置独立避雷针，减少引雷风险。4.2.3 施工时接地可靠关于接地重点要强调的是施工质量。一般来说整个接地的设计是全面的，各种形式的接地和各个设备的接地都很完善。根据以往工程的雷击事件的调查结果看，大约有超过一半的雷击事故是由于接地效果不好，雷电流泄放通道不导通造成的。因此在施工过程中应严格按照图纸要求，对每个接地点做到可靠连接，接地施工完成后要逐点进行测试，确保导通和满足接地电阻要求。4.2.4跨接和等电位联结均压是防止二次雷击灾害的有效手段，应重点关注。特别是站场内管线上的各种跨接，接地系统不同部位