燃气站的保护接地

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1、目录1、概述22、燃气站或燃气管道的保护接地技术方案53、防雷保护接地设计标准及规范84、技术规范155、维护与管理186、结论19燃气站保护接地燃气是很大的一个行业，牵涉的面较广，而作为爆炸危险环境场 所，发生雷击事故的概率较大，后果也很严重。燃气行业作为强势行 业，在防雷安全管理上存在一些薄弱环节，对雷电防护重视不够，导 致存在燃气管道、设施直接铺设而未采取保护措施等现象，存在极大 防雷安全隐患。随着极端天气事件的增多，雷电灾害具有发生频次高、强度大、 范围广，社会影响大等特点。近年来，由于缺乏足够的重视及无专门 的防雷保护接地，城镇燃气系统的雷电灾害事故时有发生。宜宾位于四川省川南部云、

2、贵州、川三省结合部，地形以中低山 地和丘陵为主，岭谷相间，市境内海拔5002000米的中低山地、丘 陵、平坝，属于雷电频繁发生区，平均雷暴日39.2天。宜宾华润燃 气天然气管网分布于上江北、城区、南岸共有45处，无接地措施或 接地阻值不满足要求，燃气管道因接地不完善，将造成人员伤亡和经 济损失等安全隐患。良好接地是有效的防范雷击和外部电源的冲击， 使袭击天然气管道及然气站的雷电或外部电源以极快的速度引入地 下，避免重大损失的有效保护措施。雷电和外部电源对天然气管道及然气站的危害原因及特点。1、雷电和外部电源的来源（1）雷电：空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候， 经过一些复杂过程，使这

3、些物质分别带上了正电荷与负电荷。通过运 动，带上相同电荷的质量较重的物质会到达云层的下部（一般为负电 荷），带上相同电荷的质量较轻的物质会到达云层的上部（一般为正 电荷）。这样，同性电荷的汇集就形成了一些带电中心，当异性带电 中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成“云间放电”（即闪 电）。带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被 感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面 的物体形成向上闪流，二者相遇即形成对地放电。这就容易造成雷电 灾害。（2）外部电源：A通常是地下电缆受外力破坏，特别是高电压电 源电缆；B微生物发酵，产生电荷叠加，形成强大电流。2、雷电的

4、主要危害特点 冲击电流大，其电流高达几万几十万安培。 时间短，一般雷击分为三个阶段，即先导放电、主放电、余光 放电，整个过程一般不会超过6 0微秒。 雷电流变化梯度大，有的可达10千安/微秒。 冲击电压高，强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达 上亿伏。 雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间 的电位差达到一定程度（2 5 - 3 0 kV/cm ）时，所发生的猛烈 放电现象。3、雷电造成的燃气事故案例 1984年8月，重庆市渝中区上清寺红球坝附近发生埋地燃气供气管道被雷电击穿的雷害事故,造成燃气供气中断。I: I: I1999年4月23 日，贸市场商住楼由于天然气管道敷设

5、在屋面成为接闪器，造成了雷击导致天然气调压箱爆炸燃 烧，封锁通道，引起住户恐慌。天然气管道=3=13二nrig _ 1L-12002年，中国电信重庆分公司李家沱宿舍楼因雷击导致调压 箱附近静电感应发生火花，引起恐慌。调压箱i -4 - 4 I-=- -nt = = - |目B厨田6J同曲宜亘_g三已-T 至 sjs a e e a 5? 2004年5月29日晚7时45分，四川泸州市纳溪区一居民楼下 发生一起因天然气沿管道裂隙泄漏，遇雷击后点燃气体产生爆炸事 故，造成5人死亡,1人重伤,34人轻伤。此次爆炸事故造成永宁路社 区数千居民停水停电、河西片区上万居民停气。 2007年4月1日，合肥市大

6、雨滂沱、雷电交加，位于肥东的 合肥天然气总站电路被雷电击中，造成生产瘫痪，无法生产压缩天然 气。 2008年7月，南宁市某燃气公司遭受雷击，主控室的PLC控 制系统、空混系统（液化气）、仪表控制盘、现场泄漏报警系统失灵； 热值仪、原力变送器、仪表盘、报警器损坏，此次雷灾造成的直接经 济损失约20万元。4、保护接地费用通常每个站点的燃气改造费用约为1万元。二、燃气站或燃气管道的保护接地技术方案针对上述雷电的危害特点及事故案例的分析，再结合燃气管道 及燃气站的现场实际情况，采用敷设热镀锌扁钢以及布置接地网等方 法降低雷击危害。1、燃气站及燃气管道的保护接地设施 环形接地装置：围绕燃气站及燃气管道四

7、周，按规定深度埋设 于地下的封闭环形接地（含垂直接地体）。 接地体：埋入地下并直接与大地接触的导体。 接地汇集线：引出站房，电力室等各种接地线的公共接地母线。 接地引入线：接地汇集线与接地体之间的连接线。 接地线：燃气设备与接地汇集线之间的连线。 接地系统：由接地线，接地汇集线，接地引入线以及接地体组 成。2、保护接地装置的施工程序 采用热镀锌扁钢与燃气站及煤气管道的预留防雷接地端子进 行焊接，热镀锌扁钢型号采用-60*6，通常向外延伸40m左右，与接 地网进行可靠焊接。 接地敷设路径每间隔10m打置一根2.5m L50*5的热镀锌角 钢，与水平敷设的热镀锌扁钢进行焊接。 接地网规格为4.0m

8、*3.0m “ 口型”地网，采用热镀锌扁钢横向、 竖向间隔40cm水平交错焊接，“口型”地网四角分别打置一根2.5m L50*5的热镀锌角钢。热镀锌扁钢水平埋设深度约2m，考虑到部分地区接地埋设位 置过于干燥，扁钢埋于接地槽后添加适量的降阻剂，以确保接地阻值 满足规程规范要求。4m焊缝长度120mm焊缝长度20mm单面焊接示意图双面焊接示意图三、防雷保护接地设计标准及规范(GB50057-2010)建筑物防雷设计规范(GB50343-2012 )建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50169-2010)电气装置安装工程接地装置施工及验收规范3.1保护接地系统接地是防雷的重要组成部分是防雷装置的

9、基础，使雷电流更好的泻入大地，为保证机房或系统的接地阻值，还应尽量减小引下线的电 阻值。依据防雷规范要求，此次引下线选用载面积为50平的铜芯地 线电缆。接地体的具体位置和引下线的具体路由，在施工时以尽可能 的减少引下线的长度。通过增大导线载面和减小引下线长度的措施， 来尽量减小接地引线的电阻值。（1）垂直接地体材料垂直接地体可采用烧制型YBD-01T非金属接地体、铜包钢接地 棒、铜材、热镀锌钢材（钢管、圆钢、角钢、扁钢）、离子接地棒、 锌包钢或其它新型接地材料。（2）水平接地体材料水平接地体一般采用纯铜线、镀铜线、热镀锌扁钢、锌包钢等。（3）接地材料有以下要求：a、采用热镀锌钢管时，钢管壁厚不

10、小于3.5m；b、采用热镀锌角钢管，角钢不小于50mm*50mm*5mm；c、采用热镀锌扁钢时，扁钢不小于40mm*4mm；d、采用热镀锌圆钢时，圆钢直径不小于8m；e、非金属接地模块分为烧制型与压制型，常用规600mm*150mm*100mm；f、铜包钢接地棒，镀铜厚度；W0.25mm,巾16*1500mm型号:YBD-01Bg、离子接地棒时，YBD-L巾50*1500mm；h、采用物理降阻剂时，电阻率R=0.45，降阻率在60-95%之间， 石墨含量70%，型号：YBD-Z25与YBD-Z10。（4）地网施工布置地网布置依据地形设计为L型、口型、一字、H型或圆型。（5）地网挖掘接地地网挖掘

11、深度大于0.8米，根据土壤如：石头、沙土、建筑 垃圾、黄土等情况，北方城市一定要达到冻土层以下。（6）焊接与防腐处理接地体（线）的连接应采用焊接，焊接处焊缝应饱满并有足够的 机械强度，常见的焊接分为：电焊与放热焊接。焊接不得有夹渣、咬 肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青做防腐 处理。采用搭接焊时，其焊接长度如下：1）镀锌扁钢不小于其宽度的2倍，三面施焊。（当扁钢宽度不 同时，搭接长度以宽的为准）。敷设前扁钢需调直，煨弯不得过死， 直线段上不应有明显弯曲，并应立放。2）镀锌圆钢焊接长度为其直径的6倍并应双面施焊（当直径不 同时，搭接长度以直径大的为准）。3）镀锌圆钢与镀锌扁钢

12、连接时，其长度为圆钢直径的6倍。4）镀锌扁钢与镀锌钢管焊接时，为了连接可靠，除应在其接触 部位两侧进行焊接处，还应直接将扁钢本身弯成弧形与钢管焊接。3.2影响接地电阻原因1）选择地网接地线及导体截面不足，或对系统发展规划的短路 电流分析结果偏差较大，使接地线及导体的截面不能满足热稳定校验 的要求。2）对接地装置施工防机械损伤、防腐蚀问题重视不够，或根本没 有采取必要的防腐措施。3）接地装置敷设时埋设深度不够，垂直接地体间距过小，焊接质 量不合格，没按设计规定进行规范施工，防雷地网材料选用了不合格 的接地材料。4）接地体（线）连接不正确，在一个接地线中串接了几个需要接地 的电气设备，直接接地或经

13、消弧线圈接地的变压器，没有采用专用的 接地线。5）独立避雷针没有设独立的集中接地装置，或该接地装置与主接 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 接地体的长度小于15m。6）土壤电阻率偏高，没有按规程要求正确选用高效降阻剂。降阻 剂现在市场价格混乱，建议采用石墨含量高的YBD-Z25物理降阻剂。3.3部分防雷接地材料（1）非金属接地模块产品分类：烧制型与压制型常用尺寸：600mm*150mm*100mm规格型号：YBD-01T或YBD-01M外观种类：长方形、圆柱型、梅花型等 产品性能及特点1、接触电阻大大降低2、接地电阻稳定3、减少地电位及反击4、使用寿命长5、施工安

14、装简单 产品使用方法：1、低电阻接地模块可选有垂直埋置或水平埋置。埋置深度不宜 小于0.9米，一般为0.81.0米。2、采用多个模块埋置时，模块相距不宜小于2.0米.如条件不允 许，或适当减小,与此同时就减小计算模块用量时模块系数的取值。3、把模块包裹上YBD-Z25高效防腐降阻剂。4、回填上时应多灌水，分层夯实，回填完毕后再次浇水湿润.等模 块充分吸湿（72小时）以后测量接地电阻.（2）铜包钢接地棒YBD-01Bvir00U铜包钢接地棒有组合式和单根式的两种，组合式接地棒施工更加 方便，配有同轴连接管、驱动头和钻头等配件，根据不同地质及使用 要求可以通过硅黄铜连接管连接，任意增加镀铜接地棒的

15、长度。顶端 采用驱动头（连接螺栓）连接，供接地棒打深时打击使用。末端采用 特制钻头（连接螺栓）连接，将接地棒打深。技术参数1. 镀铜层厚度三0.254mm（符合UL 467接地与搭接设备安全标 准）。2. 抗拉强度60000n/cm23.平直度误差W1mm/m4.铜层可塑性：接 地棒（线）弯曲30度时，折角内外缘无裂缝现象5.铜层结合度：经 附着力试验，除虎口钳钳口咬合处出现剥落铜层，其余部分铜钢结合 良好，未出现剥离现象。可以按要求的长度连接接地棒，接地棒可以 深入地下30m，而不受任何可能增加土壤电阻率及接地电阻的气候条 件（如干旱和霜）的影响。（3）高效降阻剂YBD-Z10或YBD-Z2

16、5YBD电阻剂由多种成份组成，其中含有电解质、石墨、固化剂、 润滑剂、高效防腐剂及填充材料等。它呈黑色粉末状，是一种良好的 导电体。将它施于接地体和土壤之间，一方面能与金属接地体紧密结 合，形成足够大的电流流通面；另一方面又能向周围土壤渗透，有效 降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成了一个变化平缓的低电阻区 域，从而达到降低接地电阻值的目的。产品优点降阻效果明显，能减少施工工作量，可少打接地体，尤其可用水 平接地体代替难于施工的垂直接地体（在山区及岩石地区等）。施工 方便，可解决施工场地受局限的困难，可大量节省金属材料，具有长 效性与稳定性，防腐性能好。具有良好的吸水性和保水性，不易随水 土流

17、失，较少受气候的影响。综合技术经济性好等。降阻剂的使用方法1、先按接地工程设计要求，参照以下施工图的方法，挖好水平 接地沟或垂直接地孔。2、焊接、支撑好金属接地体，金属接地体焊接牢固，表面干净 无锈迹；接地装置的焊接长度：对扁钢为宽边的2倍；对圆钢为其直 径的10倍。3、降阻剂与水按1：（0.51）比例在容器内搅拌均匀成浆体 状，否则影响降阻效果和防腐蚀效果。4、将搅拌均匀的降阻剂敷于接地沟或孔内，将金属接地体包裹 均匀，612小时后封土夯实。在敷设过程中，不得将泥沙等杂物接 触金属接地体或混入降阻剂中。5、对于深井接地，通常井深由找到电阻率低的地层或地下水来 决定，一般达数十米。施工时用专用

18、机械钻孔，孔径为100200m。 金属接地体一般采用0 50X3.5mm的钢管，用压力将调制好的降阻剂 注入管内，使降阻剂从内到外两侧包围钢管并充实整个接地深井。有 时要配以局部爆破，炸松四周土壤，以填充降阻剂，扩大降阻效果。现场图片四、技术规范为防止雷击造成的火灾、爆炸、人员伤亡、计算机信息系统损害 等重大事故的发生，切实减轻和避免雷电灾害造成的损失，我国出台 了一系列防雷法规。建筑物防雷设计规范GB50057 2010第3.2.3条第二款规定： 架空金属管道，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连； 埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地 装置相连。第3.2.4

19、条第七款规定：当建筑物高于3 0m时，尚应采取以 下防侧击雷的措施：从30m起每隔不大于6 m沿建筑物四周设水平 避雷带并与引下线相连。3 0m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大 的金属物与防雷装置连接。第3.3.9条第四款规定：架空和直接埋地的金属管道在进出建筑 物处应就近与防雷的接地装置相连。第3.3.10条第四款规定：竖直敷设的金属管道及金属物的顶端 和底端与防雷装置连接。第3.4.9条第三款规定：进出建筑物的架空金属管道，在进出处 应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地,其冲击接地电 阻不宜大于3 0 Q。城镇燃气设计规范GB50028-2006第10.8.5条规定：进出建 筑物的

20、燃气管道的进出口处、室外的屋面管、立管、放散管、引入管 和燃气设备等处均应有防雷、防静电接地设施。根据上述规范要求，燃气管道应做防雷接地。1、燃气管道防雷接地的做法1.1屋顶燃气管道防雷接地屋顶燃气管道设置于屋顶上防雷保护范围内。防雷接地做法是用 HPB235-少8镀锌圆钢或Q235-25*4扁钢将燃气管道与屋顶避雷网相 连，连接点不小于二处，每隔3 0m连接一处，法兰、阀门及附件均 用BVR-6mm2铜芯软线跨接，跨接电阻不大于0.030，屋顶调压箱与 燃气管道或避雷网相连。因特殊情况燃气管道设置于屋顶防雷保护范 围之外的，燃气管道被动地变成了接闪器，燃气管道应增加壁厚，且 不小于4mm,并

21、加强与屋顶避雷网连接的可靠性。1.2燃气引入管防雷接地燃气引入管宜采用无缝钢管，考虑到对建筑景观的影响及位置较 低容易受损坏等因素，其连接点宜设于燃气引入管道出地面前，采用 HPB235- 8镀锌圆钢将燃气管道与建筑预留防雷接地端子相连，具 体做法见“附图（一）”。-SZ1.3燃气立管防雷接地（1）对于采用无缝钢管的立管，当立管高度不大于30m时，燃气 立管的顶端宜用BVR-6mm2铜芯软线与建筑接地装置相连，具体做法 见“附图（二）”。底端与燃气引入管阀门连接处用BVR-6mm2铜芯 软线跨接，跨接电阻不大于0.03 Q。对于燃气立管高度为3 0m以上的建筑，需从30m开始，每隔 不大于6m

22、（ 般为两层）与建筑预留的防雷接地端子相连一处，做 法与立管顶端的防雷接地做法相同。（2）对于采用镀锌钢管丝扣连接的立管，因各连接口采用聚四氟 乙烯生料带做密圭寸材料，造成立管连接口不导通，各接口处须用 BVR-6mm2铜芯软线跨接，具体做法见“附图（三）”。现有一种新 型密封胶，导电性能良好，可作为立管丝扣连接的密封材料，现正在 研发，若能推广应用，各接口处就无需再做跨接了。扁钢与扁钢（建筑预留防雷接地端子）之间及圆（扁）钢与燃气 管之间采用搭接焊接，搭接长度不小于圆钢直径的6倍（扁钢宽度的 两倍）；扁钢与扁钢之间为三面连续焊接，圆（扁）钢与燃气管之间 为两面连续焊接；BVR-6mm2线与建

23、筑预留防雷接地端子之间采用焊 接或螺栓连接。圆钢、扁钢、螺栓、螺母、垫圈等配件均采用镀锌防 腐处理。圆（扁）钢与燃气管之间焊接连接完成后需做防腐处理。五、维护与管理1、维护（1）接地保护装置的维护氛围周期性维护和日常性维护两类。（2）周期性维护的周期为一年，每年在雷雨季节到来之前，应进 行一次全面检测。（3）0常性维护应在每次雷击之后进行。在雷电活动强烈的地区， 对保护接地装置随时进行目测检测。（4）检测外部保护接地装置的电气边续性，若发现有脱焊、松动 和锈蚀等，应进行相应的处理，特别是在断接卡或接地测试点处，应 进行电气连续性测量。（5）测试保护接地装置的接地电阻值，若测试值大于规定值，应

24、检查接地装置和土壤条件，找出变化原因，采取有效的整改措施。（6）检测内部保护装置和设备（金属外売、机架）等电位连接的 电气连续性，若发出连接处松动或断路，应及时修复。（7）检查种类浪涌保护器的运行情况：有无接触不良、漏电流是 否过大、发热，绝缘是否良好，积尘是否过多等，出现故障，应及时 排除。（8）雷电即将发生时，可以关闭一些可以短时间停用的电子设备。等雷电雨云过后再开启。2、管理(1) 保护装置，应由熟悉雷电防护技术的专职或兼职人员负责管 理。(2) 保护装置投入使用后，应建立管理制度。对保护装置的设计、 安装、隐蔽工程图纸资料、年检测试记录等，均应及时归档，妥善保 管。(3) 当发生雷击事故后，应及时调查分析原因和雷电损失，提出 改进防护措施。六、结论从防止因雷击造成的燃气管道爆炸、人员伤亡、经济损失等社会 影响的大前提出发，减轻和避免雷电灾害造成的损失，结合相关的燃 气管道防雷保护接地技术规范，敷设可靠的保护接地装置，确保接地 电阻符合要求，能有效快速的将雷电或外部电源引入地下，保证了燃 气站及燃气管道供气的安全性和可靠性。