雷電是發(fā)生在大氣中的一種自然放電現(xiàn)象,具有高電壓、大電流、時(shí)間短和強(qiáng)電磁輻射等顯著特征,可引起加氣站爆炸、森林火災(zāi)、建筑物損壞等,危害人的生命財(cái)產(chǎn)安全。
1雷電危害途徑
雷云對(duì)地放電能夠?qū)Φ孛嫔系慕ㄖ锖驮O(shè)施構(gòu)成嚴(yán)重危害,其危害主要有以下兩種:一種是雷電的直接破壞,稱為直擊雷。另一種是雷電的間接危害,稱為雷電電磁脈沖(LEMP),俗稱感應(yīng)雷擊、二次雷擊。
(一)直擊雷
直擊雷是指雷電直接擊在建筑物或人身上而造成的破壞,主要表現(xiàn)為雷電引起的熱效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)和沖擊波等,通常會(huì)造成建筑物毀壞、火災(zāi)、人員傷亡等。
1、當(dāng)雷云對(duì)地放電時(shí),強(qiáng)大的雷電流從雷擊點(diǎn)注入被擊物體,其放電溫度高達(dá)6000多度,可以使體積較小的金屬熔化;同時(shí)當(dāng)雷電擊中物體時(shí),由于物體中的水分、氣體和物體本身受熱急劇膨脹,在短時(shí)間內(nèi)又來(lái)不及散去,產(chǎn)生巨大爆炸力,可以使建筑物等崩塌。
2、當(dāng)雷電擊中建筑物,雷電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí),載流導(dǎo)體周圍的空間存在著電磁場(chǎng),在電磁場(chǎng)中的載流導(dǎo)體會(huì)受到電磁力的作用,在電磁力的作用下,建筑物內(nèi)的導(dǎo)體之間會(huì)相互吸引或排斥,引起變形,甚至?xí)徽蹟,這就是雷電的電動(dòng)力效應(yīng)。
3、在雷電對(duì)地放電時(shí),放電通道中既有強(qiáng)雷的空氣游離,又有強(qiáng)烈的異性電荷中和,通道中的瞬時(shí)溫度很高,使得通道周圍的空氣受熱急劇膨脹,并以超聲波速度向四周擴(kuò)散,從而形成沖擊波。同時(shí)通道外圍附近的冷空氣被強(qiáng)烈壓縮,在沖擊波到達(dá)的地方,空氣的密度、壓力和溫度都會(huì)突然增大,產(chǎn)生劇烈震動(dòng)。
(二)雷擊電磁脈沖
雷電電磁脈沖(LEMP)主要表現(xiàn)為雷電引起的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)和暫態(tài)過(guò)電壓等,這種雷電的破壞性更大,危害更高,也更容易被人們忽視。它對(duì)周圍環(huán)境的破壞要比直擊雷發(fā)生幾率大的多,而且比直擊雷的破壞范圍更大。
當(dāng)空中有帶電的雷云出現(xiàn)時(shí),雷云下的建筑物等都因靜電感應(yīng)而帶上相反的電荷,當(dāng)雷擊發(fā)生后,雷云上所帶電荷通過(guò)閃擊與地面的異性電荷迅速中和,而某些局部地區(qū)的感應(yīng)電荷不能在同樣時(shí)間內(nèi)消失,形成局部感應(yīng)高電位,這就是雷電的靜電感應(yīng),這種有雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓會(huì)在金屬物上形成雷電過(guò)電壓,這種感應(yīng)過(guò)電壓會(huì)使接地不良或未做等電位連接的金屬器件之間發(fā)生火花。
由于雷電流具有很大的峰值,在流過(guò)的路徑周圍空間就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大變化的電磁場(chǎng),處在該電磁場(chǎng)中的導(dǎo)體回路上會(huì)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(開(kāi)口回路)或感應(yīng)電流(閉口回路),這就是雷擊的電磁感應(yīng)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)足以使回路上的間隙之間放電,產(chǎn)生火花,引起火災(zāi)或爆炸,感應(yīng)電流還會(huì)使回路過(guò)熱導(dǎo)致設(shè)備損壞。
2基本防護(hù)措施
(一)直擊雷防護(hù)
對(duì)于直擊雷的防護(hù),一般采用接閃器(避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線和接地裝置。通過(guò)避雷針、避雷帶等接閃器,將雷電吸引過(guò)來(lái),通過(guò)引下線和地下的接地裝置,將雷電流導(dǎo)入大地中去,從而達(dá)到保護(hù)的目的。
(二)雷擊電磁脈沖防護(hù)
對(duì)于雷擊電磁脈沖防護(hù)采取的措施主要有:等電位聯(lián)結(jié)、屏蔽、共用接地、合理布線、加裝電涌保護(hù)器(SPD)等防雷技術(shù),通過(guò)這些措施,達(dá)到保護(hù)室內(nèi)人員和設(shè)備的安全,這些措施與直擊雷防護(hù)措施相輔相成,缺一不可,共同構(gòu)成雷電防護(hù)系統(tǒng)工程。
3雷電對(duì)加氣站主要破壞途徑
(一)直接雷危害
雷電直接擊中辦公樓、設(shè)備廠房、加氣罩棚等建筑,造成建筑本身毀壞;直接擊中天然氣放散管,可引起放散管上方著火,甚至引起爆炸;直接擊中天然氣輸氣管道、天然氣罐體,在雷電沖擊波作用和放電通道高溫作用下,可能會(huì)引起管道及罐體爆炸;同時(shí)雷電還可能造成人員直接傷亡。
(二)雷電電磁感應(yīng)危害
當(dāng)雷電擊中站區(qū)內(nèi)避雷針或樓頂避雷帶時(shí),由于雷電流具有電流強(qiáng)度大,前沿陡度大,放電時(shí)間短的特征,因而在雷電流泄放通道周圍空間,會(huì)形成一個(gè)暫態(tài)的強(qiáng)大電磁場(chǎng),會(huì)對(duì)管道設(shè)備上附屬的壓力、流量、溫度傳感器等電子設(shè)備構(gòu)成威脅,輕者造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,重者造成設(shè)備毀壞。此外電磁場(chǎng)還會(huì)在開(kāi)口環(huán)路上形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在開(kāi)口處,如法蘭盤和閥門、平行或交叉管道、附屬電子器件與管道和罐體之間等產(chǎn)生間隙放電,引起火災(zāi)或爆炸。
(三)雷電靜電感應(yīng)危害
受雷電靜電感應(yīng)作用,在一些管道、罐體和線路上形成暫態(tài)雷電過(guò)電壓波(一般可達(dá)幾百KV—上千KV),沿著線路侵入室內(nèi),造成用電設(shè)備和電子設(shè)備的損壞,甚至危及人身安全。
4加氣站雷電防護(hù)措施
(一)加氣站站區(qū)直擊雷防護(hù)
辦公樓、變配電房、車間等建筑物直擊雷防護(hù)主要采取建筑物頂部增設(shè)避雷帶,房屋內(nèi)部等電位連接,做好引下線、接地裝置;罩棚由于是金屬構(gòu)架構(gòu)成,可以直接利用其作為接閃器,做好金屬構(gòu)件之間的鏈接以及金屬柱之間的連接;壓縮機(jī)房頂采用彩板瓦,當(dāng)其厚度大于0.5mm且相互之間連接完好時(shí),可以利用其作為接閃器,并做好接地措施,作為易燃易爆場(chǎng)所,最好采取在彩鋼瓦上另行敷設(shè)避雷帶(網(wǎng))的方式加以防護(hù),網(wǎng)格尺寸不應(yīng)大于10m*10m或12m*8m。
(二)加氣站站區(qū)雷擊電磁脈沖防護(hù)
1、配電系統(tǒng)防護(hù)
站區(qū)內(nèi)的10KV供電線路應(yīng)埋地敷設(shè);在低壓配電柜內(nèi)安裝SPD作為第一級(jí)防護(hù),在后續(xù)用電設(shè)備配電箱處安裝第二級(jí)SPD,低壓配電系統(tǒng)接地形式應(yīng)采用TN-S系統(tǒng);站區(qū)照明燈桿應(yīng)做接地,照明燈桿上的監(jiān)控線路金屬管上下兩端做等電位連接。
2、弱電系統(tǒng)防護(hù)
設(shè)備和管道上附屬的電子系統(tǒng),如壓力、流量、溫度傳感器等外露金屬部件,應(yīng)與設(shè)備管道做可靠地等電位連接,信號(hào)傳輸線應(yīng)穿金屬管進(jìn)行屏蔽,金屬屏蔽管一端應(yīng)與設(shè)備、管道做等電位連接并接地,另一端與設(shè)備等電位連接并接地,不能有裸露在外的線路。
信號(hào)線路宜埋地敷設(shè),當(dāng)敷設(shè)距離超過(guò)100m時(shí),中間宜做一次接地。嚴(yán)禁將信號(hào)線與電源線穿在同一金屬罐內(nèi)敷設(shè)。線路連接服務(wù)器端口或設(shè)備處,宜安裝信號(hào)SPD,以防止雷電波侵入。
3、控制室設(shè)備防護(hù)
電氣和電子系統(tǒng)的所有外露可導(dǎo)電部分(如金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架)、各種電纜的金屬外皮、金屬護(hù)管、金屬線槽、防靜電接地、安全保護(hù)接地、信號(hào)工作地、屏蔽接地以及配電設(shè)備PE母排、電氣和電子系統(tǒng)的SPD接地等均應(yīng)以最短的距離與該等電位連接帶做等電位連接。
4、設(shè)備管道的防護(hù)
設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與管道之間、管道與管道之間等應(yīng)相互做好等電位連接并接地,不應(yīng)有孤立的金屬物體存在。
(三)靜電安全防護(hù)
1、人體防靜電防護(hù)
工作人員在站區(qū)應(yīng)注意著裝,穿戴防靜電工作服、鞋和手套,不得穿戴化纖衣物,穿防靜電鞋時(shí),要考慮所穿襪子的導(dǎo)電性,嚴(yán)禁在鞋內(nèi)外粘貼絕緣墊。在站區(qū)入口處設(shè)置消除人體靜電裝置,可采用使人易于接觸的方式設(shè)置裸露的金屬接地物;工作地面應(yīng)具有導(dǎo)靜電性或造成導(dǎo)靜電條件,如灑水或鋪設(shè)導(dǎo)靜電地板。
2、設(shè)備防靜電防護(hù)
在充裝氣體前,應(yīng)做好拖車的接地,并與加氣機(jī)做好等電位連接;各種金屬罐體、管道、設(shè)備和設(shè)施應(yīng)做好接地,平行敷設(shè)的金屬管道和構(gòu)架等長(zhǎng)金屬物,其凈距小于100mm時(shí)應(yīng)采用金屬線跨接,跨接點(diǎn)凈距不應(yīng)大于30m;交叉凈距小于100mm時(shí),其交叉處亦應(yīng)跨接;當(dāng)長(zhǎng)金屬物的彎頭、閥門、法蘭等連接處的過(guò)渡電阻大于0.03歐姆時(shí),連接處應(yīng)用金屬線跨接,不能有孤立的未接地金屬物,并做好定期檢查。