广东LNG管道工程综合防雷接地系统应用

杨轶男 王本明

摘要:广东LNG管道工程是中国首个引进LNG的试点项目，输气干线327公里。本文对站场综合防雷系统原理、设计等进行了简要的说明，其中包括直击雷防护、接地系统、电涌冲击的防护等内容，对今后天然气管道工程的设计工作具有一定的参考作用。

关键词:广东LNG管道工程；避雷；锌包钢；降阻剂；电涌保护器

Abstract: Guangdong LNG pipeline project is China's first LNG pilot project introduced, gas transmission trunk line was 327 kilometers. The station of integrated lightning protection system of principle, design were briefly described, including lightning protection, grounding system, surge impact protection etc, it has a certain reference role for the future of natural gas pipeline engineering design work.

Key words: Guangdong LNG pipeline engineering; lightning protection; zinc clad steel; resistance reducing agent; surge protective device

中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：

1．工程概况

广东LNG管道工程输气干线327公里，是我国首个引进LNG试点项目。为缓解我国东南沿海地区能源短缺启到非常重要的作用。该工程是珠江三角洲地区的大型能源基础设施项目，项目的建成投产对调整当地的能源供给结构和改善该地区的环境污染有积极的促进作用。

在广东LNG管道工程的工艺站场和阀室中采用了先进的综合防雷系统，其中包括直击雷防护、接地系统、电源电涌冲击的防护。

2. 综合防雷系统概述

雷电是一种古老而富有神秘色彩的自然现象，长期以来严重威胁着人们的生命与财产安全。随着通信技术、计算机技术等的飞速发展，日益繁多庞杂的事物通过自动化设备及通信技术而做到井然有序；而这些敏感电子设备的工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大，因而它们受到过电压特别是雷电袭击而受到损坏的可能性就大大增加。这是由于以雷击中心1.5km～2km范围内都可能产生危险过电压，而损坏线路上的设备。因此，雷电和电涌电压成了电子化时代的一大公害。

广东LNG管道工程中站场的通信、自动化系统、站控系统等是整个工程的关键部分，因此必须采用综合防雷系统加以保护。其主要包括以下内容：

（1）直击雷的防护

采用了先进的阻抗限流和箝位分流技术的优化避雷针。建筑物屋顶采用φ10的镀锌圆钢组成避雷网，利用建筑主筋作为避雷引下线，将避雷网和室外接地系统可靠连接。

（2）接地系统

采用了锌包钢接地体作为垂直接地极，它有足够的锌层厚度，大大增强了其防腐性能，保证其可以使用较长的年限，另因它的足够厚的锌层，对场区的阴极保护设备具有积极的防护作用；整个场区做联合接地，接地电阻要求<1Ω。

（3）电源电涌冲击的防护

采用了具有电涌识别功能和顺序保护技术的并联式、串联式电涌保护器（SPD），并结合使用传统的组合式金属氧化物避雷器，达到最良好的防护电源电涌冲击的效果。

3. 综合防雷系统在广东LNG管道工程中的设计选型

3.1采用先进的阻抗限流和箝位分流技术的优化避雷针

3.1.1优化避雷针概述

广东LNG管道工程选用的ZGU-Ⅲ系列优化避雷针是一种防直击雷的防雷装置。它具有接闪、降低雷电流幅度及延长放电时间，从而减小雷电感应的破坏作用。其结构新颖、美观大方，安装方便，对建筑物具有装饰作用。

3.1.2优化避雷针工作原理

ZGU-Ⅲ系列优化避雷针受雷时由接闪器先接闪，雷电流通过避雷针针体后导入大地。通过气隙放电的分流单元、限流单元将雷电流幅度、陡度减小，从而降低地电位反击及雷电感应所造成的危害。

3.1.2优化避雷针技术指标 （见表3.1.2-1）

表3.1.2-1

3.1.3优化避雷针选型原则

（1）根据雷暴日、雷电流强度、使用安装高度、被保护物的重要性进行选择；

（2）保护范围按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》附录四滚球法确定接闪器的保护范围规定的方法进行计算。

3.2采用锌包钢接地装置

3.2.1锌包钢接地体概述：

广东LNG管道工程中采用了接地电阻稳定、耐腐蚀、长寿命的锌包钢接地体，解决了常规金属接地体无能为力的疑难接地工程。该导体既有钢的高强度、优异的弹性、较大的热阻和高导磁特性，又有锌的良好导电性能和优良的抗腐蚀性能，最主要是可以免于与场区的阴极保护设备互相影响，因而被广泛运用于石油石化行业场区的接地防雷装置。

3.2.2锌包钢接地体性能特点：

1、制造工艺独特：采用水平连铸生产工艺，实现锌与钢之间可延性冶金熔接，成为单一复合体，可像拉拔单一金属一样任意拉拔，绝不会出现脱节、翘皮、开裂现象。

2、电气性能更佳：表层为无氧锌，导电性能好，电阻远低于常规材料。

3、安装便捷、外型美观：可深入地下30米，能满足特殊场合低电阻要求。

4、对阴极保护设备有很好的保护作用。

3.3长效接地防腐物理降阻剂

3.3.1物理降阻剂概述

长效接地防腐物理降阻剂是除去腐蚀性电解质材料，主要由非离子性电极碳黑为导电物，加有胶凝剂、防腐剂、扩散剂等。

3.3.2物理降阻剂性能特点：

（1）物理降阻剂排除了腐蚀电解质，以强碱弱酸为胶凝定物，对金属有很强的亲合力，并以非电解质固体粉末为导电材料，其导电特性不受酸碱盐、高低湿、干湿度所限。

（2）物理降阻剂定水化形成胶体后，与土壤相比，对金属有较强的粘合力，随之混凝的电解质或导电粉末附着于金属表面，凝固后紧密结合，因此相应有效接触面增加，减小金属电极与降阻层间的接触电阻，改善了高土壤低接地的散流条件。

（3）物理降阻剂碳素导电物不溶于水，与金属也不发生化学反应，浆液与土壤是有限渗混，凝固后不因地下水位下降而流失，因此性能比较稳定，寿命长。

3.4电涌保护器（SPD）

3.4.1电涌保护器概述

电子和通信设备使用的交流电源通常是由进户线从户外交流电网引入的。由于雷电等原因引起的过电压波一旦产生，也会沿着进户线传播进入户内。它通过交流电源系统侵入电子设备，造成设备损坏。

广东LNG管道工程中设置了三级电涌保护。入户电力变压器低压侧安装的SPD作为第一级保护，为三相电压开关型并联式SPD，其雷电通流量不低于15kA；UPS电源的市电进线侧SPD作为第二级保护，为限压型串联式SPD，其雷电通流量不应低于5kA；在电子信息设备交流电源进线端安装SPD作为第三级保护，为限压型并联式SPD，其雷电通流量不应低于3kA。

3.4.2电涌保护器性能特点：

3.4.2.1并联式电涌保护器SD1100（第一级SPD）、SD125（第三级SPD）产品特点

（1）采用电涌识别技术。容许最高持续过电压为480V，可使用于电压不稳定场合。

（2）采用顺序保护技术。响应时间快：<5ns；残压低：730V（5kA，8/20μs）

（3）采用表面安装技术制造：稳定、可靠。

3.4.2.2串联式电涌保护器SF3150KA-32（63）A（第二级SPD）产品特点

（1）三级电涌衰减及滤波，残压降低5倍，具有电涌识别功能

（2）电涌分流能力高达：135kA+40kA

（3）抗连续冲击能力强，通流量大，寿命更长

3.4.3电涌保护器的优势

（1）具有电涌识别的功能

（2）过电压状态下，仍能正常防雷

（3）无脱扣机构，多次过压仍能工作

（4）保持较低的动作电压，防雷效果不受影响

（5）通流量大，寿命长

4．结束语

广东LNG管道以直击雷防护、接地系统、电涌冲击的防护等部分组成的综合防雷系统，在广东LNG管道工程各站场中的可靠、安全运行，保证了LNG（液化天然气）源源不断地输送到珠江三角洲地区，造福人民。

参考文献：

GB50057-94 建筑物防雷设计规范

SJ/T11147-1997电子避雷器通用规范

作者简介：

杨轶男，男，1979年生，2002年毕业于佳木斯大学电气技术专业，现工作于中国石油天然气管道工程有限公司项目支持部，副主任工程师

王本明，男，1979年生，2002年毕业于大庆石油学院通信专业，现工作于中国石油管道分公司第三项目经理部，工程技术部部长

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。