中缅天然气管道工程贵州段雷电环境分析及防雷设计

丁 吴安坤 张淑霞

1.贵州省防雷减灾中心 2.贵州省赤水市气象局

中缅天然气管道工程是我国实施能源战略的重点项目之一，是我国能源进口的西南通道。中缅天然气管道工程贵州段路径六盘水、黔西南、安顺、贵阳、黔南等5个地区，覆盖13个县，沿管线设置压气站1个、抢维修中心1个、清管站2个、末站1个、阀室20个，值班室2个共27个天然气输气场站。

天然气输气场站是指输气管道工程中各种工艺场站的总称（以下简称“场站”）。一般包括输气首站、输气末站、压气站、分输站、清管站、阴保、阀室等场站。其分输站、压气站主要包括工艺区、站控室、生产辅助用房、办公区、生活区等部分。

由于该项目中的储运介质为天然气，天然气为易燃、易爆危险物，属甲类火灾危险品，若该项目防雷措施达不到防护等级要求，一旦遭受雷击，可造成各站场建筑物受损、管道破裂、供电设施损坏，轻者影响管道石油和天然气的正常输送，严重时引起燃烧和爆炸，发生重大安全生产事故。因此，对本工程管道沿线场站所处区域的雷电环境特征进行分析，指导各站场的防雷设计，做好综合防雷工作，减少或避免遭受雷电灾害，十分必要。

1 雷电环境特征分析

贵州处于北半球中低纬度地区和云贵高原东侧，是一个典型的山区省份, 属亚热带季风湿润型气候[1]。特殊的地理位置和地形地势，造成贵州省境内冷暖空气交汇活动频繁，天气复杂多变，导致强雷暴单体和雷暴群、中尺度对流复合体（MCC）、暴雨云团、飑线、低空急流等强对流中小尺度天气系统时常出现，导致雷电灾害频繁发生[1]。统计中缅天然气管道工程贵州段27个场站1、3、5km的地闪密度及海拔高度，见表1。各站场间海拔高低落差较大，最高海拔1636.3m，最低海拔515.3m，最大落差1121m。

表1 27个场站地闪密度与海拔

由表1中，可知：27个场站地闪密度差异也较大，最大地闪密度15.2次/（km2·a），最小地闪密度4.7次/（km2·a），相差12次/（km2·a）。同时，27个站点中除个别站点外，绝大多数站点均位于海拔较高的空旷地带，造成1、3、5km地闪密度均高于所在区县的平均地闪密度，更易发生雷击事故。27个场站中8个场站的1km地闪密度为最大值，6个场站的3km地闪密度为最大值，14个场站的5km地闪密度为最大值。

本文采用27个场站1、3、5km半径范围内的最大地闪密度作分析，得出27个场站地闪密度描述统计，见表2，可知：地面密度的标准差为3.648次/（km2·a），说明27个场站之间的地面密度变化较大；偏度为1.001，说明地面密度关于均值的场站分布为正偏；峰度为-0.359，说明地面密度的场站分布不如标准正态分布陡峭。

表2 27个场站地闪密度描述统计表

2 防雷装置设计

2.1 防雷等级确定

依据《输气管道工程设计规范》GB50251-2003中第9.1.7规定：输气管道工程的防雷分类及防雷措施，应按《建筑物防雷设计规范》GB 50057的有关规定执行[2]，其主要建筑物的防雷等级分类如下[3]：

该方法根据网络的不同情况将网络进行拆分,再根据每一个部分的特点采用不同的方法进行混合预测.De[13]等人根据节点的属性和网络结构将目标网络分为两层,第一层根据节点获得的信息判断两个节点之间产生连接的可能性,第二层根据网络的结构,结合AA指标,采用协同聚类的方式获取特征值,最后通过支持向量机完成整个预测过程;Chen[14]等人提出网络稀疏化框架,通过四种不同的方法稀疏化目标网络,对稀疏化后的网络逐一训练分类器,并整合在一起进行综合预测.该方法将特定网络以特定方法分解后能有效预测网络链路,但普适性不佳.

（2）应建立防雷档案管理制度。防雷装置的设计、施工资料、检测资料和验收资料，及时归档，妥善保管。

（2）贵阳压气站的压缩机变频装置及低压配电间、压缩机备品备件库、空压机房按第二类防雷建筑物设计，冷却水泵房按第三类防雷建筑物设计；

（3）都匀分输清管站为无人值守站，有一综合设备间，该综合设备间按第三类防雷建筑物设计；

（4）都匀末站的110/6kV变电所、压缩机厂房按第二类防雷建筑物设计，综合值班室、综合设备间、门卫室按第三类防雷建筑物设计；

对控制室和仪表机柜间作六面防雷屏蔽网，将屋顶和墙面屏蔽体与地面防静电地板下原有紫铜带之间作好连接，并与室外接地网可靠焊接；将控制室门更换为金属防火门，并与墙面屏蔽体作好等电位联结；控制室窗户从外侧加装网格屏蔽网，并与原地网或防雷屏蔽网进行可靠焊接。在制作屏蔽体支撑框架时，为使屏蔽体壁面上的感应电流能迅速入地，有效地降低壁面对地的高频电位，以避免或减少外界空间电磁波对屏蔽室内造成干扰，支撑框架和原接地网采用多股铜导线进行有效连接。金属门、金属窗、墙面、吊顶之间要形成电气通路，确保屏蔽效果。

首先，针对违法占用宅基地建房、超标占用宅基地建房和长期闲置农村住房的，赋予农村集体经济组织及时纠正和有条件调整、收回宅基地的权能，特别是针对农村住房无人居住或废弃、倒塌持续若干年(如5年)以上的宅基地，应建立农民集体无偿收回宅基地的制度；其次，结合农村集体经营性建设用地入市制度改革，推行由农民集体主导的农村宅基地整治，针对在同一地从事非农业活动满一定期限并有固定居所的农民，在自愿交出农村闲置住房所占用的宅基地且不再申请新宅基地的前提下，由农民集体统一收回宅基地并将其纳入集体经营性建设用地储备库，赋予储备库中的农村集体经营性建设用地出让、租赁、入股权能，实现与国有土地“同地、同权、同价”。

（7）北盘江和罗细河跨越值班室，均按第三类防雷建筑物设计。

（6）所有阀室均按第二类防雷建筑物设计；

2.2 接闪

都匀支线阀室、其它19个支线阀室的监视阀室阀组间和合建手动与监视阀室阀组间均为钢结构，优先选用其金属屋面做接闪器，利用钢柱作引下线，金属屋面和钢柱需作良好电气连接；压缩机厂房、天然气发电机棚、车棚均为钢架结构，优先选用其金属屋面做接闪器，利用钢柱作引下线，金属屋面和钢柱需作良好电气连接。

2.3 接地、等电位

物流金融业务针对的是流通型企业，但是目前物流金融业务对象中也出现了需要资金的大中型生产型企业，这些企业依托物流金融业务获得所需生产资金，且呈现逐渐增加趋势。

110/6kV变电所独立避雷针需制作独立接地网，接地电阻不大于10Ω；其它建构筑物的防雷接地、电气设备保护接地和电子信息系统接地应采用环形闭合接地装置，使其形成一个大的接地网，将所有的接地都连接在此接地网上接地电阻不大于1Ω；金属门窗需作防静电接地，接地电阻不大于30Ω；工艺设备区、进站阀组、出站阀组内的供电线路、温度、液位等测量装置，应采用铠装电缆或钢管配线，电缆金属外皮、钢管与装置或罐体作电气连接并接地。

将所有站场进出控制室的低压信号电缆移入金属线槽内，从出控制室算长度不小于15m，金属线槽保持全程电气连通，两端可靠接地。由于金属线槽埋入潮湿的地下容易被腐蚀，故采用锌带作为牺牲阳极来保护金属线槽。

各金属装置不少于两处通过接地线与接地体连接并宜在防雷分区分界处设等电位连接及接地，当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时,连接处应用金属线跨接。

工艺装置区内露天布置的天然气钢制密闭设备、容器等必须设防雷接地。当顶板厚度小于4mm时，应设避雷针(线)保护。当钢制顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针保护[2]。输气站钢制放空竖管管顶可不设接闪器，但放空竖管底部(包括金属固定绳)应设集中接地装置[2]。

电话线穿长度不少15m的金属软管进行敷设，全程保持电气连通，至少两端作好接地处理。

各站管线的始、末端，分支处以及直线段每隔100-200m处，设置防静电、防感应雷的接地装置。在爆炸危险场所中凡生产储存过程有可能产生静电的管道、设备、金属导体等均应做防静电接地。输气管线的法兰（绝缘法兰除外）、阀门连接处，当连接螺栓数量少于5时，应采用金属线跨接。

通过与符合时相要求的最新影像对比，在要素实际变化区域，作业时由于对影像的认知或采集不够细致的原因，造成要素的中心线或边线采集偏移，超出规定的5个像素限差。

2.4 屏蔽

（5）贵阳抢维修中心的设置综合楼、维抢修厂房、车棚、设备库房、活动材料棚、材料储备库、门卫室等均按第三类防雷建筑物设计；

2.5 电力设备的防雷

110kV变电所、变频装置室户外配电装置等电力设备的防雷措施应按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620、《过电压保护设计规范》GB 50064的有关规定执行。

110/6kV变电所应设置独立避雷针保护；独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面。

（2）天然气发电机组、电力变压器、电动机等的底座和外壳；

几年前，第一次与同伴途径郭村时，目光就被这山上的古木拴住。我认得其中的一些，银杏、枫香、槭树、无患子、乌桕、水杉、黄檫，每一株都是一个巨人，身着华服，怀抱焰火，任其长久的燃烧，寂静又热烈，将村庄的马头墙和天空烧灼得如同红海。

电力设备的下列金属部分，均应可靠接地：

式中：∀a∈A，∀b∈B，∀c∈C；A、B、C分别为εXOZ、ΔεXOZ、ΔPXOZ-1的论域。μAi(a)、μBj(b)、μCij(c)分别为元素a、b、c在论域Ai、Bj、Cij中的隶属度。

（1）高低压配电屏与控制屏的框架；

变电所高压侧为架空进线时，为防止线路的雷电波侵入，屋内高压配电装置的电源进线柜，均加装避雷器。

（3）配电装置的金属构架、钢筋混凝土构架及靠近带电部分的金属围栏和金属门；

（4）电缆接线盒、终端头的外壳和电缆的外皮、穿线的钢管等。

2.6 信息设备的防电涌措施

由于本工程自动化水平高，许多工艺站场均为无人值守站，自控、通信等大量电子设备的耐受过电压能力较低，一旦受到电涌过电压（雷电过电压、操作过电压等）的袭击，遭遇破坏和干扰影响的几率大大增加。因此，在做好防直击雷的同时，应做好该类电子设备的防电涌保护。

所有压气站、分输站、清管站及阀室的电源进线低压侧，即屋内低压配电屏电源进线柜，应加装第一级保护的并联型电涌抑制器；自控、通信设备前端的电源配电箱、 UPS装置等应加装第二级保护的并联型电涌抑制器；自控、通信等电子设备电源进线处应加装第三级保护的串联型电涌抑制器。UPS电源进线侧设置电涌保护装置，防止感应雷的侵入，保证电源线路不引入雷电波。电涌保护装置的接地就近接至联合接地装置。过流保护宜选用能够自复位的保护器。

3 防雷电管理维护

工程建设单位应重视项目投入使用后的防雷安全管理，按《企业防雷安全生产标准化评定标准》建立相关安全责任制度和灾害应急预案，做好防雷装置的维护和安全性能检测。同时，加强防雷安全知识培训，提高防雷减灾意识，不随意破坏防雷装置。

由图6试验结果可以看出，随着磨矿浓度的增加，不论是铁介质磨矿还是瓷介质磨矿，方铅矿矿浆电位都呈下降趋势，但方铅矿矿浆电位在铁介质磨矿时要远低于瓷介质磨矿，且当磨矿浓度继续增加时，矿浆电位下降趋势逐渐平缓。这是因为，在磨矿过程中矿物表面会发生局部电池作用，随着磨矿浓度的增加，消耗溶解氧含量增加，因此两种介质下矿浆电位都会下降。同时，在铁介质磨矿下会产生较多的铁质进入矿浆，使得矿浆电位的下降更为剧烈。

3.1 防雷安全管理

（1）应制定防雷安全实施细则和重大雷电灾害应急预案，并报当地气象主管机构和安全监察部门审查、备案。

（1）安顺分输清管站的输油泵变频装置及低压变配电间、110/6kV变电所、压缩机厂房以及天然气发电机棚按第二类防雷建筑物设计，综合值班室、综合设备间、车棚、门卫室按第三类防雷建筑物设计；

（3）使用的防雷产品，应通过国务院气象主管机构授权的检验机构测试合格，并经贵州省气象局备案。

对比两种方法检查对患者术前确诊率、误诊率、漏诊率。MSCT检查的术前确诊率、误诊率、漏诊率分别为90.0%、5.0%、5.0%，DR检查患者的确诊率、误诊率、漏诊率分别为70.0%、16.0%、14.0%，组间数据有统计学意义（P＜0.05）。结果如下表。

（4）防雷工程应委托具有气象主管机构颁发资质的单位设计和施工，防雷设计和施工人员也应具有相应的个人资格证书。

3.2 防雷装置维护

防雷装置应定期检查、维护和保养，以确保雷电防护作用的长效性。

（1）日常性维护应在雷雨季节来临前和每次雷击之后进行。

（2）检查生产装置、塔罐、管道、以及建筑物外部防雷装置的电气连接，若发现有脱焊、松动和锈蚀等，采取相应措施处理。若有电源和信号线路绕缠或绑扎，及时拆除。

有研究发现钙离子与IR有关。细胞内适宜的钙离子浓度是胰岛素发挥正常生理功能的前提。当细胞内外钙离子浓度出现异常时，从而影响cAMP依赖性蛋白激酶起作用，导致IR的发生[20]。虽然指南中并未提到钙离子拮抗剂对NAFLD合并2型糖尿病的患者有治疗效果，但有研究经统计分析发现钙离子确实对NAFLD合并2型糖尿病的患者有疗效。他汀类药物是中华医学会推荐治疗NAFLD的药物[21]。文献[21-24]指出他汀类药物是HMG-CoA的抑制剂，通过抑制VLDL脱辅基蛋白B，提高胰岛素的敏感性，改善患者总胆固醇、LDL及三酰甘油的水平，防止NAFLD进展。

化肥的不合理利用不当会发生烧苗、植株枯萎等现象。例如，一次性施肥过多或施肥后没有及时浇水，会造成过高的土壤溶液浓度，造成作物根系吸水困难，导致植株枯萎，甚至不能成活。

（3）检查室内防雷设施和金属外壳、机架、管线的电位连接，若发现连接处松动或断路，及时修复。

（4）检查各类电涌保护器（SPD）的运行情况，有故障指示、接触不良、漏电流过大、发热、绝缘不良、积尘等情况时及时处理。

（5）测试各类不同接地网的接地电阻，测试值大于规定要求的，应检查接地装置和土壤条件，找出变化原因，采取有效措施处理。

（4）流域与区域“入河污染物总量”监测计量。依托“网格化管理”理念及“河流物质通量”监测技术，由流域管理机构或第三方专业机构开展行政区“入河污染物总量”监测计量，是落实各级地方政府管理责任的重要技术支撑。

（6）防雷装置应委托具备防雷装置检测资质的机构检测。易燃易爆场所的防雷装置每半年检测一次，其他每年检测一次。

本实验结果中，各测试组间ARI积分的差别均无统计学意义(P>0.05)。提示无论采用何种表面处理方法和黏结剂，托槽脱落的断裂面形式相似，主要出现在黏结剂内部或托槽与黏结剂之间。从实验数据中分析，表面处理为35%磷酸酸蚀的ARI积分相对其他两组表面处理方法的ARI积分较小且集中在0～2之间，说明表面处理方法为35%磷酸酸蚀时托槽与树脂面之间的黏结力较小。

4 结束语

目前国内外还没有百分之百防御雷击危害的办法，天然气场站的雷电防护，一定要按有关国家标准的防雷要求执行，防雷是一项系统的工程，必须将接闪、接地、等电位、屏蔽、安装电涌保护器（SPD）系统防护等措施结合起来，同时建设单位应重视投入使用后的防雷安全管理，才能减少雷电灾害事故，保证天然气输气场站安全平稳的运行。

[1] 唐延婧、宋丹.2008年初贵州低温雨雪凝冻灾害天气成因分析[J].气象科技,2008,28(增刊)：78-83

[2] 建设部，国家质量监督检验检疫总局.GB50251-2003输气管道工程设计规范[S].北京：中国计划出版社,2003

[3] 住房和城乡建设部.GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社,2011