《城镇燃气防雷技术规范》在济宁市的应用及相关问题探析

2016-04-07济宁市气象局邓海利张岩岩宋兆俊

大众标准化 2016年1期

●　济宁市气象局　邓海利　张岩岩　宋兆俊

●济宁市气象局邓海利张岩岩宋兆俊

摘要:《城镇燃气防雷技术规范》在山东省济宁市应用广泛，为基层防雷检测提供技术支撑。通过对燃气调压站内管道等设备测试，济宁地区燃气站管壁厚度在5.1 mm～6.1 mm之间，对金属熔化与雷电流的关系分析，得出金属熔化与雷电流幅值无关，铁板被雷击时，只有在厚度小于4 mm时才有可能与闪击通道接触处由于熔化而烧穿。据此可知，调压站设备不需要处于LPZ0B区内。通过分析管道被雷击时电压的可能值，得出管道支撑底座应设置等电位连接带。

关键词：城镇燃气技术规范防雷检测调压站

QX/T 109-2009《城镇燃气防雷技术规范》是气象行业推荐性标准，而城镇燃气是城镇居民日常生活的必须品，其场站为公共设施，同时，由于存储、传输大量易燃易爆气体，燃气场站的防雷安全至关重要。在《城镇燃气防雷技术规范》出台之前，设计人员一般根据《城镇燃气设计规范》中第10.8.5条进行防雷防静电设计，该条款内容较为笼统。QX/T 109-2009有针对性的对城镇燃气的场站、计量设施、管道、电气系统等设施的防雷进行了规定和说明，为燃气设施设计人员提供了技术依据，同时也为防雷检测人员对燃气设施的检测提供了便利。但QX/T 109-2009规范中部分内容与现场实际情况不完全相符，需要继续探讨。

规范的主要内容

规范提出了城镇燃气防雷的术语，并提供了英文对照。主要介绍了燃气防雷的基本规定、场站、设施、管道、电气系统的防雷技术。

在济宁市的应用情况

根据2014年济宁市雷电防护技术中心的检测情况，市区、邹城、兖州场站较多，嘉祥、汶上、梁山场站较少，场站的分布也对应着QX/T 109-2009规范的应用情况。据不完全统计，济宁市燃气场站分布如表1。

表1　济宁市燃气场站分布表

调压站直击雷防护问题

1.调压站设施情况

QX/T 109-2009 第5.3.3条规定“在调压站内设备应置于LPZ0B区内”。而一般调压站的实际装置图如图1。

从图上可以看出调压站一般为铸钢金属管道，使用声波装置对济宁辖区内的调压站管道管壁厚度测量，发现壁厚不均匀，厚度一般在5.1 mm～6.1 mm之间。

图1　调压站装置图

2.金属熔化与雷电流的关系

于安全侧，可按下式计算：

表2　四种金属物的物理特性参数

将表2的相关数值代入公式得到，雷击每库仑(C)能熔化以下的金属体积：铝，V/Q≈11.6mm3/C；软钢，V/ Q≈4mm3/C；铜，V/Q≈5.5mm3/C。

在原西德慕尼黑联邦国防军大学的高压实验室，做过分析研究得出，对金属板穿孔起决定性作用的不是短时雷击电荷Qs，而是长时间雷击电荷Q1。其研究结果是：当Q1＝1OOC(第三类防雷建筑物的雷击参量)时，对1.5 mm厚的钢板、黄铜板、铜板以及2 mm厚的铝板，在各种情况下均穿孔，穿孔的直径约为4 mm～8 mm。当Q1＝200C(第一类防雷建筑物的雷击参量)时，对2 mm厚的钢板、黄铜板、铜板以及2.5 mm厚的铝板，在各种情况下均穿孔，穿孔的直径对钢板、黄铜板、铜板约为4 mm～12 mm，对铝板的穿孔直径约为7 mm～13 mm（对铝板约有25%的情况，甚至3 mm也熔化穿孔）。

3. 小结

综上论述，雷击管道熔化程度与雷电流幅值无关，仅与雷击点的电荷量有关。同时调压站管道壁厚一般大于4 mm，其本身具有直击雷防护作用，不需要置于LPZ0B区内。QX/ T 109-2009第5.3.3条规定不当。

管道支撑底座接地不良问题

1.问题原因

燃气管道各设备之间均通过管道相互连接，并与接地体相连，燃气管道起到等电位连接带的作用。所以，《城镇燃气设计规范》和《城镇燃气防雷技术规范》对调压站均没有设计等电位连接带的要求。根据《城镇燃气设计规范》，因工艺要求，燃气管道与支撑燃气管道的底座之间要有橡胶垫层，即管道和底座绝缘，若某个底座自身没有接地或者没有和站区接地系统连接，则底座接地电阻过大，同时底座和管道之间过渡电阻过大。

2.问题的危害

在调压站各种竖直或平行管道都能作为接闪器的情况下，若管道遭受雷击，那么管道之上所产生的电压U按下式计算：

雷电流的幅值150 kA，接地电阻4 Ω，管道高度3 m，经计算管道上的电压为667.5 kV。根据相关资料电阻电压降的空气击穿强度为500 kV/m。雷击管道后管道上的电压大于空气击穿强度，所以，若管道和支撑底座之间绝缘，则管道会通过空气对底座放电，产生电火花，这种电火花在易燃易爆环境中是危险的。

3.小结

QX/T 109-2009规范，应当增加调压站或场站内金属支撑底座的接地措施，建议所有底座之间用等电位连接带连接，并接入共用接地系统。