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摘要：天然气门站建筑物、露天设备属于二类防雷，所以天然气门站防雷设计应设防直击雷的外部防雷装置，并应采取防雷电电涌侵入、防雷电感应的措施。门站露天设备在运行过程中遭受雷击的几率较大，防雷设计主要是防直击雷，而室内设备受到建筑物防雷设施的保护，地下的燃气管道受到土层覆盖保护，受到雷击的可能性较小，防雷设计主要是防雷电感应和雷电电涌侵入。本文从防直击雷设计要求、天然气门站防雷电感应、雷电电涌侵入设计标准要求和接地要求三方面进行了分析。
关键词：天然气门站；防雷技术；
一、防直击雷设计要求
依据《城镇燃气设计规范》（GB50028）和《城镇燃气防雷技术规范》（QXT109）规定：设于空旷地带的调压站及采用高架遥测天线的调压站应设置独立防雷装置。因此，在设计前设计人员应先踏勘工程现场，根据周边的环境、站内露天设备、建筑物决定是否设置独立防雷装置。一般天然气门站建设在远离市区的空旷地带，应设计独立防雷装置；若门站周边有较高的房屋建筑群的则可不设。独立避雷针（线）的设计应符合GB50057-2010附录D要求。天然气门站管道和设备按工艺和安全要求设置集中放散装置，放散管的立管应远离站内、外的建筑物，管口离地面5m或以上，高于室外地上工艺管线和设备。集中放散装置遭受雷击的概率较大，除安装单独的接地体外，还采取加装阻火器，与工艺管道之间加装绝缘法兰等防雷措施。露天设置的计量撬调、调压橇、压缩机橇、过滤橇、加臭计等金属箱体的橇装设备应进行防雷接地，通过金属壳体接地的，应保证其设备上部的放散管与外壳有可靠金属连接。
天然气门站生产或储存天然气的建筑物、阀室、控制机房等建筑物的防雷设计应符合《建筑物防雷设计规范》（GB50057）的“第二类防雷建筑物”规定[1]。第二类防雷建筑物防直击雷的措施通常是采用在建筑物上设置接闪带、接闪针，或由其混合组成的接闪器。阀室屋顶太阳能应在接闪器保护范围内，室外监控系统的云台、探头等设备亦应在接闪器保护范围内。
二、天然气门站防雷电感应、雷电电涌侵入设计标准要求
由于闪击时雷电对架空线路、电缆线路或金属管道的作用，雷电波即雷电电涌，可能沿着这些管道侵入室内，致使电气系统、信息系统及设备损坏。依据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）规定，门站内的电子信息系统雷电防护等级为B级。在门站供电系统应采用过电压保护，重要设备直流供电线路应加装直流电涌保护器，信号系统应加装信号电涌保护器[2]。
2.1 供电系统过电压保护
在电源线路上采用多级电涌保护器防护，主要目的是达到分级泄流，避免单级防护随过大的雷击电流而出现损坏率高和产生高残压。通过合理的多级泄流能量配合，保证SPD有较长的使用寿命和设备端口的残压低于设备端口耐雷电冲击电压，确保设备安全。第一级电涌保护器限制首次雷击产生的过电压，加装在总配电柜处，选用Ⅰ级试验的10/350μs波形的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应UP≤2.5KV，每一保护模式下冲击电流值应Iimp≥20KA。其连接相线采用16mm2多股软铜线，地线采用25mm2多股软铜线与接地母排连接，接地线长度应≤0.5m；并在电涌保护器前加装熔断开关。加装的第二级电涌保护器的作用是限制后续雷击、首次雷击波尾产生的过电压和操作过电压，加装在分配电柜处UPS前，选用ⅱ、ⅲ级试验的8/20μs波形的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应UP≤2.0KV，每一保护模式下标称放电电流应In≥40KA，其连接相线采用10mm2多股软铜线，地线采用16mm2多股软铜线与接地母排连接，接地线长度应≤0.5m；并在电涌保护器前加装熔断开关。控制机房的设备及其它重要设备宜加装第三级过电压保护，选用ⅱ、ⅲ级试验的8/20μs波形电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应UP≤1.2KV，每一保护模式下标称放电电流应In≥20KA。安装的电涌保护器尽量靠近设备端[3]。
2.2 仪表和自动控制系统的过电压保护
各类仪表和自動控制系统均为门站重要的精密仪器，对雷击的抵御能力较弱，较强的闪电感应雷电流和高电位就会将电子元件击穿损坏，进而导致自动控制系统瘫痪，因此应在线路上安装电涌保护器，确保电涌在系统之外。门站的温度变送器、压力变送器、压差变送器、计量变送器及阀室太阳能电池板等直流供电线路应加装直流8/20μs波形电涌保护器。标称放电电流≥10KA，响应时间≤25ns。
2.2 信息系统的过电压保护
电子信息系统的室外金属导体线路宜全线采用有屏蔽层的电缆埋地敷设，其两端的屏蔽层、钢管等应接到入户处的等电位端子箱上。由室外进入控制机房的各类信号采集线、通信线在门站内应埋地平行敷设，各类信号线敷设的间距应≥100mm，应与电源线分开敷设。电子信息系统采用光缆时，在室内终端前应加装信号电涌保护器，选用B2类慢上升率试验的信号电涌保护器，其短路电流宜选用100A。电子信息系统采用金属线时，其终端箱处应安装D1类高能量试验类型的电涌保护器1.2/50μs、8/20μs波形电涌保护器，选用标称导通电压≥1.2Un（Un最大工作电压），标称放电电流≥3KA，响应时间≤10ns[4]。
2.4 等电位连接
门站内的金属燃气管道应整体电气贯通，等电位连接不少于两处，间距宜小于25m。金属燃气管道弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻≥0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。露天设备区的防爆接线盒、可燃气体报警器、防空区所有外露地面未跨接管道、阀门应做等电位连接。控制室内防静电地板、金属门窗、暖气管道等金属物应就近与接地系统做可靠连接；电子仪器的金属外壳亦应就近接地。
三、接地要求
通常情况下，防雷接地与防静电接地、电气设备接地及信息系统接地采用共用接地装置，接地电阻值不大于4Ω。当各自单独接地时，防雷接地或电缆金属外皮和保护钢管两端接地装置的电阻值不大于10Ω，门站地上燃气管道的始末端、分支处的接地电阻值不大于30Ω。天然气门站属于爆炸危险环境，其设备的接地线宜在不同方向与接地体相连，连接处不得少于两处，焊接部位的防腐采用涂漆处理。为防止雷电流经引下线及接地装置产生的高电位对被保护建筑物、设备的反击，门站电气设备的接地装置可与建筑物的防雷接地装置共用，但不能与独立接闪针的接地装置相连，两者需分开设置，其间距应符合GB50057-2010第4.2.1条第5款规定，且不得小于3m。
四、结语
天然气门站的防雷设计应以相关防雷规范为依据，进行综合设计。在认真调查土壤、环境等条件和雷电活动规律，以及被保护物的特点、用途功能等基础上，详细研究并确定防雷装置的形式及其布置，设计方案应既能防止或减少雷击事故所造成的人身伤亡和财产损失，以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或干扰，又安全可靠、技术先进、经济合理。
参考文献：
[1]孙宗文，吴培葵。浅谈天然气管线防雷措施[J]。石油化工自动化，2012，（5）。
[2]周建华，吴红艳，陈芳丽，韩军娜，李月梅。天然气集输站场自动化仪表系统防雷分析[J]。工业计量，2012，（S1）。
[3]李清英，肖科，刘炜。天然气生产场站综合防雷措施分析[J]。天然气技术与经济，2011，（6）。
[4]孙涛，张盖世，纪进。全方位防雷体系在天然气管道站场的实践[J]。电气应用，2011，（13）。
关键词：天然气门站；防雷技术；
一、防直击雷设计要求
依据《城镇燃气设计规范》（GB50028）和《城镇燃气防雷技术规范》（QXT109）规定：设于空旷地带的调压站及采用高架遥测天线的调压站应设置独立防雷装置。因此，在设计前设计人员应先踏勘工程现场，根据周边的环境、站内露天设备、建筑物决定是否设置独立防雷装置。一般天然气门站建设在远离市区的空旷地带，应设计独立防雷装置；若门站周边有较高的房屋建筑群的则可不设。独立避雷针（线）的设计应符合GB50057-2010附录D要求。天然气门站管道和设备按工艺和安全要求设置集中放散装置，放散管的立管应远离站内、外的建筑物，管口离地面5m或以上，高于室外地上工艺管线和设备。集中放散装置遭受雷击的概率较大，除安装单独的接地体外，还采取加装阻火器，与工艺管道之间加装绝缘法兰等防雷措施。露天设置的计量撬调、调压橇、压缩机橇、过滤橇、加臭计等金属箱体的橇装设备应进行防雷接地，通过金属壳体接地的，应保证其设备上部的放散管与外壳有可靠金属连接。
天然气门站生产或储存天然气的建筑物、阀室、控制机房等建筑物的防雷设计应符合《建筑物防雷设计规范》（GB50057）的“第二类防雷建筑物”规定[1]。第二类防雷建筑物防直击雷的措施通常是采用在建筑物上设置接闪带、接闪针，或由其混合组成的接闪器。阀室屋顶太阳能应在接闪器保护范围内，室外监控系统的云台、探头等设备亦应在接闪器保护范围内。
二、天然气门站防雷电感应、雷电电涌侵入设计标准要求
由于闪击时雷电对架空线路、电缆线路或金属管道的作用，雷电波即雷电电涌，可能沿着这些管道侵入室内，致使电气系统、信息系统及设备损坏。依据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）规定，门站内的电子信息系统雷电防护等级为B级。在门站供电系统应采用过电压保护，重要设备直流供电线路应加装直流电涌保护器，信号系统应加装信号电涌保护器[2]。
2.1 供电系统过电压保护
在电源线路上采用多级电涌保护器防护，主要目的是达到分级泄流，避免单级防护随过大的雷击电流而出现损坏率高和产生高残压。通过合理的多级泄流能量配合，保证SPD有较长的使用寿命和设备端口的残压低于设备端口耐雷电冲击电压，确保设备安全。第一级电涌保护器限制首次雷击产生的过电压，加装在总配电柜处，选用Ⅰ级试验的10/350μs波形的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应UP≤2.5KV，每一保护模式下冲击电流值应Iimp≥20KA。其连接相线采用16mm2多股软铜线，地线采用25mm2多股软铜线与接地母排连接，接地线长度应≤0.5m；并在电涌保护器前加装熔断开关。加装的第二级电涌保护器的作用是限制后续雷击、首次雷击波尾产生的过电压和操作过电压，加装在分配电柜处UPS前，选用ⅱ、ⅲ级试验的8/20μs波形的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应UP≤2.0KV，每一保护模式下标称放电电流应In≥40KA，其连接相线采用10mm2多股软铜线，地线采用16mm2多股软铜线与接地母排连接，接地线长度应≤0.5m；并在电涌保护器前加装熔断开关。控制机房的设备及其它重要设备宜加装第三级过电压保护，选用ⅱ、ⅲ级试验的8/20μs波形电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应UP≤1.2KV，每一保护模式下标称放电电流应In≥20KA。安装的电涌保护器尽量靠近设备端[3]。
2.2 仪表和自动控制系统的过电压保护
各类仪表和自動控制系统均为门站重要的精密仪器，对雷击的抵御能力较弱，较强的闪电感应雷电流和高电位就会将电子元件击穿损坏，进而导致自动控制系统瘫痪，因此应在线路上安装电涌保护器，确保电涌在系统之外。门站的温度变送器、压力变送器、压差变送器、计量变送器及阀室太阳能电池板等直流供电线路应加装直流8/20μs波形电涌保护器。标称放电电流≥10KA，响应时间≤25ns。
2.2 信息系统的过电压保护
电子信息系统的室外金属导体线路宜全线采用有屏蔽层的电缆埋地敷设，其两端的屏蔽层、钢管等应接到入户处的等电位端子箱上。由室外进入控制机房的各类信号采集线、通信线在门站内应埋地平行敷设，各类信号线敷设的间距应≥100mm，应与电源线分开敷设。电子信息系统采用光缆时，在室内终端前应加装信号电涌保护器，选用B2类慢上升率试验的信号电涌保护器，其短路电流宜选用100A。电子信息系统采用金属线时，其终端箱处应安装D1类高能量试验类型的电涌保护器1.2/50μs、8/20μs波形电涌保护器，选用标称导通电压≥1.2Un（Un最大工作电压），标称放电电流≥3KA，响应时间≤10ns[4]。
2.4 等电位连接
门站内的金属燃气管道应整体电气贯通，等电位连接不少于两处，间距宜小于25m。金属燃气管道弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻≥0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。露天设备区的防爆接线盒、可燃气体报警器、防空区所有外露地面未跨接管道、阀门应做等电位连接。控制室内防静电地板、金属门窗、暖气管道等金属物应就近与接地系统做可靠连接；电子仪器的金属外壳亦应就近接地。
三、接地要求
通常情况下，防雷接地与防静电接地、电气设备接地及信息系统接地采用共用接地装置，接地电阻值不大于4Ω。当各自单独接地时，防雷接地或电缆金属外皮和保护钢管两端接地装置的电阻值不大于10Ω，门站地上燃气管道的始末端、分支处的接地电阻值不大于30Ω。天然气门站属于爆炸危险环境，其设备的接地线宜在不同方向与接地体相连，连接处不得少于两处，焊接部位的防腐采用涂漆处理。为防止雷电流经引下线及接地装置产生的高电位对被保护建筑物、设备的反击，门站电气设备的接地装置可与建筑物的防雷接地装置共用，但不能与独立接闪针的接地装置相连，两者需分开设置，其间距应符合GB50057-2010第4.2.1条第5款规定，且不得小于3m。
四、结语
天然气门站的防雷设计应以相关防雷规范为依据，进行综合设计。在认真调查土壤、环境等条件和雷电活动规律，以及被保护物的特点、用途功能等基础上，详细研究并确定防雷装置的形式及其布置，设计方案应既能防止或减少雷击事故所造成的人身伤亡和财产损失，以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或干扰，又安全可靠、技术先进、经济合理。
参考文献：
[1]孙宗文，吴培葵。浅谈天然气管线防雷措施[J]。石油化工自动化，2012，（5）。
[2]周建华，吴红艳，陈芳丽，韩军娜，李月梅。天然气集输站场自动化仪表系统防雷分析[J]。工业计量，2012，（S1）。
[3]李清英，肖科，刘炜。天然气生产场站综合防雷措施分析[J]。天然气技术与经济，2011，（6）。
[4]孙涛，张盖世，纪进。全方位防雷体系在天然气管道站场的实践[J]。电气应用，2011，（13）。