城镇燃气自控系统安全防雷措施探究

城镇燃气自控系统安全防雷措施探究

卢德渝

重庆美高科技有限公司，重庆， 400000

摘要：雷电作为一种极为壮观的自然现象，对农作物生长带来一定的影响，但其本身的特质也为社会物质财富及重要军事行动带来巨大破坏，对国民的生产生活造成不可忽视的影响。为了有效控制并预防雷电造成的不可逆损害，防雷技术及相应设备的研发工作始终在不断的发展创新，伴随现代高科技信息技术的不断突破，现代防雷技术从基础理论、配套设备到实际应用得到了全方位、多层次、综合性的精细化提升，进一步实现了更精准有效的防护效果。本文主要分析城镇燃气自控系统安全防雷措施探究。

关键词：城镇燃气；雷击；自控系统；防雷措施

引言

雷电是一种常见的灾害性天气现象，在春夏季节频频发生，其在极短的放电瞬间产生极高的电压与瞬间极大电流，伴随产生的高磁场和高辐射对各类建筑物、通信系统、自动控制系统、计算机网络等均有极大的破坏作用，甚至会危及人们的生命和财产安全。城镇燃气自控系统（包括场站现场仪表系统、SCADA系统及安防系统）是保障城市安全可靠供气的重要设施，其分布点多面广，涉及千家万户的用气安全，而这些系统设备大部分安装在野外场站的露天环境下，容易遭受雷击破坏，不仅会造成重大的经济损失，还会给城镇燃气管网运行带来重大的安全隐患，严重时甚至会造成火灾或爆炸事故。因此，城镇燃气自控系统必须高度重视雷电的影响，对易遭受雷击的设备采取相关防雷措施，避免或减小雷击的破坏，保障城镇燃气的安全运行。

1、雷电对城镇燃气自控系统的危害形式

雷电从形式上可分为直接雷击和感应雷击两种，对城镇燃气自控系统可能产生的危害分为下列三种：（1）直接雷击。雷电直接击中城镇燃气门站、调压站或阀室等现场露天安装的仪表设备，主要损坏电动阀门、流量计、变送器、燃气泄漏探测仪、监控摄像仪等仪器仪表的传感器部件和控制主板。（2）感应雷击。城镇燃气门站、调压站或阀室等均设置有避雷针（塔）或避雷线，因防雷设计或安装不合理，当接雷闪时，在引下线及接地地网内会通过强大的瞬间电流，对周围一定范围内电缆产生电磁感应；或者雷电流在其通道周围的空间产生强大的电磁场，向外辐射电磁波，耦合到附近各类电子仪表设备以及各类金属导体上，感应出很高的瞬间过电压，通过金属管道、电缆就可能将高电位引入自控系统，造成各类设备故障或损坏，甚至使自控系统瘫痪失灵。直接雷击或感应雷击都可能使城镇燃气门站、调压站或阀室等现场的金属导线或金属管道产生过电压，过电压沿各种金属管道、电缆线路将高电位引入调度中心的自控系统，对系统造成干扰甚至使设备损坏。（3）雷电反击。避雷针（塔）或避雷线等避雷装置接雷闪时，引导强大的雷电流流入大地。在此过程中，雷电流在它的引下线、接地体、接地网以及与它们相连接的金属导体上会瞬间产生非常高的电压，如果周围自控系统设备及其接地体与这些避雷装置没有足够的安全距离，两者之间就会出现很高的电压并发生放电现象，可直接击穿自控系统仪器仪表及连接电缆的绝缘部分，对自控系统产生干扰乃至使系统设备损坏。

2、城镇燃气自控系统遭受雷击的缺陷分析

城镇燃气自控系统各仪器仪表设备大部分安装在室外露天环境，如果没有严格按照规范进行设计、安装和验收，非常容易遭受雷击的破坏。针对城镇燃气自控系统频频遭受雷击破坏的现象进行分析，发现这些系统容易遭受雷击的缺陷主要表现在如下几个方面：（1）避雷装置安装不合格。城镇燃气门站、调压站、阀室设置的独立避雷针（塔）或架空避雷线的支柱及其接地装置与被保护建筑物、管道、电缆等金属物之间的距离过小，不符合防雷规范的要求，使避雷装置变成“引雷装置”，危害装置周围的建筑物和相关设备设施。（2）防雷接地不合格。仪器仪表、连接电缆的屏蔽层或金属套管未安装接地装置，或者接地装置的接地电阻过大，远大于相关规范中接地电阻小于4Ω的要求。（3）自控系统没有安装电涌保护装置（SPD）。给自控系统供电的配电房、配电柜没有安装电涌保护装置，各仪器仪表设备的电源端和信号端也没有安装电涌保护装置，无法将强大的雷电流泄流入地，使自控系统的设备设施遭受雷击而损坏。（4）自控系统中的设备设施不符合等电位连接要求。部分设备设施未进行等电位连接，无法将雷电造成的高电位差迅速消除，使设备受到损坏。（5）雷电波侵入雷电若是降落在金属管道或者被架空的线路上面，会瞬间产生能量巨大的冲击电压。管道与线路会帮助电压的快速传播，若是与建筑物直接相连，则可能导致电压侵入并打击建筑物内的电源装置、燃气管道、电气线路等，击穿与破坏相关设备表层的绝缘层，造成短路与发热，引起燃烧与爆炸。

3、城镇燃气自控系统防雷电破坏的安全措施

3.1对调压柜做好防雷措施

调压柜主要安装在居民区或相对开放的地区。因为居民区是人口密集的单位，所以必须高度重视各个居民区的防雷工作。目前，该区的主要防雷措施包括:(1)在适当位置放置压力调节箱和柜；应把防雷带或防雷网放在住宅楼或其他建筑物的顶层。由于开放区电击的可能性很大，因此也需要进行相应的防雷工作，将调压柜放在适当的位置，必须对"区域"内的重要设备采取单独的静电接地措施，金属管道和设备之间必须在适当的距离进行接地或静电布线，管道被相对安全的辐射管道所取代。管道的设计采用微正压，在电击后总会引起燃烧，可能会被其破坏的气体排放管路应放置在距调压柜一定距离的空处，相应的防火灭火装置应设置在喷嘴处，以帮助火花更快地消散。此外，辐射管路与调压柜之间的连接应采用绝缘法兰，管路结束时应采取接地措施。对于气体设备，仅仅依靠防雷带不能达到真正有用的电阻，还应限制气体设备周围的电气和爆炸环境范围。

3.2对自动控制系统做好防雷措施

大多数仪器设备和电子系统由许多复杂的电路和复杂的设备组成，很难抵抗雷击，如果其中一个电子部件发生故障或损坏，整个仪器设备就不能正常使用，甚至系统的核心也瘫痪了。安装控制系统时，应充分考虑电湿度保护，在线安装相应类型的电涌保护器，防止系统外部电流进入系统，实现系统保护效果。在线控制板通常采用接地导体防雷击，为了保护仪表免受电击，导体不应连接到金属管道，而应通过绝缘法兰连接。此外，还应在仪表设备上添加外部金属箱体，并采取防雷跨接都是效果比较良好的放电措施。

3.3预防直击雷

对于燃气管道区域，调压箱和计量箱不能在正常情况下分开布置，只能同时安装。因此，压力调节器和流量计在安装前必须先检查安装地点，选择雷击概率低、地面阻力小、地下水量大的地点更为合适。如果找不到符合既定地质条件的地点，两者均可安装在建筑物防雷领域，并可通过建筑物防雷综合措施实现局部防护。如果这两个条件都不能满足，则必须分别为调压箱和计量箱或静电接地处理制定其他防雷措施，以避免受到雷击影响。此外，有关官员必须始终注意跟踪情况，及时修理和处理泄漏气体的行为，以减少气体泄漏积累的风险。在测量框中，可以通过绝缘法兰进行相应的管道连接工作，以实现降低内部电阻。

结束语

鉴于雷击对城镇燃气自控系统的破坏较大，会影响燃气管网的安全运行，因此，在燃气工程建设中必须高度重视防雷设计和防雷设施的安装，要做到合理可靠，符合规范，避免出现防雷缺陷；同时，在日常工作中，对防雷设备设施的维护保养、定期检查也是非常重要的，只有这样才能避免城镇燃气自控系统遭受雷击破坏，保证燃气管网的安全运行，保障人民群众的生命、财产安全。

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