建(构)筑物燃气供气防雷安全技术研究

中国防雷信息网第三届中国防雷论坛论文摘编2004·深圳──────────────────────────────────────────────中国北京海淀区中关村南大街46号100081Phone／Fax：[e-mail]1[五、雷电防护技术与应用]建(构)筑物燃气供气防雷安全技术研究李家启（重庆市防雷中心，重庆400039）引言城镇燃气是指符合规范的燃气质量要求，供给居民生活、商业（公共建筑）和工业企业生产作燃料用的公用性质的燃气。其一般包括：液化石油气（Y）、天然气（T）、人工煤气（R）这三种。燃气事业的发展是本世纪燃气设备工业发展的—个重要方向，同时，燃气设备高科技、新技术将是燃气工业发展的必然趋势。重庆是我国中西部唯—的直辖市，长江中上游的经济中心。在西部大开发的热潮中成为全国乃至全世界都聚焦的热点城市，承东启西、左右传递的作用非常明显，随着投资的增加、建设的加快、经济迅速发展。同时，重庆是全国天然气运用最早、最广泛的城市，又是我国天然气主产区之一，储量在全国各大城市中最大。近年来，重庆市城乡燃气事业发展迅猛，目前已拥有燃气用户上百万。燃气阀门、燃气锅炉、燃气中央空调、燃气供热(水)设备、各类燃气用具及零配件等、工业燃气设备、燃气安全装置及燃气相关设备等各类燃气灶具、热水器、燃气表等民用燃气设备。同时重庆市是全国的多雷暴地区之一，每年因雷击造成的损失高达2个亿以上，严重影响到人民的生命和财产安全。1984年，重庆市渝中区上清寺红球坝附近发生埋地燃气供气管道被雷电击穿的雷害事故；1999年4月23日，永川市跳蹬河农贸市场商住楼由于天然气管道敷设在屋面作为接闪器，不符合防雷技术要求，造成了雷击导致天然气调压箱爆炸燃烧，封锁通道，引起住户恐慌，72家住户联名向永川市人民政府、永川市人大上告的社会事件发生；2002年，电信局李家沱宿舍楼因雷击导致调压箱附近静电感应发生火花。因此，燃气供气的防雷安全是一个迫在眉睫的问题，本文将以下几个方面介绍雷电的防护技术。1燃气供气的直击（侧击）雷防护技术高层建筑物燃气供气管道通常埋地引入，沿建筑物外墙铺设至屋顶，分别进入燃气用户；同时燃气供气设备也常有安装于屋面，因此，裸露在外的燃气供气管道和燃气设备（如：燃气锅炉）易遭受雷电直击或侧击，应采取—定的雷电防护措施。1.1燃气供气管道的防护根据研究[1]：燃气供气管道沿建筑物或构筑物的外墙铺设直至屋顶，其中沿外墙上的部分为防止雷电侧击的危害，应将室外燃气供气管道应每12米做一次防雷接地与建筑物的均压环连接。以便燃气供气管道对雷电流达到快速散流的目的。对屋面上铺设的燃气供气管道，为了避免雷电直接击在燃气供气管道，因此，燃气供气管道不中国防雷信息网第三届中国防雷论坛论文摘编2004·深圳──────────────────────────────────────────────中国北京海淀区中关村南大街46号100081Phone／Fax：[e-mail]2应跨越建筑物女儿墙（由于燃气供气管道不在建筑物防雷设施的保护范围之内），应从建筑物女儿墙底部进入室内，同时在屋面的燃气管道沿线应采取屏蔽的金属网格化处理防雷，尽可能减少直击雷和感应雷的危害。有条件的情况下，可安装主动式防雷装置，最大限度地减少雷电直接击在燃气管道的雷害事故发生。1.2燃气设备的防护通常建筑物的燃气设备及器具均安装在建筑物内，但由于种种原因，也会发现某些燃气没备（如燃气锅炉）安装在屋面上，这种情况下，应特别注意直击雷的防护。由于燃气锅炉的烟囱出口及燃气的安全放散管均直接裸露在屋面上，根据规范《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）、《城镇燃气设计规范》（GB50028-93）和《城镇燃气室内工程施工及验收规范》(CJJ94-2003)等要求，必须在烟囱及放散管的上方采取防直击雷措施。即在安全距离范围内安装避雷针、架空避雷线或架空避雷网，使设备在其防雷保护范围内。2燃气供气的防雷电波侵入技术燃气供气进出建构筑物应采取雷电波侵入的防护。无论燃气供气管道是埋地或其他方式的引入和引出，雷击燃气供气管道和燃气设备雷电感应电流都会导致雷电波侵入。因此，对于雷电波侵入的防护首先是应在燃气供气管道进入室内处作好绝缘技术处理，即在燃气供气管道入户处应插入绝缘段以与户外埋地的或从天面引入的燃气管道隔离或在法兰盘处插入绝缘段处理（如图l、图2）。图1绝缘法兰盘示意图图2绝缘管道示意图另外，如果燃气设备的排烟管道或放散管如不在建筑物的防雷设施保护范围内，应在金属排烟管道或放散管加装阻火器或加装燃气管网防雷绝缘接头，即作好绝缘技术处理。与此同时，对燃气管网防雷绝缘接头两端金属管道作好接地处理。通常燃气管网防雷绝缘接头材料采用聚乙烯（PE）管材产品。因为钢铁管材耐腐蚀性能差、使用寿命短，而UPVC管材有对人体有害物质，只是其含量低于国家标准要求而视为无毒。只有聚乙烯管材重量轻、强度高、耐腐蚀、不结垢、使用寿命长，在一定温度、压力环境下可使用50年，是优良的绿色化学建材。燃气用埋地聚乙烯管材是传统钢铁燃气用管材的换代产品。根据国家《燃气用埋地聚乙烯管材》（GBl5558．1—1995）标准，选用进口聚乙烯（PE80、PEI00）压力管道专用料生产燃气专用的埋地聚乙烯管材。该产品适用于工作温度20—40度；最大工作压力不大于0．4Mpa的燃气输送管道。3燃气供气的防雷电感应技术无论安装在建筑物内或建筑物外的燃气供气管道，与相邻的管道或设备及电缆等应保证一定的安全距离（见表1），否则因雷电感应导致影响相邻管道的安全；同时对于架空燃气管道与其他管线交叉时也应保证—定的垂直净距（见表2）。燃气管道与其他管道或电缆同沟敷设时，如燃气管中国防雷信息网第三届中国防雷论坛论文摘编2004·深圳──────────────────────────────────────────────中国北京海淀区中关村南大街46号100081Phone／Fax：[e-mail]3道漏气易引起燃烧或爆炸，此时将影响同沟敷设的其他管道或电缆使其受到损坏；又如电缆漏电时，使燃气管道带电，易产生人身安全事故。因此必须保持—定的安全距离。对于沿建筑物外墙的燃气管道距住宅或公共建筑物门窗洞口的净距：中压管道不应小于0.5米，低于管道不应小于0.3米。同时,考虑到燃气管道在工作环境温度下的极限变形和静电的防护,当燃气管道与其他管道一起敷设时，应敷设在其他管道的外侧。表1燃气管道和电气设备、相邻管道之间的净距与燃气管道的净距（mm）管道与设备平行敷设交叉敷设明装的绝缘电线与电缆250100（注）暗装的或放在管子中的绝缘电线50（从所作的槽或管子的边缘算起10电压小于1000KV的裸露电线的导电部分10001000电气设备配电盘或配电箱30不允许相邻管道应保证燃气管道与相邻管道的安装、安装维护和修理20注：当明装电线与燃气管道交叉净距小于100mm时，电线应加绝缘套管。绝缘套管的两端应各伸出燃气管道100mm。表2架空燃气管道与其他管线交叉时的垂直净距最小垂直间距（m）建筑物和管线名称燃气管道下燃气管道上人行道路路面2.20—架空电力线—1.50≤300mm同管道直径，但不小于0.10同管道直径，但不小于0.10其他管道管径＞300mm0.300.30当燃气供气管道为绝缘连接时，由于室内的静电无法消除，极易产生火花引起事故，因此必须妥善接地。安装在燃气供气管道的绝缘处理中，绝缘段前端的燃气管道应与建筑物外部的防雷结构钢筋做等电位技术处理，由于雷电的趋肤效应，确保大电流沿建筑物框架钢筋入地；而绝缘段后端进入室内的燃气管道应与建筑物内部的防雷结构钢筋作好等电位技术处理，确保燃气供气管道上可能感应的雷电流经内部结构钢筋散流。如果燃气供气管道的法兰盘、阀门接头之间生锈腐蚀或接触不良，在电流幅值相当低（10.7KA）的情况下，法兰盘间也能发生火花，如遇可燃气体立即燃烧爆炸。因此，对室内燃气设备及燃气器具应做防雷电感应接地；对于燃气仪表等应跨接，做好等电位技术处理。对于可能遭受雷电静电感应的危害防护，燃气供气管道每隔20~25m，应设防雷电感应接地，接地电阻均不应大于10Ω；同时在管道的分支处，应设防静电接地，接地电阻不应大于30Ω。4燃气供气雷击电磁脉冲的防护燃气供气雷击电磁脉冲的防护主要是考虑燃气设备房的用电安全。因此必须根据燃气设备房的危险区域划分进行分级防护。如果设备房设置在屋面上，必须进行屏蔽化处理。建构筑物电源系统应进行三级SPD防护，并且在燃气设备房电源安装防爆阻燃SPD。中国防雷信息网第三届中国防雷论坛论文摘编2004·深圳──────────────────────────────────────────────中国北京海淀区中关村南大街46号100081Phone／Fax：[e-mail]45其他防护技术燃气设备房或燃气器具房内应设置排气扇和可燃气体报警器，用于降低可燃气体浓度和燃气泄露监测与报警，避免由于雷电感应产生火花导致可燃气体燃烧爆炸。建筑物内部的燃气管道应明设。对于燃气供气管道埋地进入建构筑物内时，燃气供气管道可采取牺牲阳极防腐技术措施，同时用做接地极处理。6结论（1）在屋面的燃气管道沿线应采取屏蔽的金属网格化处理，尽可能减少直击雷危害；屋面燃气设备应在安全距离范围内安装避雷针、架空避雷线或架空避雷网，使设备在其防雷保护范围内；沿外墙的燃供气管道应每12米做—次防雷接地与建筑物的均压环连接，以便燃气供气管道对雷电流达到快速散流的目的。（2）无论燃气供气管道是埋地或其他方式的引入和引出，均应在燃气供气管道进入室内处作好绝缘技术处理。（3）安装在是内的金属管道应与相邻管道、设备及电缆等应保证—定的安全距离；架空燃气管道与其他管线同时还应保证一定的垂直挣距。（4）燃气设备用房电源系统应进行三级SPD防护，并且在燃气设备房电源安装防爆阻燃SPD。（5）燃气设备用房宜设置可燃气体报警器，用于燃气泄露监测与报警。