浅析CNG加气站的雷电防护措施

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1、浅析CNG加气站的雷电防护措施王建波、徐锦花、黄显义、刘鑫（山东中曼石油天然气有限公司济南250101）内容摘要：雷电是一种自然现象，但其具有很强的破坏性，对周围建筑物、设备设施、森林矿山等产生一些不可挽救的损失；加气站属于易燃易爆场所更应做好对雷电的防护工作，减少不必要的损失。关键词：雷电危害、破坏途径、加气站防护雷电是发生在大气中的一种自然放电现象，具有高电压、大电流、时间短和强电磁辐射等显著特征，可引起加气站爆炸、森林火灾、建筑物损坏等，危害人的生命财产安全。一、雷电危害途径雷云对地放电能够对地面上的建筑物和设施构成严重危害，其危害主要有以下两种：一种是雷电的直接破坏，称为直

2、击雷。另一种是雷电的间接危害，称为雷电电磁脉冲（LEMP），俗称感应雷击、二次雷击。（一）直击雷直击雷是指雷电直接击在建筑物或人身上而造成的破坏，主要表现为雷电引起的热效应、电动力效应和冲击波等，通常会造成建筑物毁坏、火灾、人员伤亡等。1、当雷云对地放电时，强大的雷电流从雷击点注入被击物体，其放电温度高达6000多度，可以使体积较小的金属熔化；6第6页共6页同时当雷电击中物体时，由于物体中的水分、气体和物体本身受热急剧膨胀，在短时间内又来不及散去，产生巨大爆炸力，可以使建筑物等崩塌。2、当雷电击中建筑物，雷电流在导体中流动时，载流导体周围的空间存在着电磁场，在电磁场中的载流导体会受

3、到电磁力的作用，在电磁力的作用下，建筑物内的导体之间会相互吸引或排斥，引起变形，甚至会被折断，这就是雷电的电动力效应。3、在雷电对地放电时，放电通道中既有强雷的空气游离，又有强烈的异性电荷中和，通道中的瞬时温度很高，使得通道周围的空气受热急剧膨胀，并以超声波速度向四周扩散，从而形成冲击波。同时通道外围附近的冷空气被强烈压缩，在冲击波到达的地方，空气的密度、压力和温度都会突然增大，产生剧烈震动。（二）雷击电磁脉冲雷电电磁脉冲（LEMP）主要表现为雷电引起的静电感应、电磁感应和暂态过电压等，这种雷电的破坏性更大，危害更高，也更容易被人们忽视。它对周围环境的破坏要比直击雷发生几率大的多，

4、而且比直击雷的破坏范围更大。当空中有带电的雷云出现时，雷云下的建筑物等都因静电感应而带上相反的电荷，当雷击发生后，雷云上所带电荷通过闪击与地面的异性电荷迅速中和，而某些局部地区的感应电荷不能在同样时间内消失，形成局部感应高电位，这就是雷电的静电感应，这种有雷电感应产生的过电压会在金属物上形成雷电过电压，这种感应过电压会使接地不良或未做等电位连接的金属器件之间发生火花。6第6页共6页由于雷电流具有很大的峰值，在流过的路径周围空间就会产生强大变化的电磁场，处在该电磁场中的导体回路上会产生较大的感应电动势（开口回路）或感应电流（闭口回路），这就是雷击的电磁感应。感应电动势足以使回路上的间

5、隙之间放电，产生火花，引起火灾或爆炸，感应电流还会使回路过热导致设备损坏。二、基本防护措施（一）直击雷防护对于直击雷的防护，一般采用接闪器（避雷针、避雷带、避雷网）、引下线和接地装置。通过避雷针、避雷带等接闪器，将雷电吸引过来，通过引下线和地下的接地装置，将雷电流导入大地中去，从而达到保护的目的。（二）雷击电磁脉冲防护对于雷击电磁脉冲防护采取的措施主要有：等电位联结、屏蔽、共用接地、合理布线、加装电涌保护器（SPD）等防雷技术，通过这些措施，达到保护室内人员和设备的安全，这些措施与直击雷防护措施相辅相成，缺一不可，共同构成雷电防护系统工程。三、雷电对加气站主要破坏途径（一）直接雷危

6、害雷电直接击中办公楼、设备厂房、加气罩棚等建筑，造成建筑本身毁坏；直接击中天然气放散管，可引起放散管上方着火，甚至引起爆炸；直接击中天然气输气管道、天然气罐体，在雷电冲击波作用和放电通道高温作用下，可能会引起管道及罐体爆炸；同时雷电还可能造成人员直接伤亡。（二）雷电电磁感应危害6第6页共6页当雷电击中站区内避雷针或楼顶避雷带时，由于雷电流具有电流强度大，前沿陡度大，放电时间短的特征，因而在雷电流泄放通道周围空间，会形成一个暂态的强大电磁场，会对管道设备上附属的压力、流量、温度传感器等电子设备构成威胁，轻者造成数据错误，重者造成设备毁坏。此外电磁场还会在开口环路上形成感应电动势，在开

7、口处，如法兰盘和阀门、平行或交叉管道、附属电子器件与管道和罐体之间等产生间隙放电，引起火灾或爆炸。（三）雷电静电感应危害受雷电静电感应作用，在一些管道、罐体和线路上形成暂态雷电过电压波（一般可达几百KV—上千KV），沿着线路侵入室内，造成用电设备和电子设备的损坏，甚至危及人身安全。四、加气站雷电防护措施（一）加气站站区直击雷防护办公楼、变配电房、车间等建筑物直击雷防护主要采取建筑物顶部增设避雷带，房屋内部等电位连接，做好引下线、接地装置；罩棚由于是金属构架构成，可以直