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浅谈LNG加气站的防雷设计

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王鹏1 张莉莉2

[导读] 摘要：雷电灾害属于破坏力极强的自然灾害之一。近年来,随着社会经济的高速发展, LNG加气站在城市交通以及现代生活中发挥着重要作用,LNG加气站建设已经引起社会的高度关注，但LNG加气站作为易燃易爆物品的储存地，也是城市灾害救助中的重要能源基地，因雷电灾害引发的LNG加气站事故频繁发生，形成的人身伤亡和财产损失是不可估量的。

        1.青岛原创工程设计有限公司 266100；2.青岛安燃工程咨询有限公司 266071
        摘要：雷电灾害属于破坏力极强的自然灾害之一。近年来,随着社会经济的高速发展, LNG加气站在城市交通以及现代生活中发挥着重要作用,LNG加气站建设已经引起社会的高度关注，但LNG加气站作为易燃易爆物品的储存地，也是城市灾害救助中的重要能源基地，因雷电灾害引发的LNG加气站事故频繁发生，形成的人身伤亡和财产损失是不可估量的。因此按照国家规定的相关标准对LNG加气站制定合适的防雷设计方案非常重要。本文详细介绍了LNG加气站的环境特点，阐述了LNG加气站防雷等级的划分，并分析了LNG加气站的LNG储罐、地网和电源系统等方面的防雷设计。
        关键词：LNG加气站；防雷；储罐；接地
        在工业和经济快速发展的今天，雷电对城市构成威胁，并对人们生活生产的影响越来越大，LNG加气站作为易燃易爆区域，任何电弧火花都有可能引发爆炸事故，一旦发生爆炸，后果不堪设想，而电气又是现代化LNG加气站必不可少的部分，所以需要安全可靠的雷电防护监管系统来保障加气站安全是非常重要的。
        1.LNG加气站的环境特点
        1.1 地理位置
        LNG加气站通常设在交通发达的城区开阔地带或郊区、乡村、高速公路等道路边的开阔地带。LNG加气站的建筑物一般是由加气罩棚、办公用房、配电室以及其他附属建筑等组成。依据《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》的相关规定，LNG加气站建筑物为二类建筑物,不需要单独装设接闪杆。
        1.2 实施条件
        无论是在城区还是在乡村，由于LNG加气站营业建筑的面积一般较小，不便于实施多级防护。此外，LNG加气站属于危险性较大易燃易爆场所，一些加气站不具备符合要求的防雷实施(包括外部防雷、内部防雷等)。
        1.3 电源系统
        在郊区和乡村的一些LNG加气站为节省成本，采用线路直接架空引入电房，因此容易遭受感应雷的危害。传统用电中供配电系统安全性不够、产品质量不高，施工质量不符合国家相关工程技术标准规定，相应的政策也缺乏保障。同时电器产品及其线路维护管理不当，达不到防火要求，对线路电源的监控不到位，无法及时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患。
        2.LNG加气站防雷等级的划分及站区建筑物的防雷设计
        依据《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》，LNG加气站的建筑物的防雷类别为二类。
        2.1建筑物防雷设计
        由于LNG加气站的建筑物包括加油罩棚、办公用房及其它附属建筑物，这些建筑物在设计和施工时，利用其框架结构的桩作为垂直接地体，地梁与承台作为水平接地体，桩内两条对角主筋作为引下线，利用人面板筋作为接闪网格（通常为 10m × 10m或8m × 12m），因此只需要沿大面四角设避雷短针进行防护即可。
        2.2接地系统设计
        接地就是利用大地作为势能为零的等势体，在接闪器遭受雷击时能迅速将雷电的大幅能量泄放到大地，使被保护设备不被过电流和过电压损坏，以达到保护人员安全、设备稳定运行的目的。选择接地系统的一般做法是，首先考虑利用建筑物的基础钢结构、埋设在地下的非可燃物管道等作为自然接地体，当自然接地体不能达到设计或规范的接地电阻要求时，就需要增设人工辅助接地装置来降低接地电阻。站区的避雷针和避雷带可用建筑物内的钢筋作引下线，将屋面避雷带按标准要求分别接在四个角上，将避雷带与建筑混凝上内的钢筋相连。经最短距离接地，储罐区的避雷针可用铁塔作引下线，在安装避雷针时保证避雷针与铁塔有良好的电气连接，并做防腐处理即可。

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        雷电的袭击、电力的使用都会使建筑物、构筑物、设备等产生电势差，对人类和设备运行产生影响，所以在建筑物构筑物投入使用之前都要进行接地电阻检测，保证接地符合标准。
        2.3对接地的要求：
        （1）防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻应按其中接地电阻值要求最小的接地电阻值确定。
        （2）当各自单独设置接地装置时，储罐、LPG储罐、LNG储罐和CNG储气瓶(组)的防雷接地装置的接地电阻、配线电缆金属外皮两端和保护钢管两端的接地装置的接地电阻，不应大于10Ω，电气系统的工作和保护接地电阻不应大于4Ω，地上油品、LPG、CNG和LNG管道始、末端和分支处的接地装置的接地电阻，不应大于30Ω。
        3.LNG加气站防雷设计
        3.1 防雷设计依据和原则由于LNG加气站储存的是易燃和可燃液体，属于爆炸和火灾危险场所，所以根据《建筑物防雷设计规范(2010版)》、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2012(2014年版) 等规范要求，LNG加气站的防雷设计本着“安全可靠”的原则。
        3.2储罐区的防雷设计
        LNG加气站的储罐区是防雷重点区域,主要包括储罐、烃泵以及加气机等。储罐的防雷设计主要包括以下方面:
        3.2.1储罐的防雷措施根据《加气站设计规范》等相关标准的防雷要求，接地装置与引下线之间应做好焊接，焊接的长度应达到规范的要求，焊缝应饱满连续，在焊缝处应做好防腐蚀处理。
        3.2.2储罐防雷重点是接地，不仅可以释放巨大雷电流，也有助于防止静电的产生。金属材质的储罐必须作环形接地,其接地点不应少于两处。依据相关安全标准，环形接地点间的弧形距离不大于30m，接地体与罐壁之间的距离应当不小于3m。钢质储罐顶板的厚度小于4mm的情况下，安装防直击雷等设施。储罐的顶板厚度不小于4mm，可以不装防直击雷的设施。
        3.2.3对于处于多雷区的储罐以及铝质储罐，必须要安装独立接闪杆作为防直击雷的设施，确保独立接闪杆与被保护储罐之间的距离大于等于3m，保护范围应当在呼吸阀2m以上。
        3.2.4储罐的外表面防腐设计应当严格遵守国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》的有关规定,并且采用加强级以上标准的防腐绝缘保护层。
        3.3电源系统防雷设计
        防雷系统可以分为外部防雷和内部防雷，外部防雷包括避雷针、避雷带引下线和接地装置。智能防雷系统通过对基础防雷进行升级，安置数据监测模块，以达到智能化升级要求。雷电峰值记录仪可以监测接闪器、引下线或导线中经过的雷电脉冲参数，并进行计数；为了在线实时监测接地阻值大小，确保接地系统状态良好，接地电阻监测仪在系统中发挥重大作用；智能SPD自带实时监测模块，能够不通过其他外置模块采集雷电流以及SPD自身运行状态，可供大数据分析，或者接入上级平台，更有效的进行管理。
        3.4电气安全智能感知终端
        利用大数据分析，实现数据趋势预警、数据报表生成、决策数据辅助等功能。电气安全智能感知终端将采集到的剩余电流、雷击电压、温度、接地电阻等数据通过无线方式传输到系统平台，以图表等多样化的形式实现用电安全数据远程实时监测、历史信息查询统计、动态数据变化实时显示；通过深度的数据分析处理实现电气安全隐患排查分析，隐患分析处理、电气安全预警和报警，防患于未然，提高加气站的防雷安全性。
        结束语
        由于各种因素的影响,雷电灾害事故不断发生，LNG加气站作为储藏易燃，易爆物资的场所，对加气站周边人群的生命财产安全造成巨大威胁。当其遭受雷击后后果是很严重的，会给社会和人民带来巨大的财产损失和人身伤亡，因此必须高度重视并加强加气站的雷电综合防护工作。工作人员在操作加油机器时应严格按照规范来进行，杜绝明火，防止静电。必须对接地电阻和电源，信号防雷设施，SPD等进行定期的检查，并对出现的问题及时给予解决方案并整改。