天然气长输管道站场阀室雷击案例分析及安全检测要点探析
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【摘 要】随着社会发展对天然气需求增多，天然气长输管道建设项目越来越多。但在天然气长输管道运输过程中，由于气候条件、自然灾害等各种因素的影响，管道运输质量往往得不到保障。论文主要针对天然气长输管道站场阀室雷击案例进行分析，指出预防雷击的相关技术，希望能够提升天然气运输的安全性和可靠性。
【Abstract】With the increasing demand for natural gas in social development， there are more and more long-distance gas pipeline construction projects. However， in the process of long-distance natural gas pipeline transportation， the quality of pipeline transportation is often not guaranteed due to the influence of various factors， such as climatic conditions， natural disasters and so on. In this paper， the case of lightning strike in valve chamber of long-distance natural gas pipeline station yard is analyzed， and the related technology of preventing lightning strike is pointed out， hoping to improve the safety and reliability of natural gas transportation.
【关键词】天然气长输管道;雷击案例;安全检测
【Keywords】 natural gas long-distance pipeline; lightning strike case; safety detection
【中图分类号】TE88 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）05-0132-02
1 引言
天然气长输管道经过的地理位置比较复杂，自然环境多变，天然氣管道沿线站场和阀室分布相对较分散，在站场和阀室实际运行过程中，由于受到雷击的影响，经常会出现元器件和设备烧毁的现象，影响天然气运输的稳定性和安全性。因此，必须要做好天然气长输管道站场阀室的防雷工作，应用微电子技术将防雷技术从以往的强电系统重点转向弱电系统，增强对雷电监测的灵敏性，提高防雷击的效率。
2 站场阀室防雷保护措施
天然气长输管道的站场阀室属于具有爆炸危险的区域，需要建立一级或二级防雷设施，尽可能减少雷电感应中的静电感应，避免出现感应电压，防止出现火花放电而引起火灾或者爆炸危险。
2.1天然气站场防雷保护措施
天然气站场内部管道采用三层PE外防腐层或者牺牲阳极的阴极保护法进行管道防腐，在进出站场位置处设置有绝缘接头，要求自控仪表的接地电阻不高于四欧姆，天然气站场工艺装置区设置接地电阻小于四欧姆的接地网进行防雷保护，在装置区内部将接地网与管道自控仪表和工艺装置连接，管道绝缘接头处跨接防爆型地极保护器，并将管道阴极保护材料与接地装置相接，使阴极保护与接地效应融合，保证防雷效果。天然气站场完整的防雷工程包括外部防雷装置、等电位连接屏蔽防闪络技术和装置以及电涌保护设备，这三种设备缺一不可，只有综合运用这几种措施，才能真正实现站场系统的防雷，避免雷击对站场正常运营的影响[1]。
2.2 天然气管道阀室防雷保护措施
天然气阀室防雷划分为第二类防雷建筑物，主要包括普通阀室和RTU阀室两种，一般阀室高度不会超过五米。其中，天然气管道中的RTU阀室主要用于天然气运输数据的远程传输和监控，普通阀室一般是手动阀室，阀室内部设置有主管道阀门、自控仪表以及放空立管阀门等。天然气阀室主管道的外防护采用三层PE外防腐层加强制电流阴极保护，相关仪表要求接地电阻不高于四欧姆。放空等支线管道防腐采用液体涂料牺牲阳极的阴极保护法，在天然气阀室墙上设置有避雷带作为接闪器，避雷带的网格通常不大于五米×五米，将接地网与室内仪表相连，接地网电阻要小于四欧姆。将天然气阀室内部的接地网与放空管线通过防爆型地级保护器相连，保证金属管道的防腐保护和防雷保护[2]。其次，还需要做好接地装置材料的防腐处理，当管道在进出建筑物的位置处与防雷相关装置相连时，要避免腐蚀对管道连接处的影响，保证防腐效率，提高防腐效果。在使用地极保护器保护管道过程中，可以利用内部的间距使得两个电极之间可以组成绝缘腔，一旦发生雷击现象，绝缘腔内部受到电压的作用会产生气体放电，两个电极之间就会变成临时的电气连接状态，避免雷电对周围金属导体和管道的影响，防止击穿空气放电对管道正常运行带来的危害，也避免管道绝缘接头管道防腐层被击穿，从而起到对阀室以及阀室相关设备的保护作用[3]。 3 天然气长输管道站场阀室雷击案例分析
3.1 可燃气体探测器引起的故障
某天然气长输管道阀室内部设置有一台可燃气体探测器，该探测器报警控制电路板与可燃气体探头相串接，报警控制器电路板内部设置有0.5A的电源保险，可燃气体探测器开关合上之后，可燃气体探头无明显变化，报警器显示F4。对可燃气体探测器的异常情况进行研究发现，报警控制器内部的保险出现烧毁现象，电源没有传输到探头中而引起探头工作异常。初次检验来看，报警控制器内部保险熔断不是由于现场原因导致的，火气机柜与现场探头之间的电缆不存在接地或者短接的现象，而且换上新的保险后再次烧毁，同时，线路中的浪涌保护器也没有起到良好的设备保护作用。进一步的检查和分析来看，该线路等电位端子排接出来的接地电阻大于一百欧姆，说明该线路接地网与等电位端子排之间连接出现异常，无法将雷击产生的大电流引入大地，工程人员可以将接地扁铁表面的防腐槽进行打磨，然后与等电位端子相连接，连接之后的接地电阻要不大于四欧姆，避免雷击现象发生后电流无法及时引入地面而引起设备的故障问题，保证控制设备能够正常运行。
3.2 应急发电机控制器故障
某天然气管线输气站场发电机频率为50Hz，电压等级500V，功率因数为0.9，受到大规模持续的雷电天气的影响，该天然气管线站场市电中断，应急发电机随即自启，一段时间之后发现站场工艺区收发球筒方向位置处出现一道耀眼的闪电，紧接着工艺区照明关闭，发电机组停止运转，监控装置无法正常工作，工作人员在雷电减弱后对应急发电机控制器进行检查，发现控制器电路板集成模块破坏，但保险并没有受损，互联板电路也无任何反应，由此可见，该控制器的异常情况是由于雷击造成的。在雷电多发的季节很多天然气长输管道站场无法正常工作，出现多种问题，比如控制器通讯端口输出电压异常，发电机频繁异常关机以及站场外电源供电问题等，这些异常情况严重影响天然气工程输气的稳定性和安全性。
对引起天然气管线输气站场异常情况的原因进行分析，首先，天然气管道站场部分应急发电机所处的位置并没有有效防护雷击的措施，建筑物顶部位置没有安装避雷针或者避雷带。其次，当雷击发生时，会有一半的雷电流沿着接地装置直接引入接地网，该部分雷電流在快速流动的过程中产生极强的感应电磁场，在建筑物管线内部产生感应电流及雷电电磁脉冲，间接影响应急发电机的正常工作。此外，还有一半的雷电流会沿着管线排放，由于控制器内部的各种电路设备对大电流相对比较敏感，也会引起控制器的工作异常。
为了减少雷电对应急发电机正常工作的影响，必须要做好各站场发电机的防雷电工作。根据相关线路具体运行情况以及设备的工作环境进行分析，对发电机的相关设备加装防雷装置，比如发电机的充电电路、输出电路、直流回路、通讯回路以及自启动控制回路等。
4 天然气长输管道站场阀室雷击安全检测要点
根据天然气长输管道站场阀室的相关标准与规范，在当地气候、温度、压力等急剧变化的情况下以及土壤水分过多的时候，不能进行接地电阻测量。测量过程中，也要注意如下事宜，首先，接地测量要在断接卡打开的前提下进行，如果没有提前打开断接卡，不仅会影响测试结果，还会损坏仪器仪表。其次，要合理安排接地极，保证接地极的接地电阻测量效果，接地极设置要远离电缆和较大的金属体，注意接地极插入土壤的位置，保证接地棒处于零电位的状态。
5 结语
综上所述，天然气长输管道站场阀室雷击事故会严重影响天然气管道运输的安全性和稳定性，因此必须要加强对天然气长输管道的防雷防护工作，避免雷击对管道正常运营的影响。本文主要针对天然气长输管道站场阀室雷击案例进行分析，指出相应的防雷防护措施和安全检测要点，希望能够为天然气长输管道输气项目提供一定的参考。
【参考文献】
【1】GB 50251-2015 输气管道工程设计规范[S].
【2】董振亚. 电力系统的过电压保护（第2版）[M]. 北京： 中国电力出版社， 2003.
【3】李良福. 易燃易爆场所防雷抗静电安全检测技术（第二版） [M]. 北京： 气象出版社，1997.
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