1、某天然氣輸氣站場雷擊事故分 析及整改措施某天然氣輸氣站 2005 年 7 月 2 日發(fā)生雷擊，雷擊后 值班室 9 路信號 SPD 均被損壞、 電腦顯示器損壞、 站場 內值班室后的生活區(qū)電視機被損壞。為更有效地減少輸氣站場的雷擊事故，在對該站進 行防雷改造前，對發(fā)生的事故進行詳盡的分析，找出存 在的問題，探討改進方法，是十分必要的。但由于該輸 氣站的雷擊發(fā)生已近一年，只能根據現有檢測數據和工 作人員的描述進行分析，并提出整改措施。一 現場檢測情況該輸氣站位于四川省自貢市貢井區(qū)，背面臨山（旱 地），面朝山坳（水田），通風良好，屬于易落雷區(qū)；當 地雷暴日為 43.8 天 /年，處于高雷區(qū)。站內工藝區(qū)

2、面積 為21.0mx 18.0m,另有值班、配電室等生產和生活用房 一棟。工藝裝置室外露天安裝。 站內現有防雷設施如下：1 、 防直擊雷設施站內有避雷針2根，高度均為25.0m，兩針相距為33m，實測接地電阻分別為 4.0Q、4.7Q ;值班室屋面 避雷帶，已失修銹斷，實測接地電阻2.5Q ;值班室屋面 上加裝的頂棚金屬支架未與建筑物的引下線或避雷帶連 接。2、防雷電感應設施2.1供電部分供電線纜埋地進入配電室;采用 TN-C 制。配電室 內的總配電柜至值班室配電箱距離約為 5m ;供電系統 防護情況：配電室內安裝有一組 LAN-C （40KA ）三相 電 源 SPD ， 配 電 室 內 墻

3、上 四 個 分 配 電 箱 各 裝 有 ZGG560/20（20KA）單相或三相電源 SPD,值班室UPS 單相電源輸入端安裝一組 OBO 品牌型號為 V20-C 的（20KA ）單相電源SPD。第一、二、三級SPD接地線 為 6 mm2 銅芯線。電源避雷器安裝存在較嚴重質量問題：有一組三相 電源 SPD 未接線、有一組三相電源 SPD 未接地線、還 有電源SPD接線松動等。實測配電室接地電阻為8.0Q2.2 信號部分工藝裝置區(qū)至值班室的距離約為 20m；值班室安裝 有9路組合式信號SPD，接地線截面積為約4mm2，實 測接地電阻為5.6Q。工藝裝置區(qū)變送器未安裝相應的信 號 SPD；值班室視

4、頻信號線、控制信號線未安裝相應的信號SPD；一路電話信號線未安裝相應的信號 SPD；3、接地系統從各測試點接地電阻值偏離程度看，站內似有工藝 裝置區(qū)、值班室、配電室、避雷針等多個獨立地網，但 其距離不能滿足獨立地網要求，因此存在地電位反擊的 危險；4、綜合布線 入室電話線及有線電視信號線架空布設，且將其固定在屋頂避雷帶上，增大了雷電侵入的概率和強度。5、屏蔽站內部分設備的屏蔽措施有一定缺陷，埋地進入值 班室的信號線存在屏蔽層未接地的情況。6、等電位連接機房無等電位接地端子或等電位接地排，也未按規(guī)范 作好等電位連接。二、 隱患分析從現場情況看，該站在防雷、防靜電方面存在的 防雷隱患較多，歸納如下

5、：1. 防直擊雷值班室屋面的避雷帶已斷，削弱了防直擊雷作屋面新增金屬棚架是值班室的最高點，但沒有與 避雷帶或引下線連接，不能有效地起到防直擊雷作用。2供電系統引入雷擊電磁脈沖2.1 已裝的電源 SPD 存在較嚴重的安裝質量問題由電源線引入的雷電流雖經三級電源 SPD 保護， 但由于安裝質量問題，仍可能發(fā)生雷擊事故。主要表現 在：普遍存在電源 SPD 的接地線偏小。 第一、二、三 級 SPD 接地線徑偏小， 造成接地線感抗增加。 雷擊時會 導致電源 SPD 接地端與匯流排間電位差增大。電源 SPD 安裝不符合規(guī)范要求。 配電室墻上的配電箱內已安裝電源SPD,表面上看接地線已連接到接地 端子，但接

6、地端子并沒有外引接地線到地網。還有的電 源 SPD 的接線已松脫。2.2 所選擇電源 SPD 技術參數問題該輸氣站供電系統現采用了三級電源 SPD 進行防護：現場勘察第一級電源 SPD 標稱放電電流為40KA ，第二級電源 SPD 標稱放電電流為 20KA ，第三 級電源SPD標稱放電電流為20KA。根據建 筑物電子信 息系統防雷 技術規(guī)范 (GB50343-2004)的第第7條的規(guī)定，第一級SPD 和第二級 SPD 的標稱放電電流小于規(guī)范的要求。2.3多級電源SP D設計配合問題根據建 筑物電子信 息系統防雷 技術規(guī)范 (GB50343-2004)，兩級 SPD間必須有一定的線距長 度，以保

7、證雷電高電壓脈沖沿電源線路侵入時各級 SPD 都能分級啟動泄流， 避免多級 SPD 間出現盲點。 同時規(guī) 定，末級電源 SPD 的保護水平必須低于被保護設備對 浪涌電壓的耐受能力?，F場可見該輸氣站的第一級電源 SPD 與第二級 電源 SPD 之間的距離無法滿足 10m 的線距要求，雷擊 時可能出現某級 SPD 不動作的情況。2.4 電源 SPD 配合問題三種不同品牌電源 SPD 的響應時間和殘壓等參 數的相互配合存在不確定因素，有可能帶來防雷隱患。2.5 直流電源系統引入的雷擊電磁脈沖值班室控制機柜內的 SIMENS 直流 24V 電源輸 出端未安裝相應的直流電源 SPD,當雷電流或雷擊電磁

8、脈沖侵入低壓電源系統后，由于電源 SPD 必然還有殘 壓,此殘壓經直流電源處理后仍然會有一個脈沖傳入后 級（視具體品牌而定） ,該脈沖傳入連接信號模塊的信號 線路后,可以使信號模塊所接信號 SPD 動作,嚴重時可 能燒壞信號SPD,甚至損壞信號模塊。3、信號線路引入雷擊電磁脈沖工藝裝置區(qū)變送器的信號線路未加裝相應信號SPD。4、綜合布線帶來的隱患現場的有線電視電纜和電話線未穿金屬管屏蔽, 由高約7m長距離架空引入，未安裝相應信號 SPD，且 直接固定在避雷帶上，這種處置方式導致多條雷擊電磁 脈沖和雷電感應引入途徑，形成很大的防雷隱患。5、接地系統現場場地不能滿足獨立地網的條件，但根據現場 檢測

9、情況分析，站場內未采取聯合地網。當任何一部分 發(fā)生雷擊經其中一個地網散流時的地電位抬升，可能造 成該地網與其它地網之間危險的電位差，例如：當雷擊 頂棚或避雷帶并通過引下線泄流時 ,由于接地電阻不等 于零，在此就會產生地電位抬升，而其它地網仍然是零 電位，如某信號模塊正好是與二者都有聯系，模塊上就 會產生很高的電位差， 信號 SPD 就會動作甚至燒毀， 嚴 重時會損壞信號模塊。6、等電位連接該輸氣站值班室內無等電位接地環(huán)，且防靜電地 板的金屬支架未與地網連接，未構成等電位連接?？赡?存在的隱患：雷擊時，值班室內各設備之間可能出現電 位差，危及設備安全；防靜電地板沒有接地，不能有效地起到防靜電作7

10、、屏蔽措施當工藝裝置區(qū)附近發(fā)生雷擊時，會在信號線路上 感應較強的雷擊電磁脈沖，由于存在有信號線屏蔽層在 值班室機柜處未作接地處理，該脈沖可以沿信號線幾乎 無衰減地傳入值班室設備。三、事故分析結論3.1 值班室信號 SPD 的損壞原因當雷電流小于10.1kA （當hr=45 ）時，避雷針不能起到有效的吸引作用。閃電有可能直接擊中工藝區(qū)設 備，雷電流可能經變送器信號線耦合進入設備，雷電流 的強度超過SPD的承受能力，致使信號 SPD損壞，信 號模塊受到保護。當頂棚或避雷接閃時 ,雷電流通過引下線泄放， 就 會產生地電位抬升， 裝有信號 SPD 的信號模塊所處地網 仍處于原電位狀態(tài)， 形成地電位反擊

11、， 造成信號 SPD 啟 動甚至損壞。當工藝區(qū)附近發(fā)生雷擊時，由于存在有信號線屏 蔽層在值班室機柜處未作接地處理，就有較強的雷擊電 磁脈沖侵入信號線，雷擊電磁脈沖幾乎未受到衰減，引 起 SPD 動作，信號模塊受到保護，而 SPD 損壞。3.2 電腦顯示器的損壞原因如前所述（見本文第 2.12.5），由于 SPD 的選型、 安裝和配合等方面存在的問題，當雷擊電磁脈沖侵入電 源系統，到達值班室設備時仍然有較高的的浪涌電壓， 導致顯示器損壞。3.3 電視機的損壞原因現場的有線電視電纜和電話線未穿金屬管屏蔽、 從高 7m 空中長距離架空引入， 未安裝相應的信號 SPD， 且直接固定在避雷帶上，導致多條

12、雷擊電磁脈沖和雷電 感應引入途徑：1. 當雷擊電磁脈沖被引入架空線纜時，雷電流可 以直接沿有線電視電纜傳入電視機，從電視機的信號端 引入高的浪涌電壓，從而損壞電視機；2. 當頂棚或避雷帶接閃時， 雷電流通過引下線泄 放，有線電視電纜上可感應很強的脈沖電壓進入電視機， 致使電視機損壞。3. 當雷暴云從場站上方或附近經過時，由于靜電 感應效應，在架空有線電視電纜上感應出大量異號電荷， 當雷暴云放電后，線纜上電荷會沿有線電視線纜引入電 視機，致使電視機損壞。四、對隱患部分進行整改根據現場情況我公司于 2006 年 6 月對該站進行防 雷整改。主要內容有：4.1、防防直擊雷保留原由站內兩根避雷針作為工

13、藝裝置區(qū)的防直擊 雷措施，拆除值班室原有失修的避雷帶，重新敷設值班 室的避雷帶、引下線、斷接卡。4.2 、 防雷電感應及雷擊電磁脈沖4.2.1 電源系統將原有 TN-C 制供電系統改為 TN-C-S 制，并作三 級防護：安裝德國 OBO 電源 SPD ；第一級防護：配電柜內在進線端安裝一組 100kA 的 三 相電源 SPD （配斷路器）；第二級防護：值班室電箱電源的輸入端安裝一組 40KA 三相電源 SPD （配斷路器）；第三級防護：安裝在值班室 UPS 電源輸出端安裝 一組 20KA 單相電源 SPD （配斷路器）；值班室控制柜內安裝一組直流 24VDC 電源 SPD 。4.2.2 信號系

14、統 在室外的工藝區(qū)的變送器上安裝型號為 SRK-24BT 的信號 SPD 。在值班室內電話信號線路輸入端安裝電話信號 SPD 的型號為 RJ45-TeIe/4-F 。在值班室視頻信號線路及控制信號線路輸入端分別 安裝視頻信號 SPD 型號為 KoaxB-E2/MF-F ，和控制信 號 SPD 型號為 FLD-24 。4.3、接地及防靜電接地4.3.1 改造全站的接地裝置站內接地采用共用接地網。分別將工藝裝置區(qū)內設 備、值班室、配電室、避雷針、風向標升高桿等地網連 成共用地網。4.3.2 防靜電接地對工藝裝置區(qū)內各種工藝設備的防靜電接地，就近 接入共用地網上；現場儀表的金屬外殼的接地端子與其 支架相連。發(fā)蘭連接螺栓少于 5 個的用跨接線連接。.現場溫度傳感器做接地處理。4.4 、等電位連接在值班室的防靜電地板下，用 30*3 銅帶制作等電 位接地環(huán)。