室外地上燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備的防雷設(shè)計與施工淺析

摘 要

摘要：城鎮(zhèn)燃?xì)鈭稣臼彝獾厣瞎に嚬艿篮驮O(shè)備以及房屋建筑室外管道應(yīng)安裝防雷保護(hù)裝置。本文就工程設(shè)計和施工嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的防雷規(guī)定，保證室外地上燃?xì)庠O(shè)施防雷裝置安裝符
摘要：城鎮(zhèn)燃?xì)鈭稣臼彝獾厣瞎に嚬艿篮驮O(shè)備以及房屋建筑室外管道應(yīng)安裝防雷保護(hù)裝置。本文就工程設(shè)計和施工嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的防雷規(guī)定，保證室外地上燃?xì)庠O(shè)施防雷裝置安裝符合質(zhì)量要求提出相應(yīng)的方法和措施。
    雷電是一種人們常見的自然現(xiàn)象之一。其強(qiáng)大的電流、炎熱的高溫、猛烈的沖擊波以及強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)能夠在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用，常常導(dǎo)致人員傷亡、擊毀建筑物、電氣系統(tǒng)，引發(fā)房屋建筑、生產(chǎn)和儲存設(shè)施設(shè)備燃燒甚至爆炸，威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。在20世紀(jì)末聯(lián)合國組織的國際減災(zāi)十年活動中，雷電災(zāi)害被列為最嚴(yán)重的十大自然災(zāi)害之一。我國幅員遼闊，各城市之間因地理位置不同出現(xiàn)雷電天氣長短有異，根據(jù)有關(guān)氣象資料統(tǒng)計，省會城市中，武漢年平均雷暴日為34.2天，年平均雷暴日最高的城市是海口，為104.3天，最少的城市是烏魯木齊，為9.3天。
    燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備如果沒有采取有效的防雷措施或防雷設(shè)施失效，一旦遭到雷擊發(fā)生事故的后果會特別嚴(yán)重。直接雷擊時，雷電直接通過金屬管道和設(shè)備對地放電，間接雷擊時，強(qiáng)大的雷電流通過金屬管道侵入室內(nèi)，導(dǎo)致管道、設(shè)備、閥門、儀表、電器、電纜和通訊的機(jī)械性和絕緣性損壞，嚴(yán)重時會造成燃?xì)庑孤┤紵虮ㄊ鹿省Ｊ覂?nèi)的燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備受到建筑物的防雷設(shè)施的保護(hù)，地下的燃?xì)夤艿朗艿酵翆痈采w保護(hù)，受到直接雷擊的可能性極小。而不在建筑物防雷設(shè)施保護(hù)范圍內(nèi)的室外露天的燃?xì)夤艿?放散管)、調(diào)壓計量設(shè)備、儲罐等設(shè)施等都可能是雷電的最好通路，在運(yùn)行過程中遭受雷擊的可能性是存在的。
    近年來，因雷電造成燃?xì)庠O(shè)施損壞引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故在媒體上也時有報道。2008年7月，銅陵某天然氣加氣母站遭遇雷擊，造成進(jìn)口的加氣設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。同月，位于吉林梨樹一座采氣廠遭雷擊，雷擊造成計量儀表、配電系統(tǒng)、燃?xì)鈭缶?、電臺、UPS擊穿損壞，監(jiān)控系統(tǒng)部分設(shè)備損壞。2010年5月，位于秦皇島撫寧縣榆關(guān)鎮(zhèn)天然氣長輸管線的1座閥室遭雷擊起火爆炸。2010年6月，珠海市橫琴境內(nèi)某工廠的一個裝滿1000多m3LNG儲罐放空管兇雷擊起火。2010年7月，安徽東至某化工廠一燃?xì)夤薰芸谠饫讚粽ㄩ_并著火。武漢市在2007年也發(fā)生過一起天然氣高中壓調(diào)壓站放散管遭雷擊著火的事故。
    為了防御雷電災(zāi)害，保護(hù)公民的人身、財產(chǎn)安全和社會公共安全，國家制定了《中華人民共和國氣象法》，對防雷裝置的設(shè)計審核和竣工驗收項目設(shè)定行政許可。一些省市也制定了防御雷電災(zāi)害及其相關(guān)活動的相關(guān)規(guī)章?？h級以上氣象主管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)本行政區(qū)域內(nèi)防雷管理，對防雷裝置的檢測、防雷工程專業(yè)設(shè)計、施工單位的資質(zhì)進(jìn)行認(rèn)定?？赡苁艿嚼讚舻慕ㄖ?、構(gòu)筑物，以及其他設(shè)施安裝的雷電災(zāi)害防護(hù)裝置，需要經(jīng)過具有防雷檢測裝置資質(zhì)的單位檢測合格后方可投用。
    燃?xì)夤こ痰脑O(shè)計必須包括燃?xì)庠O(shè)施防雷保護(hù)的內(nèi)容?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028規(guī)定，對于燃?xì)鈭稣局猩a(chǎn)或儲存燃?xì)獾姆课萁ㄖ姆览自O(shè)計應(yīng)符合《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057的“第二類防雷建筑物”規(guī)定。第二類防雷建筑物防直擊雷的措施通常是采用在建筑物上設(shè)避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合的組成的接閃器。因此，在燃?xì)鈿馄砍溲b車間和瓶庫，在安裝有燃?xì)鈮嚎s機(jī)、調(diào)壓器、計量器的鋼混結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)房屋上設(shè)計安裝避雷網(wǎng)的較為普遍。而在空曠地區(qū)設(shè)立的燃?xì)鈭稣?，與周邊的建筑物群較遠(yuǎn)，通常增設(shè)獨(dú)立的避雷針，使場站內(nèi)露天的燃?xì)夤艿馈夤?瓶)、凈化裝置、調(diào)壓計量設(shè)備均處于接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。
    在燃?xì)鈭稣竟こ谭览自O(shè)計中，若建筑電氣工程設(shè)計人員對燃?xì)鈱I(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)掌握不夠，容易忽略獨(dú)立防雷裝置的設(shè)置問題，出現(xiàn)應(yīng)該設(shè)置而沒有設(shè)置的狀況。燃?xì)鈭稣局械姆派⒐苓h(yuǎn)離站內(nèi)建筑物且高于建筑物的屋面，部分工藝管道和設(shè)備安裝在露天，已不在場站建筑房屋防雷設(shè)施的保護(hù)范圍之內(nèi)，除了必須對露天管道和設(shè)備進(jìn)行防雷接地外，是否需要設(shè)立獨(dú)立的避雷裝置，應(yīng)由設(shè)計人員根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和場站所在的位置進(jìn)行正確地判斷。施工圖設(shè)計文件提交審查時，圖審機(jī)構(gòu)的圖審專業(yè)人員也應(yīng)重點(diǎn)審核控制把關(guān)。《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》GB50028和《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》QXT109都規(guī)定，設(shè)于空曠地帶的調(diào)壓站及采用高架遙測天線的調(diào)壓站應(yīng)單獨(dú)設(shè)立防雷裝置。因此，在天然氣高高壓、高中壓、中中壓調(diào)壓(計量)站、釋放站、門站、汽車加氣站等調(diào)壓、加氣場站的設(shè)計前，防雷設(shè)計人員應(yīng)先踏勘工程現(xiàn)場，再根據(jù)周邊的環(huán)境條件決定是否設(shè)置獨(dú)立避雷防置。在空曠地帶的，必須設(shè)計獨(dú)立的避雷針或架空避雷線(網(wǎng))，使其站內(nèi)的全部燃?xì)庠O(shè)施置于獨(dú)立避雷裝置的保護(hù)范圍之內(nèi)。調(diào)壓站位于城市建成區(qū)之中，周邊有較多和較高的房屋建筑群的則可不設(shè)。位于空曠地區(qū)的儲存站和充裝站，如果地上液化氣罐、壓縮天然氣瓶組等壓力容器頂板小于厚度4mm，也應(yīng)當(dāng)設(shè)置獨(dú)立避雷裝置。壁厚大于4mm的，可以不裝接閃器和設(shè)置獨(dú)立避雷裝置，但壓力容器防雷接地點(diǎn)不得少于兩處。室外露天的工藝管道不能認(rèn)為其連接的設(shè)備已經(jīng)接地而不設(shè)計單獨(dú)的接地，因為管道與閥門之間連接、管道與設(shè)備之間的連接有過渡電阻，過渡電阻值大則影響電流的傳導(dǎo)性。天然氣調(diào)壓站、汽車加氣站等場站的管道和設(shè)備按工藝和安全要求設(shè)置集中放散裝置，放散管的立管遠(yuǎn)離站內(nèi)、外的建筑物，管口離地面5m或以上，高于室外地上工藝管線和設(shè)備，遭受雷擊的可能性更大一些，除安裝單獨(dú)的接地體外，還采取加裝阻火器，與工藝管道之間加裝絕緣法蘭等防雷措施。露天設(shè)置的調(diào)壓計量橇、壓縮機(jī)橇、液壓橇等金屬箱體的橇裝設(shè)備應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)的防雷接地，通過金屬殼體接地的，需保證其設(shè)備上部的放散管與外殼有可靠金屬連接。
    敷設(shè)在室外的用戶燃?xì)夤艿缿?yīng)有可靠的防雷接地裝置。這是《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》GB50495強(qiáng)制性條文的規(guī)定，必須嚴(yán)格執(zhí)行。目前，武漢民用建筑配套安裝的燃?xì)夤艿来蟛糠职惭b房屋建筑的套外，即燃?xì)獾牧⒐芎筒糠炙焦馨惭b房屋建筑的外墻上。燃?xì)夤艿烙晒艿拦馄髽I(yè)委托的燃?xì)鈱I(yè)設(shè)計院設(shè)計，房屋建筑設(shè)計由項目開發(fā)商委托建筑設(shè)計單位。房屋建筑防雷設(shè)計并不包括室外燃?xì)夤艿婪览自O(shè)計，因此，在設(shè)計民用建筑室外燃?xì)夤艿罆r，燃?xì)庠O(shè)計單位必須要對室外管道防雷進(jìn)行設(shè)計。按照現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的防雷規(guī)定，沿屋面明敷的燃?xì)夤艿啦坏貌贾迷陂芙恰⑽蓍?、屋脊等易受雷擊的部位，鋼質(zhì)管道可不裝接閃器，但須與屋面的防雷裝置相接，每隔25m至少與建筑物避雷網(wǎng)采取不小于8mm的鍍鋅圓鋼連接。沿屋面明敷或沿高層建筑沿外墻敷設(shè)的鋼質(zhì)管道的壁厚不小于4mm，管道任何部位的接地電阻不得大于10Ω。通常情況下，管壁較薄的室外鋼質(zhì)管道被雷擊后容易發(fā)生高溫?zé)崛鄞┛茁猓艿澜拥仉娮柽^大則雷電流不能通暢導(dǎo)入地下。
    如果燃?xì)夤艿涝O(shè)計與房屋建筑設(shè)計不是同一單位，房屋建筑和燃?xì)夤艿纼身椖康姆览讻]計必然形成各自的獨(dú)立系統(tǒng)，相互之間很難做到防雷設(shè)置的結(jié)合共用。房屋建筑室外的每根燃?xì)饬⒐芏急仨氂蟹览捉拥匮b置，但在無法利用房屋建筑的防雷接地裝置情況下只得另外埋設(shè)。而建筑物周圍地下布滿給排水、供氣供熱管道和井室、電力電信線路等地下管線設(shè)施，尋找埋沒燃?xì)夥览捉拥匮b置的位置則比較困難。對于建筑物外墻燃?xì)饬⒐艿姆览?，《?/span>鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》QXT 109要求比其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，一是規(guī)定燃?xì)饬⒐苊扛舨淮笥?2m應(yīng)與建筑物防雷裝置可靠連接；二是規(guī)定建筑物外墻立管與用戶分支管相接時，應(yīng)設(shè)絕緣法蘭或鋼塑接頭；三是規(guī)定絕緣法蘭或鋼塑接頭兩端的管道應(yīng)分別接地。采取這些防雷措施的目的在于防止雷電直擊或側(cè)擊，引導(dǎo)雷電流通過建筑防雷裝置進(jìn)入大地，用絕緣阻止雷電感應(yīng)侵入室內(nèi)，感應(yīng)電流能通過室內(nèi)接地線迅速釋放，從而保護(hù)室內(nèi)的人員和燃?xì)庠O(shè)施免受雷電流傷害。但這些規(guī)定在目前燃?xì)夤こ痰脑O(shè)計或施工中有些沒有得到嚴(yán)格地執(zhí)行。其主要原因在于，要達(dá)到這些規(guī)定要求，不僅在安裝管道時增加一定數(shù)額的人工和材料費(fèi)用，投用后還會增加維護(hù)與檢測支出，加上目前國內(nèi)房屋建筑室外燃?xì)饬⒐苁芾讚羰鹿拾咐浅Ｉ?，建設(shè)單位從減少管道建設(shè)投資和運(yùn)行成本的角度，不愿在管道防雷設(shè)施安裝上投入相應(yīng)的費(fèi)用，其結(jié)果必然導(dǎo)致管道未安裝防雷裝置或裝置安裝不完全滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。當(dāng)然，如果在房屋建筑條件允許的情況下，也可以不在房屋建筑外墻上設(shè)計燃?xì)夤艿?。建筑房屋室?nèi)安裝燃?xì)夤艿绖t可免裝防雷設(shè)施，不僅施工方便節(jié)省費(fèi)用，而且不會破壞和影響房屋建筑外墻立面的裝飾美觀。
    室外地上燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備的防雷應(yīng)在施工圖設(shè)計文件中提出明確的要求，開工前設(shè)計交底時，設(shè)計方與施工方應(yīng)就防雷設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行充分的溝通，使施工方全面掌握防雷設(shè)計意圖和技術(shù)要求。施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行施工圖設(shè)計文件和施工驗收規(guī)范中防雷設(shè)施安裝規(guī)定。管道和設(shè)備防雷的引下線通常優(yōu)先采用圓鋼，也可采用扁鋼，圓鋼的直徑不小于8mm，扁鋼的截面尺寸不小于48mm2，引下線與管道和設(shè)備采用焊接。燃?xì)鈭稣颈ㄎｋU環(huán)境中燃?xì)庠O(shè)備的接地線宜在不同方向與接地體相連，連接處不得少于兩處。焊接部位的防腐采用涂漆處理。建筑物有接地裝置的，引下線可與其直接焊接后用瀝青進(jìn)行防腐。燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備周邊無建筑物防雷接地裝置的，埋設(shè)人工接地裝置，垂直接地體多用角鋼、鋼管或圓鋼，水平接地體多用扁鋼或圓鋼，焊接時搭接長度及面數(shù)要符合規(guī)定要求，埋設(shè)的數(shù)量多少與土壤的電阻率有關(guān)，通過接地電阻值測量達(dá)到設(shè)計文件規(guī)定數(shù)值即可。通常情況下，防雷接地與防靜電接地、電氣設(shè)備接地及信息系統(tǒng)接地共用接地裝置的，接地電阻值不大于4Ω，當(dāng)各自單獨(dú)接地的，防雷接地或電纜金屬外皮和保護(hù)鋼管兩端接地裝置的，電阻值不大于10Ω，場站地上燃?xì)夤艿赖氖寄┒恕⒎种幍慕拥仉娮柚挡淮笥?0Ω，公共建筑、居民住宅外墻上的燃?xì)夤艿赖慕拥仉娮璨淮笥?0Ω。若接地電阻值達(dá)不到規(guī)定的要求，其防雷的效果就會受到一定影響。另外，需要提出注意的是，場站的電氣設(shè)備的接地裝置可與建筑物的避雷接地裝置共用，但不能與獨(dú)立避雷針的接地裝置相連，兩者需分開設(shè)置，其間距不小于3m。
    室外管道和設(shè)備的防雷裝置施工過程中應(yīng)同步建立記錄資料，施工質(zhì)量檢查人員除對各工序質(zhì)量對照施工設(shè)計文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查外，要對接地電阻值進(jìn)行測量，對于接地電阻值達(dá)不到要求的，要增打接地體或采用降阻劑等其他措施。燃?xì)鈭稣竟こ谭览籽b置經(jīng)施工單位自檢合格后，還需由取得氣象主管機(jī)構(gòu)核發(fā)資質(zhì)的防雷檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測并出具檢測合格的報告。公共和民用建筑燃?xì)夤艿赖姆览捉拥仉娮柚禍y量應(yīng)有監(jiān)理人員進(jìn)行復(fù)測或建設(shè)單位質(zhì)檢人員現(xiàn)場監(jiān)測，防止施工方漏測或不測以及提供虛假檢測記錄。燃?xì)夤こ炭⒐を炇諘r，防雷設(shè)施安裝可列為一個分部(子分部)工程，由建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理各方共同進(jìn)行驗收，各方出具的驗收文件中應(yīng)包括防雷設(shè)施安裝質(zhì)量檢查驗收的內(nèi)容。燃?xì)夤こ藤|(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)通過對燃?xì)馐彝夤艿篮驮O(shè)施防雷裝置安裝行為和實體質(zhì)量實施監(jiān)督，對室外管道和設(shè)備的防雷接地電阻值進(jìn)行抽查檢測，防止和杜絕防雷沒施質(zhì)量不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工程通過竣工驗收。
    從2011年3月1日開始新施行的《城鎮(zhèn)燃?xì)夤芾項l例》(國務(wù)院令583號)對燃?xì)庠O(shè)施防雷保護(hù)作出明確的規(guī)定。燃?xì)饨?jīng)營者未按照國家有關(guān)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和安全生產(chǎn)管理的規(guī)定設(shè)置燃?xì)庠O(shè)施防雷保護(hù)裝置的，或者未定期進(jìn)行巡查、檢測、維修和維護(hù)的，由燃?xì)夤芾聿块T責(zé)令限期改正，處1萬元以上10萬元以下罰款。因此，在燃?xì)夤こ探ㄔO(shè)過程中，建設(shè)各方要加強(qiáng)燃?xì)庠O(shè)施的防雷設(shè)施的設(shè)計和安裝質(zhì)量檢查和檢測，防止和避免室外地上燃?xì)庠O(shè)施未安裝防雷裝置或防雷裝置安裝不合格等問題的發(fā)生，使防雷裝置安裝質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，能夠真正起到可靠的防雷保護(hù)作用。
 
(本文作者：陳力 武漢市燃?xì)鉄崃芾磙k公室 430015)