燃气场站防雷、防爆和防静电深入探讨 预览

燃气场站防雷、防爆和防静电深入探讨内容提要2概述城镇燃气场站系统的环境特征雷电及雷电事故概述城镇燃气场站防雷体系城镇燃气场站系统SPD的设置仪表系统供电电源的SPD选择防静电结束语1概述：3随着我国城市现代化和环境保护的需要，清洁的石

油液化气、天然气逐步进入城市，用以取代煤炭燃料。相应出现了城镇燃气场站及其安全问题。且随着城镇

燃气场站系统的自动化水平的不断提高，电脑监控系

统、电脑管理系统、数据传输应用越来越普遍，跟随

而来的仪表系统雷电事故不断增加。如压力变送器，

温度变送器，信号报警器，电视监控摄像机等等。发

生雷击损坏事故较多，所以城镇燃气场站的防雷，主

要是仪表系统设备的防雷。遵循标准4《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

GB50058－92《建筑物防雷设计规范》GB50057－94（2000版）《城镇燃气设计规范》GB50028-2006《石油库设计规范》GB50074－2002《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156－20022城镇燃气场站系统的环境特征5城镇燃气场站生产装置的环境特征：城镇燃气场站生产设备大都是常温、带压力的连续运行的装置城镇燃气场站生产的产品大都属于易燃易爆危险物质，城镇燃气场站生产设施:大都由高、低压储气罐、调压站及众多的金属管道将其相互连接组成。具有常温、带压连续生产的性质。2.1防爆区域划分分区定义6根据现行标准GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》爆炸危险区域级别是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间来划分的：0区：连续出现或长期出现爆炸性混合物气体的环境。I区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。II区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。2.2城镇燃气场站生产设施防爆级别7城镇燃气场站生产出的产品，石油液化气、煤气或天然气大都属于易燃易爆物质，场站区绝大部分是Ⅱ级爆炸危险区，少数属Ⅰ级爆炸危险区。在爆炸危险区安装使用的仪器、仪表、电气设备都应该采用与爆炸气体相适合，与爆炸危险区相对应的防爆型产品，才能确保安全。2.3城镇燃气场站仪表系统设备的弱点：A.仪表系统设备大部分是集成电路构成,而其间隔很小。很小的过电压都会造成反击闪络。集成电路中的电源及信号线路。常具有微型支持结构。这些支持结构受到电涌的冲击时，会变得过热而弯曲变形，使得本应该相互隔绝的线路相互接触，就形成了内部短路而导致集成电路失效。B.电子系统工作电压一般较低，一般是3、5、

12、24伏等。由于城镇燃气场站电子系统要求

具有长期稳定运行的特点，任何超出工作电压

的冲击（如雷电过电压8

），都有可能导致电子2.4电涌电压对城镇燃气场站电子系统设备的不良影响：9A.干扰效应B.提前老化效应：C.毁坏效应：2.5冲击电涌的来源：10电涌是指电路中突然出现的瞬间过电压或过电流现象。它产生于直接雷击或间接雷击”

云闪”或”云空闪”；雷击电磁感应；雷击

静电感应；供电电压波动：公用电网的负荷

投切、电源开关的通或断而引起的电压或电

流的急剧变化、电磁场干扰等都会产生电涌。3.雷电及雷电事故概述11雷电放电的特点是：放电电压高于1500kV，电流幅值大（10－330kA），波幅变化快，波过程时间短（20—400μs左右），频率可达到50－100kHZ。雷电放电的规律是：当主放电形成以后，往往会发生重复雷击放电，一般重复雷击放电2～3次，有少数雷

击可高达30～40次。我国最多记录达到重复放电42次。3.1雷电事故形成的特征：12雷电热效应：雷电的电效应：雷电机械力效应：4.城镇燃气场站防雷体系13外部防雷体系：接闪；分流；均压（等电位连接）接地。内部防雷体系：电磁封锁；合理布线； 安装SPD(避雷器)。4.1城镇燃气场站生产设施雷电防护区划分雷电防护区按下图规定划分：144.1.1雷电防护区划分规定115直击雷非防护区（LPZoA）：本区所有物体及建筑物完全暴露在外部防雷装置的保护范围之外，可能会遭受直接雷击，且雷击电磁场均未得到任何屏蔽或衰减。直击雷防护区（LPZoB）：本区内的各类物体匀处在外部防雷装置的保护范围之内，不可能遭受到大于所选定滚球半径相对应的雷电流的直接雷击，但本区内雷击电磁场未得到任何屏蔽，属充分暴露在直击雷防护区内。4.1.1雷电防护区划分规定216第一屏蔽（防护区（LPZ1）：本区内的各种物体不可能遭受直接雷击。流经各类导体的雷电流已经分流，比（LPZoB）区减少，且由于建筑物有屏蔽措施，本区内的雷击电磁场得到初步的衰减。第二、三屏蔽防护区（LPZ2、LPZ3）：为进一步减小雷击电流及电磁场强度而引入的后续防护区，一般指建筑物内专设的屏蔽室或设备屏蔽的外壳等。4.2仪表控制间的防雷措施117一、当仪表控制间处于周围高大建构筑物30m滚球半径保护范围外时，应在屋面设架空避雷网（带）保护，网格尺寸应不大于5m×5m或6m×4m。二、当仪表控制间处于周围高大建构筑物30m滚球半径之内时，屋面不应架设空避雷网（带）保护。但应采取防感应雷措施：当屋顶金属或钢筋混凝土结构时，其钢筋应与周边环形25×4mm2扁钢相焊接，金属屋面或环形接地体，应用不少于二根引下线与接地网相连，两引下线的间距不应大于16m。当利用柱钢筋作防雷引下线时，建筑物外廊各个角上的钢筋应被利用。当屋面不是金属或钢筋混凝土结构时，应在屋面敷设不大于5×5m或6×6m屏蔽网进行屏蔽，且引下线应不大于二根，其间距不应大于16m。4.2仪表控制间的防雷措施2三、控制间所在的房间六面（侧面、顶、底面），应用25×4mm2扁钢或φ10或以上钢筋做成3×3m网格进行雷击电磁脉冲防护，网格的交接点应采用焊接。四、控制间所在的建筑物，应作环绕建筑一周的环形接地装置，所有进出建筑物的金属管道、电缆桥架、电缆金属保护管，都要与环形接装置可靠连接。五、控制间内的所有控制设备，应布置在磁场安全空间内，并通过设备对角线的两点与底面3×3m的等电位网相相连，两接地18

引线应有长短之分，两4.2仪表控制间的防雷措施319六、控制间的仪表电源箱母线，应装设SPD保护

SPD的保护水平VP应小于1.5KV。SPD两端引线总长度不应大于0.5m。七、控制间的仪表电源箱距电气专业最近的一组SPD小于10m时，其进线电源可不装SPD进行保护。当距离大于等于10m时，应装设SPD保护，其保护水平VP应小于1.5KV，且两端引线长度不应大于0.5m。4.3等电位接地系统120仪表系统的接地分防雷接地、静电接地、

保护接地、屏蔽接地、工作接地（逻辑接地）等，其目的是保证仪表系统安全平稳的运行。4.3等电位接地系统221仪表控制间的防雷接地，应围绕建筑物作环型

闭合接地装置，每一引下线的接地电阻不应大于10Ω。仪表控制间防雷击电磁脉冲屏蔽的规定：仪表控制间的四面墙、顶、底六面应设防雷电磙脉冲的屏蔽网，网格尺寸按最近雷击点计算确定。当仪表控制间设置在建筑物底层时，底面可不作接地网。4.3.1仪表控制间接地等电位系统的规定1：22仪表系统的等电位连接、由总等电位连接与局部等电位连接组成。其目的是防止因电位差过大而产生反击损坏仪器仪表。4.3.1仪表控制间接地等电位系统的规定223一、仪表系统的工作的频率小于3000KHZ，且房间的面积≤12m2时应采用S型等电位结构，当采用S型等电位连接网络时，基准点（ERP）到各设备的连线应采用大于10KV，1.2/50μS耐压水平的绝缘线。二、仪表系统的工作频率大于300KHZ，房间的面积＞12m2时，应采用M型等电位结构。或延伸式的S型等电位结构。4.3.2仪表控制间接地等电位系统的规定224三、仪表接地系统中的接地汇流排（ERP），应保持和建筑的防雷接地及大电流、高电压（10KV及以上）的电气设备接地之间有10m以上的安全距离，不能满足要求应用开关型SPD连接，并应加强对高电位反击的防护。四、当仪表设备防电磁干扰较弱时，仪表设备应选用金属铠装屏蔽电缆，屏蔽层一端接地，铠装电缆两端金属铠装接地。应

在环形接地装置及屏蔽网处作接地连接。五、仪表系统的低压供电系统（380／220伏）必须采用TN－S系统，当电力系统采用TN－C系统时，在仪表用电系统电源侧中性线（N）作重复接地，然后N线与PE线分开。保证系统低压供电接地系统为TN－S接地方式。4.4仪表系统工程防雷25电缆的屏蔽与敷设现场仪表防雷接地测控信号选型参考12612V脉冲

RS485信号5V

RS48524V模拟量（AI/AO）24V数字量（DI/DO）三线制RTD标称放电电流（kA）（8/20µs）≥10kA≥10kA≥10kA≥10kA≥10kA最大放电电流（Imax）（8/20µs）≥20kA≥20kA≥20kA≥20kA≥20kA电压保护水平（Up）（组合测试波形：

6kV

1.2/50µs；3kA，8/20µs）≤60V（线-线/线-地）≤30V（线-线/线-地）≤60V/500V（线-线/线-地）≤60V/500V（线-线/线-地）≤40V/500（线-线/线-地）连接方式串联串联串连串连串连负载电流能力不应低于回路工作电流不应低于回路工作电流防爆认证FM或ATEX等机构安全防爆认证，本质安全回路特性不应低于EXiaIIAT3接地方式通过自身金属卡座与导轨连接，通过导轨实现可靠接地，不应采用外连导接地热插拔是测控信号选型参考227串联并联标称放电电流（kA）（8/20µs）≥5kA≥5kA最大放电电流（Imax）（8/20µs）≥10kA≥10kA电压保护水平（Up）（测试波形：10kA，8/20µs）≤85V/500V（线-线/线-地）≤85V/500V（线-线/线-地）防爆认证FM或ATEX等机构安全防爆认证，本质安全回路特性不应低于EXiaIIAT3，防爆特性最低

EXdIIAT34.5现场仪表浪涌保护器（SPD）的配置原则28A．压力、温度、流量、液位变送器。B．功率开关现场端、热电阻及热电偶现场端。C．电气转换器、电气阀门定位器、电磁阀等现场电信号执行仪表两端。D．单独立杆安装的电视监控头的电源及信号端。E．安全仪表系统两端。5.城镇燃气场站的供电系统图295.1城镇燃气场站的供电系统图说明130A、城镇燃气场站电源由当地供电部门架空线T接经电缆引入，电缆埋地长度应大于2√ρ米（ρ为当地土壤电阻率），且不小于15m。B、配电间进出电缆一般都大于5根。C、SPD1、SPD2选Y5CS－12.7/36(Y5CS－7.6/22)标准放电电流8/20μs、5kA，SPD3选powersetbc/3+1(混合型SPD)，标准放电电流8/20μs、20kA左右。5.1城镇燃气场站的供电系统图说明231D、SPD1、SPD2接相线-地线（L-G），SPD3同样

应注意UC值的选择.其值应根据10(6)KV电气系统中性点的接地方式来选择.6.仪表系统供电电源的SPD选择32城镇燃气场站生产设施的仪表系统供电电源，一般由生产装置的低压母线提供电源，经UPS（不间断供电电源）给电子系统供电，因此一般SPD接线见下图：6.1仪表系统供电电源的SPD选择图336.2仪表系统供电电源的SPD选择图说明34A、装置低压配电母线一般采用单母线分段如图（8）所示，仪表系统双电源取自低压两段母线上，一般都用电缆配线。B、装置仪表系统设备用电多为220VAC低压，SPD4、SPD5接线为相线－地线（L-G）及中性线－地线（N-G）。说明：C、当仪表系统设备供电为直流时