探究川气东送天然气管道站场、阀室设备防雷接地系统规范化设计和安装方法

探究川气东送天然气管道站场、阀室设备防雷接地系统规范化设计和安装方法
[摘要]川气东送工程是贯彻落实党中央“西部大开发”、“中部崛起”战略
的重要举措，天然气管道站场、阀室的建筑物、设施、设备雷电防护装置正确、
规范的设计、安装，对降低雷击事故发生的几率，保障天然气管道站场、阀室设
备安全可靠运行至关重要。

本文针对天然气管道站场、阀室的设备雷电防护装置
接地系统设计和安装不规范的问题，提出防雷接地系统规范化设计和安装的方案，避免因防雷接地问题引起的设备各类故障。

[关键词]天然气管道；防雷接地系统；设计
1引言
雷电产生的高温、猛烈的冲击波和强烈的电磁辐射等物理效应，使其在瞬间
产生巨大的破环作用，造成人员伤亡或电子设备、建筑物等物体受损[1-2]。

据统计，我国雷电损失最严重的是微电子设施，其次是电力设备[3]。

湖北地区弱电设
备的雷电灾害次数最多, 强电设备的雷电灾害直接经济损失最大，露天分布的设
备遭受雷击的概率较大[4-5]。

川气东送天然气管道工程西起川东北普光首站，东至上海末站，管道途经四川、重庆、湖北、安徽、浙江、上海等四省二市，其沿途建设的压气站和输气站
遭受雷电概率不尽相同。

对天然气管道站场、阀室的设备雷电防护装置进行了检
测后发现其存在接地系统设计和安装不规范的问题，如接地点无法断开、无断接卡、利用线缆保护套管做接地、接地设计缺陷、无接地标识等。

因此，有必要对
管道站场、阀室雷电防护装置接地系统进行合理设计，确定规范化安装方法，避
免因防雷接地问题引起设备故障，可供电气专业设计、施工人员参考。

2 建筑物防雷类别划分
正确的建筑物防雷类别划分是采取正确、规范防雷措施的基础。

依据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010等行业和国家标准[6-9]对建筑物防雷类别分类规定，川气东送天然气管道站场、阀室防雷分类见表1。

由表1可知：川气东送天然气管道站场、阀室内特车库、维修用房及车库、水源井泵房、门卫室、消防水池为第三类防雷建筑物，综合楼、消防泵房及发电机房、工艺区、放空区、压缩机区、110KV变电所为第二类防雷建筑物。

表1 川气东送天然气管道站场、阀室防雷分类
3 建筑物、设施、设备雷电防护装置规范化设计、安装方法技术要求
基于川气东送天然气管道站场、阀室的防雷建筑物防雷分类，依据GB 50057-2010、GB 50343-2012、GB 50058-2014等国家标准，对川气东送天然气管
道建筑物、设施、设备雷电防护装置提出了规范化设计和安装方法技术要求。

3.1接闪带
接闪带安装采用Ф12mm热镀锌圆钢，接闪带沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等
易受雷击的部位敷设；第二类防雷建筑物在整个屋面组成不大于10m×10m或
12m×8m的网格；第三类防雷建筑物在整个屋面组成不大于20m×20m或
24m×16m的网格。

接闪带采用双面施焊时的搭线长度不少于圆钢直径的6倍，施工焊接采用双
面施焊长为100mm；接闪带固定支架间距为1000mm，每个固定支架能承受49N的
垂直拉力；接闪带在转角处按建筑造型弯曲其夹角大于90O，弯曲半径不小于
120mm；接闪带通过建筑物伸缩沉降缝处，接闪带向侧面弯成半径为100mm弧形。

对屋面轻度锈蚀接闪带、支架进行除锈刷漆（二遍防锈漆、二遍银粉漆）处理，其中损坏或锈蚀严重部分采用相同横截面积圆钢进行更换。

3.2 建筑物引下线
引下线采用Ф12mm热镀锌圆钢制作。

防直击雷的专设引下线距出入口或人
行道边沿不小于3m，引下线3m范围内敷设5cm厚沥青层，确保地表层的电阻率
不小于50kΩ.m。

明敷引下线和钢柱作为自然引下线距地面0.3m处装设断接卡；
明敷引下线1.7m以下的导体用交联聚乙烯层隔离；暗敷引下线距地面0.5m处装
设防雷检测孔。

第二类防雷建筑物专设引下线其间距沿周长计算不大于18m；第三类防雷建
筑物专设引下线其间距沿周长计算不大于25m。

3.3接地端子
接地端子采用长54cm的40×4mm（304）不锈钢，每个接地端子钻3个
φ10mm孔。

接地端子现场施工通过40×4mm热镀锌扁钢就近连接至接地网，采用放热焊接，焊接时采用三面焊接的方式，搭接长度不小于扁钢宽度的两倍；焊接部位用
油漆防腐处理；接地端子高度统一设置为0.25m；配备M10*20mm不锈钢螺栓、螺帽、垫片3套，不锈钢螺栓、螺帽、垫片等材料将站场电气、仪表设备采用BVR
6mm2多股铜芯线等电位引连接地端子，并确保过渡电阻≤0.03Ω；接地端子引下
线部分涂刷氟碳漆，黄、绿两种分色各两遍，接地端子连接部位不刷漆。

3.4撬上门型汇流排
撬上门型汇流排采用长50cm的40×4mm（304）不锈钢，每个撬上门型汇流
排钻5个φ10mm孔，可根据需要增加长度和孔数，孔间距50mm。

撬上门型汇流排与撬现场采用放热焊接，焊接时采用三面焊接的方式，搭接
长度不小于扁钢宽度的两倍，焊接部位用油漆防腐处理；配备M10*20mm不锈钢
螺栓、螺帽、垫片5套，不锈钢螺栓、螺帽、垫片等材料将站场电气、仪表设备
采用BVR 6mm2多股铜芯线等电位引连撬上门型汇流排，并确保过渡电阻≤0.03Ω。

3.5线管门型汇流排
线管门型汇流排采用长40-65cm的40×4mm（304）不锈钢，每个线管门型汇
流排钻5-10个φ10mm孔，可根据需要增加长度和孔数，孔间距50mm。

线管门型汇流排现场施工通过40×4mm热镀锌扁钢就近连接至接地支线或线
管镀锌钢管支架，采用放热焊接，焊接时采用三面焊接的方式，搭接长度不小于
扁钢宽度的两倍；焊接部位用油漆防腐处理；配备M10*20mm不锈钢螺栓、螺帽、垫片5-10套，不锈钢螺栓、螺帽、垫片等材料将站场电气、仪表设备及屏蔽线
管采用BVR 6mm2多股铜芯线等电位引连线管门型汇流排，并确保过渡电阻
≤0.03Ω。

3.6接地断接卡
接地断接卡采用长90cm的40×4mm（304）不锈钢，每个接地端子钻4个
φ12mm孔。

断接卡配备M12*30mm不锈钢螺栓、螺帽、垫片2套，不锈钢螺栓、螺帽、
垫片等材料费，现场施工通过40×4mm热镀锌扁钢就近连接至接地网，采用放热
焊接，焊接时采用三面焊接的方式，搭接长度不小于扁钢宽度的两倍；焊接部位
用油漆防腐处理；断接卡引下线部分涂刷氟碳漆，黄、绿两种分色各两遍合计面
积0.016m2；断接卡高度统一设置为0.4m；接地端子引下线部分涂刷氟碳漆，黄、绿两种分色各两遍，断接卡连接部位不刷漆。

断接卡线缆端子使用O型铜质接线端子压接；其他设备采用螺栓连接和放热
焊接方式与断接卡连接。

3.7 铜质接地汇流排条
铜质接地汇流排条采用长80-100cm的40×4mm扁铜，铜质接地汇流排条钻100个φ6mm孔，可根据需要增加长度和孔数，孔间距20mm。

铜质接地汇流排条现场施工采用螺栓与机柜连接，并配备M6*15mm不锈钢螺栓、螺帽、垫片等材料，将机柜设备工作接地线和保护接地线分开连接铜质接地
汇流排条，并确保过渡电阻≤0.2Ω。

3.8 M型等电位连接带
M型等电位连接带采用采用截面积100mm×1mm铜箔制作而成，且网格尺寸为0.6m-1.0m。

在防静电电板下敷设，将机房内所有设备、机柜、金属物体、电源及信号的
接地处理依据就近接地的原则用BVR 6mm2多股铜芯软线接到M型等电位连接带上；再用 BVR 35mm2多股铜芯线将等电位连接带与机房接地端子连接。

3.9等电位跨接线
易燃易爆场所门窗、机房机柜门、配电室机柜门都进行等电位跨接。

等电位
跨接线使用横截面积6mm2铜质导线，接线端子两侧使用U型铜质接线端子压接，接线端子内径与导线截面积匹配、采用搪锡防腐处理。

所有连接导线短直，不保留多余导线或将导线盘成环状。

连接导线采用机械
压接方法，与设备、接地端子间采用带有防松垫片的镀锌钢螺栓压接固定。

3.10共用接地装置安装技术要求
3.10.1接地电阻值
外部防雷装置的接地和防雷电感、内部防雷装置、电气和电子系统等接地共
用接地装置，并与引入的金属管线做等电位连接。

外部防雷装置的专设接地装置
围绕建筑物敷设成环形接地体。

采用共用接地装置，其接地电阻不大于4Ω。

3.10.2接地体安装要求
接地体埋深为0.5m(接地体上端距地面的距离)，地网沟的宽度为0.6m。

水平接地体采用热镀锌扁钢（加厚镀锌层，镀锌层厚度70µm），接地干线扁
钢规格不小于50mm×5mm，接地支线扁钢规格不小于40mm×4mm。

垂直接地体选用长度2.5m的50mm×50mm×5mm热镀锌角钢（加厚镀锌层，
镀锌层厚度70µm），表面镀层均匀无划伤。

垂直接地体间距不小于5m，具体数
量可以根据地网大小、地理环境情况来确定，地网四角的连接处埋设垂直接地体。

采用其他类型接地体参照其产品技术要求：有阴极保护的地网禁止使用腐蚀
电位比钢材正的其他材质作为接地体（例如铜材、铜包钢、石墨等）。

接地体之间的所有连接，必须使用焊接或熔焊。

焊点做防腐处理(浇灌在混
凝土中的除外)。

埋地的接地体之间禁止使用螺栓连接。

接地体避开污水排放口
和土壤腐蚀性强的区段，难以避开时，其接地体截面和镀层适当增大。

接地体扁钢搭接处的焊接长度为宽边的2倍；焊接处表面光滑平整牢固，并
进行防腐处理，防腐部位超出焊接处100mm。

地网沟回填土筛除石块等杂质后填入沟内，分层夯实，有条件的地区在回填
后浇水，待沟面下降后重新回填至平面并夯实；部分坡度较大的地区或是土壤流
失较严重的地带，沟面回填后用混凝土覆盖或种植草皮以防雨水冲刷造成回填土
流失。

地网沟在建筑物散水坡以外开挖，地网沟距离建筑物地基在1m以上；当地
网沟穿越围墙、地基、线缆沟或直埋电缆时，对上述设施采取一定的绝缘加固或
保护措施。

3.11接地装置标识牌
3.11.1标识类别
接地母线标识牌：明确接地网的走向及位置，标识接地母线的拐点及交叉点。

接地点编号牌：标识设备引出至接地网连接位置。

3.11.2安装方法
接地网标识包括接地母线的走向和埋深。

（1）适用于硬化地面
采用100×100mm不锈钢材料本色腐刻，粘贴或使用螺栓固定等方式安装于
接地母线正上方；接地走向标识颜色为红色，接地符号为黑色。

走向线条宽10mm，字体：TimesNewRoman，加粗，字号：小初号，见图1。

图1 (a) 接地母排直线段走向标识（间隔40米安装）、(b) 接地母线交叉
走向标识、(c) 接地母线三通走向标识、(d)接地母线拐角走向标识（2）适用于绿化及碎石等区域
采用与电缆标志桩同样材质及规格（150×150×600mm预制混凝土或PVC），埋设于接地母线正上方，高出地面150～300mm。

采用红色油漆在混凝土桩顶部标
识接地母线的走向及埋深，标识方式同方式一标识。

（3）接地点编号牌
①尺寸材质：65×40mm不锈钢材料本色腐刻，顶端距上边13mm打孔,孔径
Φ11mm满足M10螺栓，字体：TimesNewRoman，加粗，字号：小初号。

线宽2mm，接地符号黑色，编号红色，见图2。

图2 接地点编号牌
②站区划分为A、B两个区域，A区域为防爆区域、B区域为非防爆区。

③编号规则为字母加三位数字，如A-001，每个区域从1开始顺序排列，并将编号、现场接地点及台帐中点位一一对，杜绝出现一点对多编号，或者多个点使用一个编号问题。

④编号悬挂位置为每个接地端子（排）或断接卡处，非设备端接线位置；等电位连接端子排、机柜内接地铜排、橇装设备内接地端子排、现场执行机构及仪表等共用的接地端子排均按一个接地点编号。

⑤现场编号牌用螺栓固定、粘贴在对接地点位置，机柜内编号牌用绝缘扎带在接地点的一侧绑接，便于检查和维修。

4 结束语
川气东送工程是贯彻落实党中央“西部大开发”、“中部崛起”战略的重要举措，输气管道一旦遭受雷击，将对周边人员和环境造成重大危害。

本文针对天然气管道站场、阀室的设备雷电防护装置检测时出现的问题，提出了防雷接地系统规范化设计和安装的方案，避免因防雷接地问题引起的设备各类故障。

4.1天然气管道站场、阀室的设备雷电防护装置接地点存在无法断开、无断接卡、利用线缆保护套管做接地、部分配电线路上未安装电涌保护器、接地设计缺陷、接地标识等安装工艺不规范的问题。

4.2川气东送天然气管道站场、阀室内特车库、维修用房及车库、水源井泵房、门卫室、消防水池为第三类防雷建筑物，综合楼、消防泵房及发电机房、工艺区、放空区、压缩机区、110KV变电所为第二类防雷建筑物。

4.3针对接闪带、引下线、接地端子、撬上门型汇流排、线管门型汇流排、接地断接卡、铜质接地汇流排条、M型等电位连接带、等电位跨接线、共用接地装置、接地装置标识牌等11项内容，从设计规范、安装标准两个方面提出了建议。

参考文献：
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