广州市花都区气象公共服务中心 广东广州 510800
摘要：通过对广州市秀睿能源科技有限公司——环山LNG气站防雷施工全过程跟踪，进一步完善防雷设计方案，使施工与设计相同步，并在施工过程中发现施工方法不符合时应及时进行调整，避免事后补救，采用符合设计要求的施工方法来降低雷电对气站的影响，提高防雷安全系数。
关键词：LNG气站；防雷；设计与施工；花都区
广州市秀睿能源科技有限公司——环山LNG气站位于广州市花都区炭步镇环山工业园内，气站属三级气站，折合容量为50m3，站内设罐区、值班室、配电间、发电机房、消防泵房等设施。由于气站设于工业园内，若发生安全事故，将对该区域内的人员和财产造成重大的威胁，所以现对气站的防雷设计方案进行认真分析，完善设计方案，提高气站的防雷系数。
一、现场环境踏勘
环山LNG气站位于花都区炭步镇与佛山三水区交界处的环山工业园山顶最高点处（N 23°29'08.58"；E 113°10'92.54"），土质中含有风化石、碎石及散煤矿等，且泥质较硬。结合近十年的气象观测数据，花都区平均雷爆日将近80天，属于强雷电区，所以气站更易遭受雷击。
二、设计图纸分析
设计图纸要求气站按第二类防雷建筑物进行施工，防雷系统实测接地电阻（R～）不大于1欧。但根据现场环境来分析，由于气站处于山上最高点且土质较差，综合考虑建议将气罐的防雷保护提高到第一类防雷建筑物处理，在气罐处设独立避雷针，气体放散管设计位于至高点不容易固定处，高于气站标高8m左右，建议将气体放散管移至与罐体同一标高处。
三、土壤电阻率测试
在现场环境三通一平后进行土壤电阻率测试，测试仪器为MI2088接地电阻测试仪，共抽取10个测试数值，测量间距分别为：1m，2m，3m，4m，5m，6m，7m，8m，9m，10m，测量值分别为：ρ1=425Ω. m，ρ2=423Ω. m，ρ3=368Ω. m，ρ4=340.4Ω. m，ρ5=336.3Ω. m，ρ6=296.1Ω. m，ρ7=285.5Ω. m，ρ8=287.9Ω. m，ρ9=287Ω. m，ρ10=282.3Ω. m，则平均土壤电阻率ρi=（ρ1+ρ2+ρ3+ρ4+ρ5+ρ6+ρ7+ρ8+ρ9+ρ10）/10=333.15Ω. m。在这土壤电阻率相对还是比较高的地方要求实测接地电阻（R～）达到1欧，根据设计图纸只是用开挖沟槽打入角铁的方法是不太可能实现的，必须采取措施才能使电阻降低。
四、防雷设施的布置
4.1防直击雷设施的情况
设计图纸显示罐区只做接地网的安装，所有的气化器和气罐和管道均做好等电位措施，值班室、配电间、发电机房、消防泵房、照明灯防直击雷措施采用避雷针带的方式进行保护。
由于罐区的危险系数较大，从安全角度考虑，为了减少雷击时对气罐的闪电感应，在气罐处加装独立避雷针保护，但是考虑到现场的环境特殊情况，独立避雷针与值班室、配电间等可共用一个接地网。
4.1.1独立避雷针的安全距离计算
独立避雷针及其接地装置必须与气罐和管道之间要有一定的安全距离且不得小于3m，1）地上部分当hx<5Ri时：Sa1≥0.4（Ri+0.1hx），当hx≥5Ri时：Sa1≥0.1（Ri+hx）；2）地下部分：Se1≥0.4 Ri；hx为地面到气罐顶的高度高4m，R～=A Ri，ρ=333.15Ω. m，所以A取1.5，R～≤1Ω，Ri≤1/1.5=0.67Ω，得出1）当0≤Ri≤0.6时，Sa1≥0.4（0.6+0.1*4）=0.4；2）当06≤Ri≤0.67时，Sa1≥0.1（0.67+4）=0.47。从1）和2）得出无论何种结果Sa1均小于3m，所以独立避雷针离罐区至少3m的有效距离。
4.1.2独立避雷针的高度确定
根据现场的情况，避雷针的设置可采用单支或双支避雷针进行保护，1）当采用单支避雷针保护时，避雷针的高度h按以下公式计算得出：rx= - ，气罐长度为5m，安全距离不小于3m，所以rx=8m，hr按第一类防雷滚球半径30m计算，hx为4m，计算得出避雷针高度h为49.3米，远高过30米的保护半径，所以，单支避雷针不能覆盖整个气罐。2）当采用双支避雷针保护时，避雷针的高度h按以下公式计算得出：hx=hr- ，hr取30m，hx为4m，D最小值取为11m，X取2.5m，得出h≥4.5m。所以应在距离气罐两边至少3m的地方各安装一支4.5m高的避雷针。
4.2、防感应雷设施的设置
设计图纸显示供电系统采用TN-S制式，防雷接地、防静电接地、电气设备工作接地、保护接地、信息系统接地均采用同一接地装置，在各级配电系统设计安装防浪涌保护器，对罐区内的所有金属物做好等电位措施。
五、现场接地电阻测试和处理
在现场气罐区接地网施工完成后未回填前进行了第一次接地电阻值的测试，测试结果为18.5Ω，结果远远超过设计值。然后在整个气站接地网施工完成后未回填前进行第二次接地电阻值的测试，测试结果为12.9Ω，结果还是偏大，所以必须采取措施降低接地电阻值，因此制定出了以下几个可行的方案：1）所有回填土必须换成土壤温度较大，电阻率较低的软土；优点：成本低，容易获得，在土壤电阻率高的地方能大幅降低接地电阻；缺点：很难将接地电阻值降到1Ω以下；2）在接地网上使用降阻剂：含有细石墨、膨润土、固化剂、润滑剂、导电水泥等；优点：增大接地体有效截面，改良土质，良好的吸水性和保水性，消除接地电阻值；缺点：当降阻剂含矿渣、火山灰时对接地体会造成腐蚀，无机盐由于是溶于水的，时间长了会流失，造成降阻剂的稳定性较差，持续时间不长，同时降阻剂含有重金属，会对周围环境产生污染；3）通过钻孔往地下埋入铜棒；优点：能大大降低电阻值，并长时间保存于地下，与所有接地装置形成一个整体的；缺点：造价高，施工难度大，若钻孔深度不够，铜棒伸不到含水层时，相当于普通垂直接地体，对降低接地电阻效果不明显；4）增大接地网的有效长度，增大接地网与土壤的接触面积；优点：在区域空间比较大时，增加接地网能很好地降低接地电阻，且施工成本低，一次性施工完成；缺点：当接地体长度超过有效长度时，增加的接地体长度并不能对接地电阻造成影响，且在有限的区域内无法进行。
通过技术先进性、安全可靠性分析以及对环境的影响，对四种方案的优缺点比对后，优先采用方案1换土处理，然后再采用方案3钻孔打入铜棒的方法进行降阻。由于气站临近居民区，所以防止方案3对地下水造成污染，所以不采用；由于气站的场地有限，所以方案4也不予采用。
通过采用方案1换土处理后，实测接地电阻值为3.5Ω，再经为方案3钻孔打入铜棒后，实测接地电阻值为0.78Ω，符合设计要求。
六、小结
LNG气站是一个比较敏感的地方，无论是在哪方面安全必须放在第一位，所以防雷设施必须严格按设计来施工，及时发现问题和处理问题，以达到设计的要求。且在雷电出现比较频繁的地方，应尽量考虑提高建筑物的防雷类别，增加防雷设施，以确保建筑物的防雷安全。并且易燃易爆场所应每半检测一次，以确定接地电阻值的变化不会对设施造成影响。
参考文献
[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2012
[3]《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T 21431-2015
[4]GB/T 32937-2016 爆炸和火灾危险场所防雷装置检测技术规范
论文作者:李铁华,邝代忠,江长辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/15
标签：避雷针论文; 防雷论文; 电阻论文; 电阻率论文; 气罐论文; 方案论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;