雷電是一種常見(jiàn)的大氣放電現(xiàn)象。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大,它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流、灼熱的高 溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻 射等物理效應(yīng)給人們帶來(lái)了多種危害。目前全國(guó)已 建成的天然氣長(zhǎng)輸管道橫貫東西南北,沿線場(chǎng)站、 閥室密布,管線所經(jīng)地域地理位置差異巨大,有的 地方雷雨頻繁,很容易受到雷電的影響。一旦遭受 雷電襲擊,損失難以估量,后果難以想象。所以, 做好天然氣場(chǎng)站、沿線閥室和陰保間的防雷電,須 臾不可小視。
1 雷電對(duì)天然氣場(chǎng)站的影響
1. 1 雷電對(duì)儀表控制系統(tǒng)的影響
雷電從形式上可分為直接雷擊與感應(yīng)雷擊兩種, 對(duì)儀表控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生的危害分為下列幾種。
1) 直接雷擊。雷電直接擊中現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備或與 之連接的管路,通常會(huì)損壞儀表的傳感器模件并且 可能損壞變送器的控制主板。雷電流在沿儀表支架 流入大地的過(guò)程中,產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)磁場(chǎng),能通過(guò) 信號(hào)傳輸線路耦合到控制室設(shè)備,損壞控制設(shè)備。
2) 感應(yīng)雷擊。一種是靜電感應(yīng)。當(dāng)雷云來(lái)臨 時(shí),地面物體尤其是導(dǎo)體聚積大量電荷產(chǎn)生放電, 放電電流若進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表和用電設(shè)備,將造成設(shè)備損壞。另一種是電磁脈沖輻射。雷電流在其通道周圍的空間產(chǎn)生電磁場(chǎng),向外輻射電磁波,耦合到控 制室的控制設(shè)備以及各類金屬導(dǎo)體上,產(chǎn)生感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)或感生電流,將造成設(shè)備故障或損壞,甚至使 控制系統(tǒng)失靈。
3) 雷電過(guò)電壓侵入。直接雷擊或雷電感應(yīng)都可 能使導(dǎo)線或金屬管道產(chǎn)生過(guò)電壓,過(guò)電壓沿各種金 屬管道、電纜槽、電纜線路就可能將高電位引入儀 表控制系統(tǒng)造成干擾甚至損壞。
4) 反擊。防雷裝置接閃時(shí),強(qiáng)大的瞬間雷電流 通過(guò)引下線流入接地裝置,由于大地電阻的存在, 雷電電荷不可能快速向大地泄放,因而會(huì)引起局部 地電位上升(可能成百上千伏),如果儀表控制系統(tǒng) 的接地體與該點(diǎn)沒(méi)有足夠安全距離,它們之間就會(huì) 產(chǎn)生放電,造成反擊電流,可直接擊穿在用電器的 絕緣部分,對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾乃至破壞。
1. 2 雷電對(duì)管道的影響
場(chǎng)站工藝管道的地面部分及跨越管道,相對(duì)于 整個(gè)埋地管道而言都是優(yōu)良的接閃器。當(dāng)管道附近 上空即將產(chǎn)生雷電時(shí),其下方大面積的地面形成一個(gè)靜電場(chǎng),埋地管道也同大地一樣表面感應(yīng)出相反 的電荷,當(dāng)電荷積累到一定程度而又具備了放電條件時(shí),會(huì)出現(xiàn)一次強(qiáng)烈的放電過(guò)程。此時(shí),云地電荷迅速消失,地電荷變?yōu)榱恪5牵捎?PE三層優(yōu)良的絕緣性能,管道感應(yīng)電荷的泄放速度很慢,一旦發(fā)生管道的局部放電,其他部位的感應(yīng)電荷也將隨之對(duì)地消散,于是在管道內(nèi)形成一股強(qiáng)大的電流。對(duì)于絕緣層電阻較低的管道,電流會(huì)通過(guò)絕緣 層的漏點(diǎn)大量消散,不會(huì)產(chǎn)生大的破壞力;而對(duì)于 絕緣層性能很好的管道,當(dāng)這種浪涌不能通過(guò)絕緣 層本身的漏點(diǎn)快速泄放入地時(shí),管道上絕緣或接觸 不良的部位就產(chǎn)生高電壓,引起二次放電,這就是 輸氣管道設(shè)備、設(shè)施遭受雷電破壞的主要原因。金 屬管道本身是一個(gè)良導(dǎo)體,很容易成為較大的直擊 雷電的泄放通道而發(fā)生雷擊現(xiàn)象。
此外,管道陰極保護(hù)設(shè)備、防蝕電源也經(jīng)常遭 受雷電的襲擊,受損的組件主要為放電管、電容、 集成電路、保險(xiǎn)絲等。最嚴(yán)重的可以將設(shè)備的主板 燒毀。陰極保護(hù)設(shè)備通過(guò)陰極電纜和零位接陰電纜 與管道直接連通,是管道上直擊雷和感應(yīng)雷所產(chǎn)生 的雷電電流最方便和直接的泄放通道,如果雷電擊 中設(shè)備就會(huì)很容易對(duì)管道造成危害。