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近几年来,居民对燃气的需求日益骤增,燃气管道走进千家万户,给广大人民群众的日常生活带来极大方便。然而,燃气管道的大量敷设亦增大了其遭受雷击的机率,存在较为严重的防雷安全隐患。本文笔者结合自身多年工作经验,对民用住宅燃气管道防雷防静电设计施工进行了探讨。
标签:燃气管道;防雷;防静电;设计;施工
1、燃气管道设计安装的重要性
住宅小区使用的燃气属于易燃易爆物质,遇到明火会引起燃烧或爆炸,管道内的燃气具有高压且高速流动的气体,在管道内部、外部及出口处会产生很多的静电,当静电集聚达到一定程度时,就会引起放电击穿,产生电火花。因此,燃气管道的设计安装或使用不当,会造***员伤亡和财产损失。燃气管道引起事故原因有以下几种:
(1)雷击。外部管道将雷电引入室内或内部管线综合布线不规范,等电位处理不当等原因引起雷击事故。
(2)静电。管内燃气的高压高速流动,在管内及管外壁产生很大的静电,同时在燃气出口处,由于燃气扩散,界面处也会产生很多静电,不及时泄放,会产生静电放电现象。因此,对于管道的接地和等电位处理是避免事故发生的重要防范措施之一。
2、架空的金属燃气管道设计与施工
引入建筑物燃气总管的设计与施工
架空金属燃气管道在建筑物入口处必须安装绝缘段,并在绝缘段两端跨接等电位联结器,即电涌保护器,当两端电压差达到一定程度时可在瞬间削除电压差,使两端等电位联结,平时两端是绝缘不导通的,起到外部与室内电气隔离的作用。因此,应按图1所示进入建筑物第①部分进行设计与施工。
图1
绝缘段的设计
燃气管道绝缘的设置主要是阻止管道两端的电气导通,使室内外不能构成电气通道,室内外互不影响,不会产生电气干扰。目前主要是对阴极保护装置的电气隔离、静电隔离和电磁感应等电气的隔离。其绝缘强度根据阴极保护等的需要选择适当的长度和耐压等参数。
为了避免绝缘段两端的电压差过大引起击穿或高电压的干扰,在绝缘两端加装等电位联结保护器,当两端有高压产生其电压差达到SPD的启动电压时,两端瞬时导通;等电位联结,电压差消除后,立即断开,两端仍然回到隔离的绝缘状态。
SPD的参数选择应符合下列条件:
选用电压开关型SPD或隔离放电间隙的I级试验的密封型SPD。
SPD能承受的冲击电流按GB50057—2010中式(-6)计算,取m=1。
SPD的电压保护水平应小于绝缘段的耐冲击电压水平,无法确定时,。
进出建筑物的燃气管道在进出口处均应与防雷(静电)接地装置进行接地连接,使管道的干扰电压或电流短路入地,防止侵入室内,影响设备的正常运行。
为了防止各户内的高电压与静电危害,在使用的燃气终端金属管道处和燃气用具进行有效的接地连接,可以及时泄放在燃气燃烧及流动过程中产生的静电积聚,预防静电产生的电火花。
架空金属管道距离建筑物100m内的管道,应每隔25m接地一次,其冲击接地电阻不应大于10。,起到分别泄流、逐步降压的作用。
平行敷设的分支管道
如果燃气管道设置为如图1中的第②部分所示,各户单独从总表箱上分别引入,除终端需要接地外,应根据QX/T109—2009《城镇燃气防雷技术规范》第
条等有关规定,地上燃气金属裸管之间或与其他金属构架和其他长金属物平行敷设时,当净距小于100mm时,应用金属线跨接,跨接点的间距不应大于30m;交叉敷设时,当净距小于100mm时,其交叉点应用金属线跨接。
垂直敷设的分支管道
如果燃气管道设置为如图1中的第③部分所示,各户从一根垂直主管道中分出树状布置,则在进入分户处接地即可。
敷设在屋顶上的燃气金属管道应与防雷装置进行有效的电气连接,当其长度较长时,应多点与防雷装置相连,如果管道不在接闪器的保护范围内,其厚度应不小于4mm。敷设在外墙上燃气金属管道两端与接地装置连接外,当高度超过滚球半径时,其金属管道的厚度应不小于4mm。
3、全线埋地管道的设计与施工
目前,埋地金属燃气管道进入建筑物的布设有两种,一种是埋地后从建筑物内部引出,另一种是在建筑物外部引出然后穿墙进入室内或沿外墙布置,如图2所示。在引入端必须进行接地处理,当管道采用阴极保护时,才使用绝缘段进行隔离,按照阴极保护装置的要求进行设置。其中埋地管道与其他管线应保持一定的安全距離。
4、架空后埋地管道的设计与施工
下图所示为燃气管道架空后埋地一段距离引入建筑物的示意图,在架空与埋地交接处和建筑物入口处进行接地处理,同时金属管道的埋地长度满足式(1)要求,且不小于15m,这样处理,就可以将燃气直接引入到室内使用。
埋地长度应满足下式:L>2p(1)
式中:p土壤电阻率,dm;
L埋地长度,m。
5、燃气管道设计的规范探讨
有些规范规定,引入建筑物的燃气金属管道都要设置绝缘段(法兰)或塑钢接头进行隔离,防止外部与内部之间的相互干扰。但是,从电气原理与相互干扰和影响的程度来分析,不是所有进入建筑物的金属燃气管道或分支管道都要设置绝缘段,如全线埋地的或虽然架空但近建筑物入口处埋地长度L>2p且不小于15m时,同时在入口处进行接地处理,这样一般不需要设置绝缘段或塑钢接头,除非是采用阴极保护装置的隔离需要。因为外部雷击电流在进入建筑物前已被埋地的金属管道泄放近70%电流到大地,其余的电流还可通过入口处的接地进行分流,最后注入建筑物内的电流实际上是很小的。又因为建筑物内部是等电位处理,无论电压高低,对内部的设备运行影响都不大,金属管道上产生的静电或其他感应电流等都可通过建筑物的入口处接地,将静电等电流泄放入地,不会影响到室内的设备。
6、结语
燃气管道的防雷设计应坚持综合防雷的原则,在全面分析燃气管道可能遭受雷击的通道的基础上,采取切实有效的方法和措施,堵塞各种危害燃气管道的雷击通道,从而真正降低燃气管道遭受雷击而造成不必要损失的风险。
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