论文部分内容阅读
雷电是自然界最大的一种破坏力量，每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失都十分严重。而福州市地处我国的东南沿海，是雷电高发区，年平均雷暴日达53天，根据2005年度收集到的部分雷灾统计，仅福州市就发生雷电灾害43起，造成的财产损失达几百万元。因此雷电的预防越来越引起有关部门的强烈重视。认真贯彻执行国家各类防雷技术规范是减轻或避免雷电灾害的重要环节，目前市内的各类新建建筑物、特别是高层和超高层建筑物都采取了严格的防雷措施，而煤气管道是建筑物的附属部分，并且材料一般都是采用钢管，钢管是金属导体，会形成电气通路，会引发雷电灾害，福州市防雷办公室对煤气管道的防雷也提出了严格的要求，所以煤气管道必须进行防雷设计，同建筑物的防雷设计结合起来，采取一些行之有效的防雷措施，避免因煤气管道而产生的雷电灾害。
从雷电的形式来讲，煤气管道的防雷应从以下三个方面着手：防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入。直击雷是指闪电直接击在建筑物、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者；雷电感应是指闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花；雷电波侵入是指由于雷电对架空管线或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危机人身安全或损坏设备。
从煤气管道自身来讲，防雷重点是室外管道，它主要包括敷设在屋面的煤气管道、挂在建筑物侧墙的煤气管道及架空煤气管道，以下我们从这三个方面进行讨论。
一、屋面煤气管道
随着人民生活水平的日益提高，各类新建建筑物楼前的管线越来越多，而煤气管道的布置又比较严格，所以楼前管的敷设越来越困难，加之现代建筑结构的多样化，煤气设施及煤气管道更多地选择了利用屋面来敷设。但屋面是一个易受雷击的部位，所以屋面煤气管道的防雷设计和施工就显得尤为重要了。
屋面煤气管道主要包括煤气放散管和直接敷设在屋面上的水平管，从以前调查中发现雷击煤气放散管起火8次均未发生事故，说明煤气放散管始终处于正压，所以煤气放散管只要和防雷装置相连就可以了，不必再独立设接闪器。下面主要讨论屋面水平管，这部分煤气管道的防雷重点是防直击雷和防雷电感应，鉴于目前建筑物的防雷设计并非是阻止和减少雷击的发生，其主要目的是为了引雷，因此煤气管道的防雷也应达到这一目的。建筑物遭受雷击时，雷电流流经的路径为：屋面、屋架（或托架或屋面梁）、柱子、基础，最后引入大地。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（以下简称GB50057）4.1.5条的规定“对二、三类防雷建筑物来讲屋面上永久性金属物宜作为接闪器，但其各部件之间均应连成电气通路，钢管、钢罐一旦被雷击穿，其介质对周围环境造成危险时其壁厚不得小于4mm”。所以雷电流到达屋面后，敷设在二、三类防雷建筑物上的煤气管道要同时达到接闪和引雷两个目的，而对于一类建筑物则仅为了引雷。针对这一目的，屋面水平煤气管建议采取以下做法：
1、管道的敷设应避开屋角、屋檐、檐角、屋脊、女儿墙等宜受雷击的部位，当管道进入屋面时，应尽量沿女儿墙底部，躲开屋角、屋脊部位进入。
2、选择壁厚≧4mm的水煤气钢管。
3、 为了保持良好的电气通路，管道应采用焊接，阀门也宜采用焊接阀门，当采用丝接阀门时，阀门两端应跨接。
4、 为了减少管道腐蚀的发生，煤气管道不宜直接敷设在屋面上，应采用支墩，支墩与管之间还应加管垫予以保护。
5、 电气连接：等电位联结是防雷设计的主要手段，因此屋面煤气管道与避雷装置的电气连接来不得丝毫马虎，首先屋面的煤气主管首尾两端和进入建筑物的各分支管的末端应与屋面防雷装置相连。依据GB50057中规定，第一、二、三类防雷建筑物引下线之间的间距分别不应大于12m、18m、25m，煤气管道与防雷装置连接点的间距也应参照一、二、三类防雷建筑物分别对应的12m、18m、25m的距离执行，这样做的目的是为了防止因管线过长而引起雷电流分布不均匀增大电压降，从而导致雷反击的形成。其次，为了防止雷电感应的发生，与其它平行敷设的金属管道，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，并且跨接点的间距不应大于30m，金属管道之间的交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。
二、建筑物侧墙煤气管道
建筑物侧墙煤气管道主要包括三种，第一种是单根煤气管，主要是一些上屋面煤气主管和下垂煤气分支立管，第二种是目前福州市正在尝试使用的中高层建筑物集中排管式安装中的煤气排管，第三种是由引入管露出地面的煤气矮立管和煤气高立管。第一、二种煤气管道的防雷主要目的是为了防止侧雷击的发生，虽然侧雷击的发生概率和雷电流都比较小，但它一旦发生，造成的破坏还是相当大的，因此这部分的设计也不容忽视。依据GB50057的规定，一、二、三类建筑物防侧击的起始高度分别为30m、45m、60m，因此煤气管道防侧击的高度也相应地分别定为30m、45m、60m，对于一类防雷建筑物，从高度30m起，每隔不大于6m，煤气管道须与建筑物的水平避雷带或引下线相连；对于二、三类防雷建筑物，只需顶端和底端与防雷装置相连即可。第三种煤气管道的防雷主要目的是为了防止雷电波的侵入，依据GB50057要求，埋地或地沟内的金属管道在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连，因此每一根引出地面的煤气矮立管和煤气高立管不管是处于几类防雷建筑物，都应就近与接地装置或引下线相连。煤气引入管的安装定位应尽量靠近引下线或接地装置，以便于与接地体的连接板或接地装置相连，若受结构的限制，离引下线或接地装置较远时，也应采用和建筑物水平接地体相同的材料做水平接地以达到与引下线或接地装置相连。
同样，为了保持管道有良好的电气通路，侧墙煤气管道宜采用焊接；若采用丝接，当过渡电阻≧0.03Ω时，前后两端应跨接。
三、架空煤气管道
架空敷设的煤气管道一般是沿建筑物的外墙体水平敷设，用托架与墙体相连，所以只需头尾及中间每隔25m与建筑物的引下线或接地装置相连就可以了。
四、等电位联结
煤气管道的电气连接方法及材料的选用按照《等电位联结安装》02D501-2中38、39页联结线与各种管道的连接（抱箍法）、联结线与各种管道的连接（焊接法）执行。对于集中排管式安装的煤气管道，应先将煤气排管在同一高度用连接件焊接成一个电气通路，然后再与水平避雷带或引下线相连。连接件及跨接线均应做防腐处理。
五、结束语
由于不断增多的城市高层建筑加剧了雷电活动、建筑物内抗雷能力十分脆弱的通信和计算机网络等现代化设备越来越普及、易燃易爆场所和电力供电设备迅速增加以及人们主观上的防雷意识十分薄弱等各方面的原因，雷电灾害造成的损失愈来愈严重。为了配合我省的防雷减灾工作，煤气管道的防雷设计及施工必须结合建筑物的防雷设计，严格执行国家有关规范，扎扎实实、不折不扣地做到位，才能减少和杜绝因煤气管道而引起的雷电灾害。
从雷电的形式来讲，煤气管道的防雷应从以下三个方面着手：防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入。直击雷是指闪电直接击在建筑物、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者；雷电感应是指闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花；雷电波侵入是指由于雷电对架空管线或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危机人身安全或损坏设备。
从煤气管道自身来讲，防雷重点是室外管道，它主要包括敷设在屋面的煤气管道、挂在建筑物侧墙的煤气管道及架空煤气管道，以下我们从这三个方面进行讨论。
一、屋面煤气管道
随着人民生活水平的日益提高，各类新建建筑物楼前的管线越来越多，而煤气管道的布置又比较严格，所以楼前管的敷设越来越困难，加之现代建筑结构的多样化，煤气设施及煤气管道更多地选择了利用屋面来敷设。但屋面是一个易受雷击的部位，所以屋面煤气管道的防雷设计和施工就显得尤为重要了。
屋面煤气管道主要包括煤气放散管和直接敷设在屋面上的水平管，从以前调查中发现雷击煤气放散管起火8次均未发生事故，说明煤气放散管始终处于正压，所以煤气放散管只要和防雷装置相连就可以了，不必再独立设接闪器。下面主要讨论屋面水平管，这部分煤气管道的防雷重点是防直击雷和防雷电感应，鉴于目前建筑物的防雷设计并非是阻止和减少雷击的发生，其主要目的是为了引雷，因此煤气管道的防雷也应达到这一目的。建筑物遭受雷击时，雷电流流经的路径为：屋面、屋架（或托架或屋面梁）、柱子、基础，最后引入大地。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（以下简称GB50057）4.1.5条的规定“对二、三类防雷建筑物来讲屋面上永久性金属物宜作为接闪器，但其各部件之间均应连成电气通路，钢管、钢罐一旦被雷击穿，其介质对周围环境造成危险时其壁厚不得小于4mm”。所以雷电流到达屋面后，敷设在二、三类防雷建筑物上的煤气管道要同时达到接闪和引雷两个目的，而对于一类建筑物则仅为了引雷。针对这一目的，屋面水平煤气管建议采取以下做法：
1、管道的敷设应避开屋角、屋檐、檐角、屋脊、女儿墙等宜受雷击的部位，当管道进入屋面时，应尽量沿女儿墙底部，躲开屋角、屋脊部位进入。
2、选择壁厚≧4mm的水煤气钢管。
3、 为了保持良好的电气通路，管道应采用焊接，阀门也宜采用焊接阀门，当采用丝接阀门时，阀门两端应跨接。
4、 为了减少管道腐蚀的发生，煤气管道不宜直接敷设在屋面上，应采用支墩，支墩与管之间还应加管垫予以保护。
5、 电气连接：等电位联结是防雷设计的主要手段，因此屋面煤气管道与避雷装置的电气连接来不得丝毫马虎，首先屋面的煤气主管首尾两端和进入建筑物的各分支管的末端应与屋面防雷装置相连。依据GB50057中规定，第一、二、三类防雷建筑物引下线之间的间距分别不应大于12m、18m、25m，煤气管道与防雷装置连接点的间距也应参照一、二、三类防雷建筑物分别对应的12m、18m、25m的距离执行，这样做的目的是为了防止因管线过长而引起雷电流分布不均匀增大电压降，从而导致雷反击的形成。其次，为了防止雷电感应的发生，与其它平行敷设的金属管道，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，并且跨接点的间距不应大于30m，金属管道之间的交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。
二、建筑物侧墙煤气管道
建筑物侧墙煤气管道主要包括三种，第一种是单根煤气管，主要是一些上屋面煤气主管和下垂煤气分支立管，第二种是目前福州市正在尝试使用的中高层建筑物集中排管式安装中的煤气排管，第三种是由引入管露出地面的煤气矮立管和煤气高立管。第一、二种煤气管道的防雷主要目的是为了防止侧雷击的发生，虽然侧雷击的发生概率和雷电流都比较小，但它一旦发生，造成的破坏还是相当大的，因此这部分的设计也不容忽视。依据GB50057的规定，一、二、三类建筑物防侧击的起始高度分别为30m、45m、60m，因此煤气管道防侧击的高度也相应地分别定为30m、45m、60m，对于一类防雷建筑物，从高度30m起，每隔不大于6m，煤气管道须与建筑物的水平避雷带或引下线相连；对于二、三类防雷建筑物，只需顶端和底端与防雷装置相连即可。第三种煤气管道的防雷主要目的是为了防止雷电波的侵入，依据GB50057要求，埋地或地沟内的金属管道在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连，因此每一根引出地面的煤气矮立管和煤气高立管不管是处于几类防雷建筑物，都应就近与接地装置或引下线相连。煤气引入管的安装定位应尽量靠近引下线或接地装置，以便于与接地体的连接板或接地装置相连，若受结构的限制，离引下线或接地装置较远时，也应采用和建筑物水平接地体相同的材料做水平接地以达到与引下线或接地装置相连。
同样，为了保持管道有良好的电气通路，侧墙煤气管道宜采用焊接；若采用丝接，当过渡电阻≧0.03Ω时，前后两端应跨接。
三、架空煤气管道
架空敷设的煤气管道一般是沿建筑物的外墙体水平敷设，用托架与墙体相连，所以只需头尾及中间每隔25m与建筑物的引下线或接地装置相连就可以了。
四、等电位联结
煤气管道的电气连接方法及材料的选用按照《等电位联结安装》02D501-2中38、39页联结线与各种管道的连接（抱箍法）、联结线与各种管道的连接（焊接法）执行。对于集中排管式安装的煤气管道，应先将煤气排管在同一高度用连接件焊接成一个电气通路，然后再与水平避雷带或引下线相连。连接件及跨接线均应做防腐处理。
五、结束语
由于不断增多的城市高层建筑加剧了雷电活动、建筑物内抗雷能力十分脆弱的通信和计算机网络等现代化设备越来越普及、易燃易爆场所和电力供电设备迅速增加以及人们主观上的防雷意识十分薄弱等各方面的原因，雷电灾害造成的损失愈来愈严重。为了配合我省的防雷减灾工作，煤气管道的防雷设计及施工必须结合建筑物的防雷设计，严格执行国家有关规范，扎扎实实、不折不扣地做到位，才能减少和杜绝因煤气管道而引起的雷电灾害。