DB37T 3051-2017 油气集输站库雷电防护技术规范

ICS07.060A 47DB37山东省地方标准DB37/T 30512017油气集输站（库）雷电防护技术规范Technical specifications of lightning protection for transportation and storage stations of oil and gas2017 - 11 - 30发布2017 - 12 - 30实施山东省质量技术监督局发布DB37/T 30512017目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14防雷分类35一般规定46直击雷防护措施47雷击电磁脉冲防护措施58防雷装置的管理和维护11附录A（规范性附录）爆炸性气体危险环境分区和液态烃及可燃液体的火灾危险性类别12附录B（资料性附录）防雷区的划分和示例13前言本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。本标准由山东省气象标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：山东省雷电防护技术中心、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心、天津市中力防雷技术有限公司、胜利油田安易雷电防护有限公司。本标准主要起草人：张文、李家宁、胡先锋、孙磊、邬铭法、孙荆茶、尹志清、刘福兴、林敬学、姚泊林、李秉文、田林斌、闫景东。13油气集输站（库）雷电防护技术规范1 范围 本标准规定了油气田内的油气集输站（库）直击雷防护措施、雷击电磁脉冲防护措施和防雷装置的管理与维护要求。本标准适用于陆上油气田内新建、改建、扩建的油气集输站（库）防雷工程的设计与施工，适用于既有油气集输站（库）防雷装置检测、维护和管理。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 155992009 石油与石油设施雷电安全规范GB/T 18802.1 低压配电系统的电涌保护器（SPD）性能要求和试验方法GB/T 18802.21 电信和信号网络的电涌保护器（SPD）性能要求和试验方法GB/T 21714.22015 雷电防护 第2部分：风险管理GB 500572010 建筑物防雷设计规范GB 500742014 石油库设计规范GB 503502015 油田油气集输设计规范3 术语和定义GB 500572010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB 500572010中的某些术语和定义。3.1 油气集输站（库） transportation and storage stations of oil and gas 具有原油和天然气汇集、处理和输送功能的站或库。3.2储罐 tank储存易燃和可燃液体的设备。GB 500742014,定义2.0.43.3监控和数据采集系统 supervisory control and data acquisition systems SCADA 一种以多个远程终端监控单元通过有线或无线网络连接起来，具有远程监测控制功能的分布式计算机控制系统。GB 503502015,定义2.0.463.4 防雷装置 lightning protection system LPS 用于减少闪击击于建（构）筑物上或建（构）筑物附近造成的物质性损害和人身伤亡，由外部防雷装置和内部防雷装置组成。 GB 500572010,定义2.0.53.5 直击雷 direct lightning flash 闪击直接击于建（构）筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。GB 500572010,定义2.0.133.6 接地装置 earth-termination system 接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散入大地。 GB 500572010,定义2.0.103.7 闪电感应 lightning induction 闪电放电时，在附近导体上产生的闪电静电感应和闪电电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电。 GB 500572010,定义2.0.163.8 防雷等电位连接 lightning equipotential bonding LEB 将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上以减小雷电流引发的电位差。 GB 500572010,定义2.0.193.9 接地系统 earthing system 将等电位连接网络和接地装置连在一起的整个系统。 GB 500572010,定义2.0.233.10 防雷区 lightning protection zone LPZ划分雷击电磁环境的区，一个防雷区的区界面不一定要有实物界面，例如不一定要有墙壁、地板或天花板作为区界面。GB 500572010,定义2.0.243.11 雷击电磁脉冲 lightning electromagnetic impulse LEMP 雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。 GB 500572010,定义2.0.253.12 电气系统 electrical system 由低压供电组合部件构成的系统。也称低压配电系统或低压配电线路。 GB 500572010,定义2.0.263.13 电子系统 electronic system 由敏感电子组合部件构成的系统。 GB500572010,定义2.0.273.14 电涌保护器 surge protective device SPD 用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件。 GB 500572010,定义2.0.293.15 最大持续运行电压 maximum continuous operating voltage Uc 可持续加于电气系统电涌保护器保护模式的最大方均根电压或直流电压；可持续加于电子系统电涌保护器端子上，且不致引起电涌保护器传输特性减低的最大方均根电压或直流电压。 GB 500572010,定义2.0.313.16 电压保护水平voltage protection level UP一个表征SPD限制电压的性能参数，它可从一系列的推荐选用值中选取，该值应大于或等于限制电压的最大值，低于相应位置被保护设备的耐冲击过电压额定值。3.17 冲击电流 impulse current Iimp流过SPD在指定时间内具有指定转移电荷量Q和指定比能量W/R的放电电流峰值。3.18标称放电电流nominal discharge current In流过电涌保护器8/20 s电流波的峰值。 GB 500572010,定义2.0.323.19设备耐冲击电压额定值 rated impulse withstand voltage of equipment Uw设备制造商给予的设备耐冲击电压额定值，表征其绝缘防过电压的耐受能力。GB 500572010,定义2.0.474 防雷分类4.1 油气集输站(库)内建（构）筑物和工艺装置应根据使用性质、发生雷电事故的可能性及后果，按防雷要求分为三类。4.2 下列情况之一，应划为第一类防雷建筑物：a) 具有0区爆炸危险场所的建（构）筑物和工艺装置；b) 具有1区爆炸危险场所的建（构）筑物和工艺装置，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。4.3 下列情况之一，应划为第二类防雷建筑物：a) 具有1区爆炸危险场所的建（构）筑物和工艺装置，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者；b) 具有2区爆炸危险场所的建（构）筑物和工艺装置；c) 有爆炸危险的露天钢质封闭气罐；d) 预计雷击次数大于0.05次/a的火灾危险场所；e) 预计雷击次数大于0.25次/a的办公楼或一般性工业建筑物。4.4 下列情况之一，应划为第三类防雷建筑物：a) 预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于或等于0.05次/a的火灾危险场所；b) 预计雷击次数大于0.05次/a且小于或等于0.25次/a的办公楼或一般性工业建筑物；c) 在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15 m及以上的烟囱等孤立的高耸建筑物；d) 在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20 m及以上的烟囱等孤立的高耸建筑物。4.5 爆炸性气体危险环境分区和液态烃及可燃液体的火灾危险性类别见附录A。5 一般规定5.1 油气集输站（库）内建筑物的雷电防护应符合GB 500572010的要求。5.2 站（库）区域内的工艺装置、设施及构筑物应按4.2、4.3和4.4的防雷分类采取防雷措施。 5.3 防雷装置的材料及规格应符合GB 500572010中表5.1.2、表5.2.1、表5.4.1的要求。电涌保护器应符合GB/T 18802.1和GB/T 18802.21的要求。6 直击雷防护措施6.1 接闪器6.1.1 油气集输站（库）内装有阻火器的甲B、乙类及丙类金属储罐的罐顶和罐壁厚度均不小于表1中规定的厚度时，可利用其罐体作为自然接闪器。表1 用做自然接闪器的金属板最小厚度材料防止击（熔）穿的厚度mm钢4钛4铜5铝76.1.2 当采用独立接闪杆和架空接闪线进行直击雷防护时，接闪杆的高度应按其对应的滚球半径采用滚球法计算，使被保护物置于直击雷防护区（LPZ0B）内。接闪杆及其接地装置与被保护储罐体及其接地装置、输油管道、电气仪表配线管等设施的水平距离应符合GB 500572010中4.2.1的要求，且不应小于3 m，冲击接地电阻不应大于10 。6.1.3 轻烃储存区的直击雷防护宜利用防雨金属棚面作为接闪器。用作接闪器的金属棚面应符合下列要求：a) 金属板之间具有持久的电气贯通连接，如采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接；b) 钢板、钛板和铜板的厚度不应小于0.5 mm，铝板的厚度不应小于0.65 mm，锌板的厚度不应小于0.7 mm；c) 金属板无绝缘被覆层（薄的油漆保护层或0.5 mm厚沥青层或1 mm厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层）；d) 采用双层金属板作为接闪器时，上层金属板厚度不应小于0.5 mm，中间的保温层应采用不燃或难燃的保温材料。6.1.4 钢质放空竖管厚度不小于表1中规定的厚度时，可不另装接闪杆，底部（包括金属固定绳）应与接地装置连接。6.2 引下线6.2.1 金属罐壁、金属框架可作为自然引下线，最小厚度应符合表1要求。6.2.2 当无自然引下线可利用时，应敷设专设引下线。专设引下线应不少于2根，引下线的平均间距不应大于18 m。6.2.3 引下线应经最短路径接地。明敷引下线应在地面上1.7 m至地面下0.3 m处进行机械保护。6.2.4 专设引下线连接宜采用焊接、卷边压接、螺钉或螺栓连接等方式，保证金属各部件间保持良好的电气连接。6.3 接地装置6.3.1 储罐应做环形接地，接地点不应少于2处，并沿罐周均匀或对称布置，间距不应大于30 m。防雷接地装置的冲击接地电阻值不应大于10 。当接地装置的冲击接地电阻值大于10 时，应按GB 500572010中5.4.6的规定采取降低冲击接地电阻值的方法。敷设的人工环形水平接地体距罐壁的距离应大于3 m，人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5 m。接地线宜在地面上0.3 m至1.0 m之间装设断接卡。6.3.2 储罐基础为钢筋混凝土时，应将基础内钢筋闭合成网状，并与人工接地装置连接，连接点不应少于2处。相邻储罐的防雷接地装置间距小于15 m时宜连接成共用接地网，连接点不少于2处。连接导线应采用直径不小于12 mm的镀锌圆钢或截面积不小于100 mm2、厚度不小于4 mm的镀锌扁钢。6.3.3 露天生产装置、装卸油气的设备均应设置防雷接地装置，接地点不应少于2处，并均匀或对称布置。6.3.4 油气管道的所有金属构件及护套金属包覆层应接地。管道两端、分支处、拐弯处和直线段每隔不大于200 m处均应进行接地，并应就近与防雷装置电气连接。距离建筑物100 m内的架空管道宜每隔25 m接地一次，其冲击接地电阻不应大于30 。6.3.5 在敷设于土壤中的接地体连接到混凝土基础内起基础接地体作用的钢筋或钢材的情况下，土壤中的接地体宜采用铜制、镀铜或不锈钢导体。6.3.6 潮湿和易腐蚀环境中，宜优先采用以钢为基体被覆铜的复合接地极。6.3.7 油气集输站(库)宜采用共用接地装置，共用接地装置的接地电阻应按50 Hz电气装置的接地电阻确定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值。7 雷击电磁脉冲防护措施7.1 防雷等电位连接7.1.1 需要保护的电气和电子系统应置于电磁特性与该对象耐受能力相兼容的防雷区内，并在各防雷区界面处做等电位连接。防雷区划分和示例参见附录B。7.1.2 爆炸危险区域内的管道、构架等长金属物，等电位连接措施应符合下列要求：a) 当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03 时，连接处应用金属线跨接；b) 对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接；c) 平行敷设于地上或非充沙管沟内的金属管道等长金属物，其净距小于100 mm时，应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30 m；d) 交叉净距小于100 mm时，其交叉处也应跨接。7.1.3 储罐的阻火器、呼吸阀、量油孔、人孔、切水管、透光孔、测温孔等金属部件应做等电位连接。7.1.4 罐区内电气、仪表的配线应穿金属管埋地敷设或金属桥架敷设。金属管、金属桥架应做等电位连接。与金属储罐相连的电气、仪表配线应采用金属管屏蔽敷设，金属管上下两端应与罐体做等电位连接，电气、仪表的金属外壳、线缆屏蔽层应与罐体做等电位连接。7.1.5 控制中心内电气和电子设备的等电位连接，应符合GB 500572010中6.3.4的要求。7.2 屏蔽和线缆敷设7.2.1 宜综合采用建筑物屏蔽、机房屏蔽、设备屏蔽、线缆屏蔽和线缆合理布设措施。7.2.2 建筑物及机房屏蔽应符合GB 500572010中6.3.2条的要求。7.2.3 线缆与其他管线的间距应符合表2的规定。表2 线缆与其他管线的间距其他管线类别线缆与其他管线的净距a最小平行净距mm最小交叉净距mm防雷引下线1000300保护地线5020给水管15020压缩空气管15020热力管（不包封）500500热力管（包封）300300燃气管30020a 当线缆敷设高度超过6000 mm时，与防雷引下线的交叉净距应大于或等于0.05 H（H为交叉处防雷引下线距地面的高度）。7.2.4 信号电缆与电力电缆的间距应符合表3的规定。表3 信号电缆与电力电缆的间距类别与信号线缆接近状况最小间距mm380 V电力电缆容量小于2 kVA a与信号线缆平行敷设130有一方在接地的金属线槽或钢管中70双方都在接地的金属线槽b或钢管中10380 V电力电缆容量（25） kVA与信号线缆平行敷设300有一方在接地的金属线槽或钢管中150双方都在接地的金属线槽b或钢管中80380 V电力电缆容量大于5 kVA与信号线缆平行敷设600有一方在接地的金属线槽或钢管中300双方都在接地的金属线槽b或钢管中150a 当380 V电力电缆的容量小于2 kVA、双方都在接地的线槽中且平行长度小于或等于10 m时，最小间距可为10 mm。b 双方都在接地的金属线槽中，一般为两个不同的线槽，也可在同一线槽中用金属板隔开。7.2.5 线缆屏蔽要求如下：a) 与电子系统连接的金属信号线缆应采用屏蔽线缆或穿金属管屏蔽，应在屏蔽层两端并宜在防雷区交界处做等电位连接并接地；b) 当系统要求单端接地时，宜采用双层屏蔽或穿金属管敷设，外层屏蔽或金属管应按前述要求做接地；c) 当相邻建筑物的电子系统之间采用电缆互联时，应采用屏蔽电缆，非屏蔽电缆应敷设在金属管道内；d) 屏蔽电缆的屏蔽层两端或金属管道两端应分别连接到独立建筑物各自的等电位连接带上；e) 当采用光缆时，光缆的所有金属接头、金属外护层、金属加强芯等，应在进入建筑物处直接接地。7.2.6 第一类防雷建筑物的室外低压配电线路应全线采用电缆直接埋地敷设，在入户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，应采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入。架空线与建筑物的距离不应小于15 m。7.3 电涌保护器（SPD）7.3.1 低压配电系统中SPD的选择7.3.1.1 第一类防雷建筑物配电线路不能全线埋地敷设时，应采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入。架空线与建筑物的距离不应小于15 m。在电缆和架空线连接处，应装设户外型SPD。SPD、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于30 。所装设的SPD应选用级试验产品（T1），其电压保护水平（Up）应不大于2.5 kV，其每一保护模式应选冲击电流值（Iimp）不小于10 kA。7.3.1.2 在电源引入的总配电箱处应装设T1的SPD。SPD的Up应不大于2.5 kV。每一保护模式的Iimp应不小于12.5 kA。7.3.1.3 靠近需要保护的设备处，即LPZ2和更高防雷区的界面处，当需要安装SPD时，对电气系统宜选用级实验（T2）或级实验（T3）的SPD。SPD的标称放电电流（In）不应小于10 kA，Up不应大于被保护电气设备的绝缘耐冲击电压额定值（Uw）0.8倍。220V/380V配电系统中设备Uw值见GB 500572010中表6.4.4。7.3.1.4 SPD应与同一线路上游的SPD在能量上配合，SPD在能量上配合的资料应由制造商提供。若无此资料，T2的SPD，其In不应小于5 kA；T3的SPD，其In不应小于3 kA。当使用T1和T2时，其间线路长度不应小于10 m；当使用T2和T2时，其间线路长度不应小于5 m。7.3.1.5 SPD的最大持续运行电压（Uc）应符合GB 500572010中表J.1.1的要求。7.3.1.6 当SPD的接线形式为GB 500572010中表J.1.2中的接线形式2时，接在中性线与PE线间的SPD放电电流值,当为三相系统时，应为连接在相线与中性线间的SPD放电电流值的4倍。当为单相系统时，应为2倍。7.3.1.7 SPD应具有过电流保护器和劣化显示功能，可选用具有远程监测功能的SPD。7.3.2 监控和数据采集系统SPD的选择SPD应安装在图1所示的各防雷区交界处，其中SPD1安装在LPZ0区和LPZ1区交界处（j），SPD2安装在LPZ1区和LPZ2区交界处（k），SPD3安装在LPZ2区和LPZ3区交界处（l），（SPD安装位置参见图2）。如果因工艺要求或其他原因，被保护设备的位置不一定恰好设在交界处，在这种情况下，当线路能承受所发生的电涌电压时，SPD1可安装在被保护设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先于防雷区界面处做一次等电位连接。说明：（a）在防雷区（LPZ0/1）交界处的等电位连接带（EBB）；（b）总等电位连接（MEB）；（c）信息技术设备/电信端口；（d）电源线/电源端口；（e）信息线路/电信通信线路/网络； IPC 局部雷电流； IB 全部雷电流；（j,k,l）各防雷区的交界处的信号网络SPD；（m,n,o）各防雷区的交界处的低压电气系统SPD（级、级、级试验产品）；（p）接地连接导体； LPZ0ALPZ3防雷区0A区3区。图1 SPD安装在防雷区交界处的配置示例图2 SPD在各防雷区交界处配置的示例7.3.2.1 选择SPD1的Up应不大于电子设备的Uw值的0.8倍，当能对信号线路下游和末端电子设备进行有效限压保护时，可仅在LPZ0区和LPZ1区交界处或设备端口处安装一组SPD1。如果存在如下因素之一，应考虑SPD2乃至SPD3的选择：a) SPD1的UP大于电子设备耐冲击过电压额定值的0.8倍，即Up0.8Uw；b) SPD1与受保护设备之间距离过长；c) 建筑物内部存在雷击感应或内部干扰源产生的电磁场干扰。在这种情况下宜按防雷区与SPD安装位置和表4中防护等级的要求来选择安装SPD。表4 在防雷区交界处使用SPD时的选型指南防雷区LPZ0/1LPZ1/2LPZ2/3 a电涌值范围10/350 s10/250 s0.5 kA2.5 kA1.0 kA2.5 kA1.2/50 s8/20 s0.5 kV10 kV0.25 kA5 kA0.5 kV1 kV0.25 kA0.5 kA10/700 s5/300 s4 kV100 A0.5 kV4 kV25 A100 ASPD（j，k，l）的要求SPD（j）bD1，D2B2与建筑物外部无电阻性连接SPD（k）bC2/B2SPD（l）bC1a LPZ2/3栏下电涌值范围包括了典型的最低耐受能力要求并可安装于信息技术设备内部。b SPD（j，k，l），见图1、图2。7.3.2.2 监控和数据采集系统中的SPD可能影响网络传输性能的参数有：电容、串联电阻、插入损耗、回波损耗、纵向平衡、近端串扰、特性阻抗等。7.3.2.3 在监控和数据采集系统中选用SPD时，应根据生产厂在SPD上或说明书上标注的技术参数值来选用。在不同系统中可能影响网络传输性能的参数见表5。表5 SPD可能影响网络传输的技术参数技术参数模拟信号系统（20 kHz）数字信号系统视频系统卫星通信系统分布电容串联电阻插入损耗（较小影响）回波损耗纵向平衡近端串扰特性阻抗比特差频率范围传输速率aa 传输速率（Vs）在数字信号系统中可以替代工作频率范围。7.3.2.4 SPD的Uc值不应小于电子设备工作电压的1.2倍。7.3.3 SPD的安装7.3.3.1 SPD连接导线的最小截面不应小于表6中的要求。表6 SPD连接导体铜材最小截面积系统类型SPD的种类最小截面积mm2电气系统T1的SPD6.0T2的SPD2.5T3的SPD1.5电子系统D1类SPD1.2其他类的SPD（连接导体的截面可小于1.2 mm2）根据具体情况确定7.3.3.2 SPD的连接要求如下：a) SPD两端应采用短直连线，连线总长度不应大于0.5 m。b) 电子系统中信号SPD的连接导线和连接要求除应符合上述要求外，还应注意下列事项：1) 对被保护设备的有效电压保护水平取决于SPD的Up，同时受到SPD与被保护设备的连接导线布设的影响，见图3；2) 在电子系统信号线缆内芯线相应端口安装SPD的同时，应将电缆内芯的空线对接地连接。说明：（a）SPD的共用连接终端，通常SPD中所有的共模限压元件都以此作为接地参考点；（b）等电位连接带（EBB）；（c）信息技术设备/电信端口；（I）适配的SPD；（p）接地连接导体；（p1，p2）接地导体（尽可能短），对于远程供电的电子设备，（p2）可能不存在；（q）必要的连接（尽可能短）； X，Y SPD的接线端子，其中X为输入端、Y为输出端。图3 信号SPD连接示意图c) 减少干扰附加的措施应符合下列要求：1) 不要使连接至被保护端和未被保护端的线缆平行靠近布线；2) 不要使连接至被保护端的线缆和接地连接导体（p）靠近布设；3) SPD的保护端至被保护的电子设备的连接尽可能短或者采用屏蔽措施。8 防雷装置的管理和维护8.1 应建立防雷装置管理及维护制度，并由熟悉雷电防护技术的专职或兼职人员负责管理。8.2 防雷装置应实行定期检测制度。第一类防雷建筑物应当每半年检测一次，第二类