基于剩磁分析的LNG某分输站雷电灾害鉴定技术研究

彭明敏 莆田市防雷监测技术中心

陈乙东 莆田市气象局

郑立群 莆田市防雷监测技术中心

基于剩磁分析的LNG某分输站雷电灾害鉴定技术研究

彭明敏 莆田市防雷监测技术中心

陈乙东 莆田市气象局

郑立群 莆田市防雷监测技术中心

通过某分输站的雷电灾害调查与鉴定，采取剩磁法分析检测技术方法，对雷电灾害现场进行勘察、检测和调查鉴定，提出改进措施。

雷电灾害 剩磁分析

引言

近年来，雷电灾害呈上升趋势，防御雷电灾害问题，已引起了各级政府和社会各界的高度关注。因此，研究和应用科学的检测技术方法做好雷电灾害事故调查与鉴定是防雷减灾的一项重要工作。

一、主要技术路线

（一）应用剩磁法分析检测技术，对雷电灾害及现场进行察、鉴定和评估，为防雷设施的有效性评定提供定量的技术指标和定性的判定依据；剩余磁感应强度是磁体从磁化至技术饱和并去掉外磁场后，所保留的磁感应强度。剩磁数据是铁磁体被导线短路电流及雷电流形成的磁场磁化后所保留的磁性数值，单位为毫特斯拉(mT)。

由于电流的磁效应，在电流周围空间产生磁场，处于磁场中的铁磁体受到磁化作用，当磁场逸去后铁磁体仍保持一定磁性。处于磁场中的铁磁体被磁化后保持磁性的大小与电流的大小和距离有关。通常导线中的电流在正常状态下，虽然也会产生磁场，但其强度小，留在铁磁体上的剩磁也有限。当线路发生短路、雷击或建筑物遭受雷击时，将会产生异常大电流，从而出现具有相当强度的磁场，铁磁体也随之受到强磁化作用，保持较大的磁性。在雷电灾害现场中，当怀疑灾害是由雷击引起，而又无熔痕可作依据时，则采用对导线及雷击周围铁磁体进行剩磁检测的方法，依据剩磁的有无和大小判定是否出现过短路及雷击现象，为认定雷灾原因提供技术依据。

（二）主要影响因素，影响剩磁法最大的因素为作用于铁磁体上的电流大小或距离磁场源的远近、磁质、温度、取样及测试点、操作影响、存放的时间等。

（三）操作流程。1.取样：剩磁法可选择检测种类：铁钉、铁丝、穿线铁管套、圆钢（φ10、φ12、φ16）、铜弹簧、钢管、扁钢；白炽灯、日光灯等灯具上的铁磁材料；配电盘上的铁磁质材料；人字房架（有线路）上人钢筋、铁钉；设备器件及其他杂散金属，以体积小为宜。可在现场进行实地测量，也可采用取样工具、清洗工具将样品带回实验室进行测量，应详细记录试样的具体位置、角度，并拍照或录相。取样过程中应注意上一节的各影响因素。2.测量仪器及数据判断，准备好采样及测量设备等硬件，就应明确判定短路剩磁和雷电剩磁的量值，以便测量数据后对比判断事故原因。一般情况下，雷击火灾没有其他产生剩磁原因，因雷击电流大，剩磁也较大。而短路火灾测剩磁同时，要结合其他材料综合分析。

（四）注意的几个问题。必须能排除现场铁磁体被其他原因磁化的可能性；第一时间寻找雷击点和提取保存雷击痕迹物证；测量时要注意发现剩磁值由强制弱的变化规律；雷电直接击中受灾物体或落在受灾物体附近区域物体上；重大直击雷事故可结合金相法进行鉴定分析。

二、某分输站现场基本情况

（一）LNG项目输气干线工程某分输站东侧、北侧、南侧均为农田菜地，地势平坦，站区西侧紧邻高速公路、树林和山脉，分输站属于该区域较高的建筑物。据站值班人员反映，2015年7月2日下午某分输站出现雷雨天气现象，约15时55分，一声响雷后，发现配电房一处屋角突出外檐混凝土被雷击炸开。同时，配电房内部分仪器仪表及办公楼一层控制室内火灾报警器设备出现故障，现场无人身伤害。

现场可见到，配电房（单层建筑物）屋顶未采取防直击雷措施，靠近工艺区的配电房屋角混凝土剥落，地上散落碎水泥块；配电房及办公楼弱电系统未见安装浪涌保护器，各线路共用线槽暗敷设，未见铠装或套金属钢管入户。现场未见火灾现象。办公楼一层控制室内火灾报警器设备未进行良好接地。

（二）雷电活动情况。根据福建省气象局雷电监测定位网络实时闪电记录资料统计，2015年7月2日15时50分至16时，以事发点（GPS定位数据：25.6960°N、119.3050°E）为中心，半径3km范围内发生了强对流天气，并伴有强雷暴过程，事发点附近发生有5次地闪，均为负地闪，平均强度7.96 KA。可能造成击穿空气的闪击，符合现场雷电灾害发生的必要条件。

三、剩磁检测情况

选择数字式剩磁检测仪（特斯拉计），作为日常雷电灾害鉴定和调查工作仪器。现场勘察过程中，测试人员排除现场铁、镍、钴等金属物被其他原因磁化的可能性。配电房屋顶混凝土内钢筋显示数值（mT）8.9,配电房铁门显示数值（mT）4.2,配电房内配电柜金属外壳显示数值（mT）2.1,配电房内金属窗显示数值（mT）2.0。

四、综合情况分析

（1）当天气象观测记录及闪电定位资料表明现场有雷电发生；（2）闪电定位资料显示的时间、经纬度与事件发生的时间、经纬度基本吻合；（3）剩磁测试数据证明事件发生地有雷电活动，配电房屋角外檐处所穿洞为雷击点，剩磁分布呈距雷击点从近到远而由强变弱的特点，符合剩磁分布规律；（4）配电房未采取防直击雷措施，屋角外檐处遭受直击雷时，强大的雷电流流经发生强烈的放电现象，形成高温高压，炸烂该处的混凝土，致使该处出现孔洞；（5）配电房内部分仪器仪表及办公楼一层控制室内火灾报警器设备出现故障，勘察中发现其火灾报警器设备与配电房内报警器通过线路相互连接，连接入户处未进行铠装或套金属钢管并接地，且未安装相匹配的浪涌保护器，在配电房发生雷电接闪时，闪电电磁效应在导线上感生高电压，其高电压远远超过仪器仪表的耐压能力，导致与之相互连接的电气设备损坏。（6）鉴定结论此次事件中调查到资料、数据真实可靠，各种资料、数据均能相互印证，因此判定此次为雷击事件。

五、建议改进措施

（1）建议分输站配电房采取必要防直击雷措施、防闪电电涌侵入措施及防闪电感应措施；（2）建议在各线路进入建筑物处，安装相匹配的浪涌保护器，有效减少雷电流对电器设备的冲击；（3）建议将强电线路和弱电线路分开布线，分别用金属套管进行屏蔽，金属套管良好接地，减少闪电电磁效应在导体线路上感生的高电压和闪电电涌侵入现象；（4）该分输站所处的环境及其使用性质，其遭受雷击的概率非常高，且易因雷击造成损害。