陳錫暉,劉 娟,王 凱,沈亞力

(湖南省常德市氣象局,湖南 常德 415000)

湖南桃源 CNG加氣站防雷防護探討

陳錫暉,劉 娟,王 凱,沈亞力

(湖南省常德市氣象局,湖南 常德 415000)

現(xiàn)代防雷技術(shù)已上升到綜合防雷的階段,該文從綜合防雷的角度,對湖南桃源 CNG加氣站雷電防護進行探討,歸納加氣站雷電防護的需注意的問題,以供同行參考交流。

泄流通道;合理布線;安全距離

1 引言

根據(jù)加氣站的運作環(huán)境,雷電的安全危害度很高,相對而言,對綜合雷電防護的要求也高。加氣站通常選址在人口比較少的地段,站內(nèi)建 (構(gòu))筑的防雷措施往往不符合規(guī)范要求,各種進線線纜不規(guī)范的進線方式往往容易傳導(dǎo) LEMP而損壞站內(nèi)設(shè)備、甚至危害人身安全。本文即通過對湖南常德桃源 CNG加氣站雷電防護進行探討,對加氣站的綜合雷電防護的整體思路進行疏導(dǎo),歸納加氣站雷電防護的注意事項,以供同行參考。

2 現(xiàn)場勘測

本加氣站位于桃源縣青林鄉(xiāng)常桃公路西側(cè),占地 2 300m2左右。西南角臨水塘,四周地勢平坦,四周沒有高大建筑?；A(chǔ)置于粉質(zhì)粘土層,土壤電阻率 <200Ω·m。區(qū)內(nèi),加氣棚為輕鋼結(jié)構(gòu),0.53mm厚熱鍍鋅彩鋼板為屋面,高 7.6m。站房、公廁及工具間均為低層框架建筑,其中站房高 7.2m,公廁及工具間高 3.3m。站區(qū)各主要建筑物的分布見圖 1。

圖 1 站區(qū)總平面布置圖

站區(qū)工藝流程如下:①合規(guī)的天然氣從加氣母站經(jīng)氣瓶拖車運至本加氣站,經(jīng)卸氣柱計量后通過壓縮機、程序控制盤分高壓、中壓、低壓儲存到高壓儲氣井中,壓縮機前面(卸氣柱來氣)壓力高于壓縮機后面時直接通過程序控制盤給天然氣汽車鋼瓶充氣或儲存到高壓儲氣井中;②增壓后的天然氣一部分儲存到高壓儲氣井,一部分通過售氣機給汽車鋼瓶加氣;③CNG加氣機加氣時,按低、中、高壓程序向CNG汽車加氣。

由于母站氣源符合 CNG汽車使用要求,壓縮機工作時產(chǎn)生的污油和廢氣很少,通過 CNG壓縮機撬內(nèi)設(shè)置的回收罐將油污和廢氣收集起來,將廢氣放空,將油污等雜志排出,集中處理。

壓縮機各級安全閥放散管及各級填料泄漏管匯集到指定點放散;儲氣井設(shè)施各組安全放散管匯集到指定地點放散。站區(qū)管道布置圖如圖 2。

3 防雷工程探討

3.1 加氣站的防雷類別確定

建(構(gòu))筑物防雷類別的劃分有三大原則,即重要性、使用性質(zhì)及發(fā)生雷電事故的可能性和后果。根據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》(GB50156 -2002)附錄 B對于站區(qū)爆炸危險區(qū)域的等級劃分,站內(nèi)存在 0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)等爆炸危險環(huán)境。判定加氣站的防雷類別時,應(yīng)充分考慮加氣站的四周環(huán)境。當(dāng)站區(qū)位于人口密集區(qū),或其雷擊危害會帶動一系列其他更為嚴重的危害時,劃分為一類;當(dāng)站區(qū)四周環(huán)境空曠,不會造成巨大的破壞及人生傷亡時,劃分為二類。

本加氣站的防雷類別確定為二類,未有天然氣管道引入、引出的建 (構(gòu))筑物按三類防雷建筑物確定。

圖 2 站區(qū)管道平面布置圖

3.2 直擊雷泄流通道(接閃、引下、接地)的設(shè)置

首先要明確接閃區(qū)域,所謂接閃區(qū)域是指具有雷電直擊風(fēng)險的地面以上建 (構(gòu))筑物及各種與大地直接或間接相連的金屬物所在區(qū)域,已有對應(yīng)類別的直擊雷獨立防護裝置保護范圍以內(nèi)的區(qū)域除外。其次,應(yīng)根據(jù)對應(yīng)的防雷類別對各接閃區(qū)域進行具體的符合規(guī)范要求的設(shè)置。

該站區(qū)的接閃區(qū)域包括:站房、公廁及工具間、加氣棚、箱式變壓器、撬裝壓縮機、卸氣柱、地面集中給水閥等。該接閃區(qū)的直擊雷防護分兩類。

第一類,獨立的具有一定高度和長度的建 (構(gòu))筑物,如:站房、公廁及工具間、加氣棚之類。該類目標(biāo)物的雷電防護,根據(jù)規(guī)范的要求進行常規(guī)設(shè)置。包括接閃器、引下線、接地裝置的取材、間距、布置位置等。其具體措施如下:

沿建筑物高處突出的邊角明敷避雷帶,支撐卡子水平間距 1m,轉(zhuǎn)彎處 0.5m,網(wǎng)格大小 ≤20× 20m,取材 Ф10熱鍍鋅圓鋼。鋼屋面裝置的加氣棚利用其金屬屋面及屋架做接閃器 (一般情況下,加氣機與加氣棚金屬屋面板之間的空間間距 >3m)。

利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)四根主筋 (Ф12熱鍍鋅圓鋼)通長焊接做引下線;加氣棚利用鋼柱作為引下線,與鋼屋架進行可靠連接,其外包裹的銀灰色鋁塑材料應(yīng)可靠接地。

利用各建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)鋼筋做接地裝置,防雷地、保護地、安全地、重復(fù)接地、防靜電地等共用接地裝置,接地電阻要求≤4Ω。當(dāng)接地電阻不滿足要求時,且每根引下線所連接的鋼筋表面積總和 < 4.24kc2m2時,增設(shè)人工接地裝置。人工水平接地體取材 L50×50×5×1500(2500)熱鍍鋅角鋼,用40×4熱鍍鋅扁鋼將接地體相連,接地體間距≥3m,埋深不小于 1m。

第二類,箱式變壓器、撬裝壓縮機、卸氣柱、地面集中給水閥等設(shè)備。此類目標(biāo)物利用其金屬外殼可靠接地,在其四周設(shè)置環(huán)形人工接地裝置,取材、間距、埋深同上,并與基礎(chǔ)鋼筋不少于兩處的可靠連接。

3.3 地中、地上的各種安全距離的確定

安全距離包括地下設(shè)備管道、線纜、接地裝置之間的距離,加氣棚引下線柱與加氣機之間的距離,獨立接閃裝置于目標(biāo)物等的距離、防感應(yīng)雷接地點與引下線泄流入地點之間的安全距離等,合理的安全距離能有效減小旁側(cè)閃絡(luò)。

該站區(qū),防感應(yīng)雷措施的接地點與引下線泄流入地點之間保持一定的安全距離,此距離不小于5m。各種線纜 (視頻監(jiān)控、燃氣控制、通信線路)的敷設(shè)與其他管線、電力電纜、電氣設(shè)備時的凈距設(shè)置詳參《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB50343-2004)第 5.3.3條的規(guī)定。

3.4 聯(lián)合地網(wǎng)保障

為了有效防止地電位反擊,整個站區(qū)各單體接地裝置應(yīng)進行聯(lián)合接地,使之形成一個統(tǒng)一的整體。此外聯(lián)合接地的確立,能更有效地保障站區(qū)等電位連接和各種接地均衡性的實行。

其具體措施是將各單體接地網(wǎng)間采用與人工水平接地體同材同規(guī)格的金屬物進行不少于兩處的電氣連接。

3.5 SPD的設(shè)置

SPD包括電源 SPD和信號 SPD,其設(shè)置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場走線具體設(shè)置其參數(shù)、層級、位置。該站區(qū)電源配電線路分布如圖 3。

圖 3 站區(qū)電源線路走線總布置圖

10KV高壓電源從附近電桿接線后穿 SC管埋地敷至箱式變壓器,變壓后,低壓電纜穿 SC鋼管送至站區(qū)照明配電箱 (分支至加氣棚照明電源、門燈電源、路燈電源、壓縮機隔音罩照明電源)、AP箱(分支至售氣機電源、卸氣柱電源、氣體報警空氣器電源)、站房配電箱。站區(qū)采用 TN-S配電系統(tǒng)。

其電源 SPD的設(shè)置位置為:

高壓進線側(cè)設(shè) SPD,擇位變壓器前高壓側(cè),此處的 SPD通常已由電氣部門設(shè)置了金屬氧化鋅 SPD,一般選型 HY5WS-17/50。

低壓第一級:在配電屏的低壓側(cè)設(shè)置標(biāo)稱通流容量 25KA(10/350μs)或 80KA以上 (8/20μs)的開關(guān)型電源 SPD。

低壓第二級:在分支配電箱處、室外照明設(shè)備電源箱 (站區(qū)照明配電箱、AP箱、站房配電箱)處設(shè)置標(biāo)稱同流容量為 40KA(8/20μs)的限壓型電源 SPD。

第三級:站房弱電設(shè)備電源開關(guān)處使用 8/20μs波形、通流容量20KA限壓型 SPD或 In≥10KA的直流電源 SPD。

根據(jù) GB50057-94(2000)中確定,選型 SPD時,其Uc不應(yīng)小于 253V(Uc≥1.15U0)。

3.6 信號防雷

本工程信號系統(tǒng)尚未進行整體設(shè)置,僅預(yù)留埋地管道。此處指提供一種大致上的思路,合理的線路屏蔽接地,外加匹配的避雷器設(shè)置。

通常站區(qū)存在電話、網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、可燃氣體傳感控制設(shè)備等。設(shè)備各進線線路應(yīng)穿鋼管敷設(shè),室外埋地暗敷,穿線鋼管在進出建筑物處進行等電位連接并接地。穿線鋼管通長電氣導(dǎo)通。各種信號線路在進出建筑物處設(shè)置參數(shù)匹配的信號 SPD。

3.7 等電位連接措施應(yīng)合理

當(dāng)平行及交叉敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長金屬物,其凈距 <100mm時采用金屬線跨接,跨接點間距≤30m。站區(qū)各長金屬物每隔 25m接地一次。

正常非帶電設(shè)備金屬外殼可靠接地。

工藝部分的主要金屬裝置、電機外殼等均可靠接地。

加氣機外殼等金屬裝備均可靠接地,其接地線取材 40×4熱鍍鋅扁鋼從接地裝置引出,由于引下線的分流系數(shù)高,通常避免直接連至引下線上的預(yù)留端子。

地下金屬管與接地裝置應(yīng)互相可靠連接。

4 結(jié)束語

加氣站的工作環(huán)境決定了綜合防雷的必要性。其總體的注意事項歸納如下:

①加氣站類別的合理確定。該判定重要的依據(jù)是發(fā)生雷擊事故的可能性后果。存在爆炸危險區(qū)的建(構(gòu))筑、設(shè)備、管道等,據(jù)其危險性確定為一類或二類。對于其他附屬用房,如公廁、工具間、小商鋪等,嚴格地按年預(yù)計雷擊次數(shù)來確定類別,則數(shù)據(jù)遠遠不足要求,但根據(jù)其所在環(huán)境,通常將其結(jié)構(gòu)鋼筋(包括天面、柱子及基礎(chǔ)內(nèi))焊接導(dǎo)通,基礎(chǔ)地網(wǎng)與站區(qū)地網(wǎng)可靠電氣連接,條件允許則根據(jù)規(guī)范設(shè)置相應(yīng)規(guī)格、型材、間距的避雷裝置。

②直擊雷泄流通道要可靠。泄流通道包括接閃、引下、接地,三者間應(yīng)形成可靠的泄流通路。

③地上、地中各種安全距離不能模糊。加氣棚的作用相當(dāng)于一個獨立架空接閃裝置,利用作為引下線的鋼柱與加氣機凈距應(yīng)不小于 3m,小于 3m時,引下線柱應(yīng)進行適當(dāng)高度的屏蔽,通常采用小型金屬絲網(wǎng),有的加氣棚引下線柱外包金屬材質(zhì)的鋁塑板,此種情況將該鋁塑板可靠接地。各種線纜、管道間應(yīng)滿足符合規(guī)范的凈距要求。由于各建筑層高低、引下線的分流系數(shù)高,各種接地的接地線與引下線泄流入地點間應(yīng)滿足不小于 5米的間距。

④聯(lián)合地網(wǎng)需保障。聯(lián)合地網(wǎng)的目的是防止站區(qū)地電位反擊,以造成對設(shè)備的不利影響。其具體措施就是將各種接地共地,并將各單體接地進行不少于兩處的電氣連接。

⑤合適的線路感應(yīng)雷防護。此中包括線路的合理屏蔽接地、合理的避雷器位置、參數(shù)設(shè)置。

⑥符合要求的等電位連接是非常必要的。等電位連接包括各種長金屬物通長電氣導(dǎo)通 (包括穿線金屬管、輸氣管等),地上及地中金屬管道、金屬設(shè)施間的電氣連接,各金屬管道接地與接地裝置之間的電氣導(dǎo)通,相應(yīng)空間采取合適的等電位網(wǎng)絡(luò)進行局部等電位連接,各種正常非帶電的設(shè)備金屬外殼可靠接地等。

[1] GB50156-2002.汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范[S].

[2] GB50343-2004.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB50057-94(2000).建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].

T M862

B

2010-09-10

陳錫暉 (1981-),女,助工,主要從事防雷減災(zāi)工作。

1003-6598(2010)增刊 -0196-03