王 敏， 孔尚成

(青海省雷電災害防御中心，西寧 81000)

湟中甘河工業(yè)園區(qū)聚氯乙烯一體化項目防雷措施要點分析

王 敏， 孔尚成

(青海省雷電災害防御中心，西寧 81000)

青海湟中甘河工業(yè)園區(qū)青海鹽湖海納化工有限公司聚氯乙烯一體化項目為工業(yè)性建筑，分析項目中各生產(chǎn)環(huán)節(jié)及產(chǎn)品涉及單體根據(jù)特性采取不同類別的防雷措施，尤其重點分析了110 kV以上變電站的防雷措施。

聚氯乙烯一體化項目；防雷措施；分析

0 引言

利用青海地區(qū)豐富的鹽、煤炭、石灰石等資源優(yōu)勢，采用自建電石裝置提供聚氯乙烯生產(chǎn)所需主要原料電石，采用大型密閉式電石爐生產(chǎn)電石作為生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的原料，采用潔凈生產(chǎn)技術(shù)離子膜燒堿和聚氯乙烯、電石裝置。項目所在地湟中縣是我省雷暴高發(fā)地區(qū)之一，雷電對該項目的影響主要形式有直擊雷、雷電感應、雷電波侵入、雷電電磁脈沖等。因其防雷措施不完善、接閃器保護范圍不夠、引下線電氣連通性不良、接地電阻不符合要求、設備等電位連接不合格等都會對防雷安全產(chǎn)生重大隱患，因雷擊事故造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。

1 概述

聚氯乙烯一體化項目包括VCM裝置區(qū)、S-PVC裝置區(qū)、燒堿裝置區(qū)、E-PVC裝置區(qū)，C-PVC裝置區(qū)和氫氧化鎂裝置區(qū)、變電站。該項目在生產(chǎn)過程中涉及氯氣(CL2)、氫氣(H2)、氯化氫(HCL)、燒堿(NaHO)、乙炔(C2H2)、鹽酸、氯乙烯、氫氧化鎂等中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品。氫氣(H2)、乙炔(C2H2)為易燃易爆氣體，氯氣(CL2)、氯化氫(HCL)、燒堿(NaHO)、鹽酸為有毒強腐蝕性物品，氯乙烯為有毒氣體、人類致癌物。

2 防雷與接地

2.1 S-PVC裝置主要包括倉庫、氯化反應、干燥、包裝等單元

氯化反應單元、干燥、包裝單元為輕度腐蝕環(huán)境，倉庫按中度腐蝕環(huán)境設計，為丙類庫房，儲存物為氯化聚乙烯，為丙類固體，火災危險為23區(qū)。根據(jù)規(guī)范要求按第三類防雷建筑物設計，接地電阻不大于10 Ω(聯(lián)合接地體接地電阻不大于1 Ω)。屋面設置避雷網(wǎng)格，采用-30×5熱鍍鋅扁鋼作避雷帶，其水平支架間距不大于0.8 m，轉(zhuǎn)彎處不大于0.3 m，支架高度0.15 m。利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主鋼筋(2根大于ψ16)作為防雷引下線。利用建筑物基礎(chǔ)作為接地裝置，所有利用的鋼筋應采用焊接。

低壓配電系統(tǒng)采用TN-S接地型式，進入裝置電源線的PE線應重復接地，防雷接地、保護接地、靜電接地共用接地裝置，接地電阻不大于1 Ω。所有突出屋面的金屬構(gòu)件應與屋面避雷帶可靠連接；進入建筑物的金屬管道、電纜橋架等與接地裝置相連接。

根據(jù)工藝專業(yè)條件，所有需作靜電接地的工藝管道，除進裝置前應接地外，工藝管道每隔25 m應就近與靜電接地干線相連，管道上的法蘭與彎頭采用多股黃綠色銅芯導線跨接，接觸電阻不大于0.03 Ω。與電纜橋架平等敷設的工藝管道每隔20 m應接地一次。

2.2 E-PVC裝置區(qū)包括產(chǎn)品包括單元、噴霧干燥單元、聚合單元、化學品配制單元

1)產(chǎn)品包括單元、化學品配制單元按中腐蝕環(huán)境設計，噴霧干燥單元為多粉塵輕腐蝕環(huán)境，根據(jù)規(guī)范要求按第三類防雷建筑物防雷措施設計。

2)聚合單元為爆炸危險2區(qū)環(huán)境。根據(jù)規(guī)范要求按第二類防雷建筑物設計，接地電阻不大于10 Ω(聯(lián)合接地體的接地電阻不大于1 Ω)。屋面設置避雷網(wǎng)格，采用-30×5熱鍍鋅扁鋼作避雷帶，其水平支架間距不大于0.8 m，轉(zhuǎn)彎處不大于0.3 m，支架高度0.15 m。利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主鋼筋(2根大于ψ16)作為防雷引下線。利用建筑物基礎(chǔ)作為接地裝置，所有利用的鋼筋應采用焊接。屋頂放空管采用避雷針保護到管口。

電纜保護架內(nèi)設1根通長熱鍍鋅扁鋼作為輔助接地干線，橋架內(nèi)接地干線在起始端和末端均應可靠接地。所有正常不帶電的金屬外殼及金屬構(gòu)件均應可靠接地。對建筑物內(nèi)的PE干線、電氣裝置接地干線、裝置內(nèi)的工藝管道等金屬管道、地下金屬水管等作等電位連接。

2.3 VCM裝置區(qū)

包括含汞廢水處理、VCM罐區(qū)及庚烷罐區(qū)、VCM裝置內(nèi)管廊、VCM凈化單元、解吸氣堿洗及排放氣體排放單體、VCM壓縮單體、觸媒倉庫單元、熱水單體、VCM精餾單體、VCM氣柜單體、乙炔干燥單元、VCM合成單元、VCM及HCL干燥單體、VCM裝置變電所和VCM回收單元。

VCM罐區(qū)、VCM凈化單體、庚烷罐區(qū)為氣體爆炸危險環(huán)境2區(qū)，爆炸危險混合物為氯乙烯CH2=CHCL，級別為ⅡA，溫度級別為T2。庚烷罐區(qū)爆炸危險混合物為庚烷C7H16，級別為ⅡA，溫度級別為T3。VCM合成單體為5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別為甲類，有爆炸危險，耐火等級為二級。本單體屬爆炸危險2區(qū)環(huán)境，爆炸危險混合物介質(zhì)為乙炔(少量)、氯乙烯(CH2=CHCL)、氫氣(少量)、級別為ⅡC，溫度組別為T2。

解吸氣堿洗及排放氣排放單體為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別為甲類。本單體為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為氯乙烯氣體、氫氣，最高級別為ⅡC，溫度級別為T2。

VCM壓縮單體為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別為甲類，耐火等級為二級，設有機械通風，通風良好。本單體為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為氯乙烯、乙炔、氫氣，最高級別ⅡC，溫度級別為T2。

VCM精餾單體為3層敞開式鋼結(jié)構(gòu)廠房，生產(chǎn)類別為甲類。本單體為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為氯乙烯(CH2=CHL)、少量乙炔、少量氫氣、級別ⅡC，溫度級別為T2。

VCM氣柜單體為露天布置，生產(chǎn)類別為甲類，為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合介質(zhì)為氯乙烯(CH2=CHL)，級別為為ⅡA，溫度級別為T2。

乙炔干燥單元為3層敞開式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房，生產(chǎn)類別為甲類，為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為乙炔，級別為ⅡC，溫度級別為T2。

VCM合成單體為2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別甲類。耐火等級為二級。本單體為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為乙炔、氯乙烯、庚烷，級別為ⅡC，溫度級別為T2。

HCL干燥單體為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為氯乙烯、少量乙炔、少量氫氣，級別為ⅡC，溫度級別為T2。

VCM回收單元為氣體爆炸危險2區(qū)，爆炸混合性介質(zhì)為氯乙烯，級別為ⅡC，溫度級別為T2。

以上單體根據(jù)規(guī)范要求按第二類防雷建筑物防雷措施設計，防雷接地與保護接地、設備接地共用接地裝置，要求接地電阻不大于1.0 Ω。VCM球罐為鋼質(zhì)材料，壁厚大于4 mm，可利用球罐體作為防雷接閃器處引下線，利用設備基礎(chǔ)作為接地裝置，球罐與基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋可靠連接。VCM球罐頂部入空管為常壓排放、事故時排放，采用避防雷針保護，避雷針與球罐本體可靠連接。至設備的接地線采用50×5的熱鍍鋅扁鋼，至設備基礎(chǔ)邊伸出地面0.3 m，再用16 mm2多股銅芯絕緣線與設備接地板連接，該銅線兩端均通過鍍錫銅接頭涂導電膏分別與扁鋼和設備接地板連接。所有鋼結(jié)構(gòu)的鋼梁、鋼平臺、鋼設備基礎(chǔ)、鋼欄桿、鋼結(jié)構(gòu)管架、行車鋼梁等鋼構(gòu)件與接地干線可靠連接。接地電阻不大于10 Ω。

2.4 C-PVC裝置區(qū)包括倉庫、氯化反應、干燥、包裝單體

C-PVC倉庫為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，儲存類別為丙2類，耐火等級為2級。本建筑物為丙類庫房，儲存物為氯化聚氯乙烯，為丙類固體，火災危險為23區(qū)。為中度腐蝕環(huán)境。氯化反應/干燥、包裝單元/C-PVC配電室/C-PVC裝置控制室為負框架結(jié)構(gòu)廠房，生產(chǎn)類別為乙類，無爆炸危險，耐火等級為一級。生產(chǎn)廠房為輕度腐蝕環(huán)境，其余為一般正常環(huán)境。根據(jù)規(guī)范要求按第三類防雷建筑物防雷措施設計。

2.5 燒堿裝置區(qū)

主要包括一次鹽水單元、二次鹽水單元、燒堿罐區(qū)、鹽貯運單元、燒堿裝置內(nèi)管廊、燒堿冷凍站、燒堿裝置變電所、燒堿裝置控制室、電解單元、鹽酸合成單元、氯氣處理及壓縮單元、氫氣處理及壓縮單元等。

一次鹽水單元由鹽水處理單元和室外儲罐區(qū)組成，一次鹽處理單元為鋼砼結(jié)構(gòu)共6層，儲罐區(qū)各儲罐露天布置。本單元為中等腐蝕環(huán)境。二次鹽水/淡鹽水脫氯單元為4層框架式廠房，部分設備露天布置。本單元為中等1類腐蝕環(huán)境。燒堿罐區(qū)包括罐區(qū)(含泵房)和裝卸站，罐區(qū)為露天布置，泵房為單層鋼筋混凝土框架封閉結(jié)構(gòu)。泵房生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級為二級；裝卸站生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級為二級。本單元為中等腐蝕環(huán)境。

氫氣處理及壓縮單元為2層(局部3層)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，通風情況良好，生產(chǎn)類別為甲類，耐火等級為二級。本單元為爆炸危險2區(qū)，爆炸危險混合物介質(zhì)為氫氣，級別為ⅡC，溫度級別為T1。

以上單體根據(jù)規(guī)范按第二類防雷建筑物設計防雷措施。屋面上設置避雷網(wǎng)，避雷網(wǎng)采用30×5鍍鋅扁鋼，利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主鋼筋作為引下線，利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋作為接地裝置。所有利用的鋼筋應采用焊接連接。所有突出屋面的金屬構(gòu)件與屋面避雷帶可靠相連，進入建筑物的工藝管道與接裝置相連。

鹽貯運單元為單層建筑，為中等腐蝕環(huán)境。本單體根據(jù)規(guī)范按第三類防雷建筑物設計防雷措施。儲罐區(qū)儲罐為玻璃鋼材質(zhì)，均設獨立避雷針保護。所有突出屋面的金屬構(gòu)件與屋面避雷帶可靠相連，進入建筑物的工藝管道與接裝置相連。

2.6 變電站的雷電防護設計措施

變電站是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流等進行變換、集中和分配的場所，聚氯乙烯一體化項目有兩個110 kV變電站和一個330 kV變電站。如果變電站發(fā)生雷擊事故，對項目將造成嚴重影響，并造成較大的損失，所以變電站的防雷是不可忽視的問題。

因此，架空線路的雷電感應過電壓和直擊過電壓形成的雷電波沿線路(通訊線)侵入變電站，是導致變電站雷害的主要原因；若不采取防護措施，勢必造成變電站設備絕緣損壞，并引發(fā)事故。

變電站裝設避雷針時應使所有設備都處于避雷針保護范圍之內(nèi)，此外，還應采取措施，防止雷擊避雷針時的反擊事故。對于110 kV以上的變電站裝設避雷針是直擊雷防護的主要措施。由于此類電壓等級配電裝置的絕緣水平較高，可將避雷針直接裝設在配電裝置的構(gòu)架上，同時避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體的長度應大于15 m。因此，雷擊避雷針所產(chǎn)生的高電位不會造成電氣設備的反擊事故。

變電站的進線防護。

要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的坡度就必須對變電站進行實施保護。當線路上出現(xiàn)過電壓時，將有行波導線向變電站運動，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電站的進線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設避雷線，當遭受雷擊時，勢必會對線路造成破壞。

變壓器的基本保護措施是在接近變壓器處安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。

變電站的每組主母線和分段母線上都應裝設閥式避雷器，用來保護變壓器和電氣設備。各組避雷器應用最短的連線接到變電裝置的總接地網(wǎng)上。避雷器的安裝應盡可能處于保護設備的中間位置。

變電站的接地方式為：主接地網(wǎng)采用水平接地體與接地模塊聯(lián)合構(gòu)成的方式。戶外主地網(wǎng)水平接地體為熱鍍鋅扁鋼，垂直接地極為熱鍍鋅鋼管，構(gòu)支架接地引下線為熱鍍鋅扁鋼。變電站的直擊雷保護由獨立避雷針和構(gòu)架上的避雷針保護。變電站的等電位接地網(wǎng)的銅排沿電纜溝敷設，鋼排放置在電纜溝支架最上層。所有接地保護室的屏位下，戶外端子箱等均應敷設接地銅排網(wǎng)。

3 結(jié)語

聚氯乙烯一體化項目是省級重點項目，所以雷電防護工程措施設計一定要嚴格按相應的規(guī)范標準要求去設計。

[1]GB50343—2012,建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50057—2010,建筑物防雷設計規(guī)范[S].

[3]DL/T620—1997,交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].

[4]DL/T621—1997,交流電氣裝置的接地[S].

TU856

C

1673-1093(2014)04-0070-03

王敏(1968)，女，青海人，畢業(yè)于南京信息工程大學，工程師，就職于青海省雷電災害防御中心，研究方向：建筑物雷電防護及雷擊風險。

10.3969/j.issn.1673-1093.2014.04.017

2014-01-07；

2014-02-15