宮厚良，閆琰

（國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095）

某國(guó)際火力發(fā)電工程燃油罐防雷設(shè)計(jì)探討

宮厚良，閆琰

（國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095）

依托某國(guó)外火力發(fā)電工程，通過對(duì)比國(guó)內(nèi)GB規(guī)范和美國(guó)NFPA規(guī)范在火電廠燃油區(qū)域直擊雷防護(hù)方面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的差異，提出了該國(guó)外發(fā)電工程燃油罐宜采用直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)流程，建議應(yīng)根據(jù)油和罐體的特征進(jìn)行具體分析，確定采用何種防雷措施。

直擊雷防護(hù)；燃油灌；滾球法；折線法；NFPA

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.025

1 引言

經(jīng)過我國(guó)電力工業(yè)多年的蓬勃發(fā)展，目前我國(guó)電力行業(yè)的整體水平已處于國(guó)際先進(jìn)水平，從裝備制造堯工程管理到工程設(shè)計(jì)堯工程建設(shè)，全過程堯各環(huán)節(jié)都已處于世界領(lǐng)先遙近幾年，隨著國(guó)家野一帶一路冶戰(zhàn)略的深化，為我國(guó)優(yōu)秀的電力總承包公司走出國(guó)門提供了有力的經(jīng)濟(jì)支撐和政策保障，也為國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)咨詢企業(yè)帶來了許多做國(guó)際發(fā)電工程項(xiàng)目的機(jī)會(huì)遙

國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)院在承擔(dān)國(guó)外發(fā)電工程設(shè)計(jì)工作過程中，一定要考慮采用哪種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問題。比較而言，國(guó)內(nèi)電力設(shè)計(jì)規(guī)范相對(duì)比較完善，設(shè)計(jì)院運(yùn)用起來也較熟悉，但國(guó)外工程的業(yè)主、業(yè)主工程師等方面對(duì)我國(guó)的國(guó)標(biāo)GB及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL往往并不認(rèn)可，這就需要我們采用通用性強(qiáng)的國(guó)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

本文將依托某國(guó)外工程，探討國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在燃油區(qū)域直擊雷防護(hù)方面設(shè)計(jì)的差異，最后提出了國(guó)外工程防雷設(shè)計(jì)的一些想法和思路。

2 國(guó)內(nèi)火電工程燃油區(qū)域直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠防雷設(shè)計(jì)普遍遵循的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 50064—2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]，其5.4.1條規(guī)定“油處理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、裝卸油臺(tái)、易燃材料倉(cāng)庫(kù)”應(yīng)做直擊雷保護(hù)，該條文明確了直擊雷保護(hù)的措施是采用獨(dú)立避雷針來保護(hù)；保護(hù)計(jì)算方法為折線法（參見該規(guī)范第5.2條）。

對(duì)于有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的油系統(tǒng)，設(shè)計(jì)需要遵照標(biāo)準(zhǔn)GB 50229—2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，其6.3.14條中對(duì)油系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)也有明確表述，規(guī)定油系統(tǒng)的防雷設(shè)施應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定[2]。

在GB50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》第14.2條[3]中，對(duì)燃油區(qū)域的防雷進(jìn)行了更加詳細(xì)的規(guī)定。該規(guī)范首先將燃油區(qū)域劃分為兩類：一類是易燃油設(shè)施，易燃油是閃點(diǎn)低于或等于45℃的油；另一類是可燃油設(shè)施，可燃油是閃點(diǎn)高于45℃的油。

該規(guī)范對(duì)不同壁厚的油罐做了如下區(qū)分：“裝有阻火器的地上臥式油罐的壁厚和地上固定頂鋼油罐的頂板厚度等于或大于4mm時(shí)，不應(yīng)裝設(shè)避雷針。鋁頂板厚度小于4mm的鋼油罐，應(yīng)裝設(shè)避雷針（網(wǎng)）。避雷針（網(wǎng)）應(yīng)保護(hù)整個(gè)油罐”。

該規(guī)范對(duì)不應(yīng)做直擊雷保護(hù)的類型也做了明確規(guī)定：“浮頂油罐或內(nèi)浮頂油罐不應(yīng)裝設(shè)避雷針，但應(yīng)將浮頂與罐體用2根導(dǎo)線做電氣連接?！薄?4.2.4儲(chǔ)存可燃油品的鋼油罐，不應(yīng)裝設(shè)避雷針（線），但必須做防雷接地?！钡?guī)范并未對(duì)應(yīng)采用何種防雷計(jì)算方法做出規(guī)定。

對(duì)照GB/T50064—2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》，可發(fā)現(xiàn)，前者規(guī)范的重點(diǎn)對(duì)象是交流電氣裝置，對(duì)燃油系統(tǒng)的考慮和描述都比較簡(jiǎn)單，既不區(qū)分燃油的特質(zhì)，也不考慮油罐壁厚。而后者規(guī)范的重點(diǎn)對(duì)象即是石油庫(kù)，規(guī)定非常詳細(xì)，需要考慮的方面比較多，指出并非所有的油罐都應(yīng)該做直擊雷保護(hù)。

3 國(guó)際在燃油區(qū)域直擊雷防護(hù)方面的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本工程由于涉及消防的標(biāo)準(zhǔn)需采用NFPA標(biāo)準(zhǔn)，本文著重探討一下NFPA780《StandardfortheInstallationofLightning ProtectionSystem》對(duì)燃油罐的防雷的一些具體的規(guī)定，規(guī)程規(guī)定有如下特點(diǎn)：

3.1 按照燃油的閃點(diǎn)將油區(qū)分為兩種

易燃油——閃點(diǎn)低壓37.8℃的油

可燃油——閃點(diǎn)等于或高于37.8℃的油

規(guī)程規(guī)定如果在環(huán)境溫度常規(guī)大氣壓下超過油的閃點(diǎn)，易燃?xì)怏w就能從油中揮發(fā)出來，這種情況下，才需要做直擊雷保護(hù)。需要注意兩個(gè)條件，一是常溫常壓下易揮發(fā)，二是可燃?xì)怏w有與空氣接觸的可能，若是燃油儲(chǔ)存在密閉容器內(nèi)，且容器壁足夠厚，不易被雷電擊穿，也是不需要做直擊雷保護(hù)。

對(duì)油罐的防護(hù)，規(guī)程分為以下情況：

固定頂?shù)挠凸蓿瑵M足條件可不做直擊雷保護(hù)，具體的細(xì)則詳見此規(guī)程。

浮動(dòng)頂?shù)挠凸?，可不做直擊雷保護(hù)，具體的細(xì)則詳見此規(guī)程。非金屬頂?shù)挠凸蓿鲋睋衾妆Ｗo(hù)，具體的細(xì)則可詳見此規(guī)程。

3.2 保護(hù)方法

滾球法，滾球半徑30m。

防雷措施：避雷針或者避雷線。

3.3 規(guī)程的比較

比較GB/T50064—2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)鋼制燃油罐的防雷保護(hù)措施及方法，以及美國(guó)NFPA780《Standard fortheInstallationofLightningProtectionSystem》規(guī)范在本工程的差異如表1所示。

表1 鋼制燃油罐的防雷保護(hù)措施及方法對(duì)比

由此可見，采用不同標(biāo)準(zhǔn)，得到的結(jié)果差異很大。

國(guó)內(nèi)規(guī)范GB/T50064《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定有沖突，而GB 50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》與美國(guó)NFPA 780《StandardfortheInstallationofLightningProtectionSystem》的規(guī)定有相似之處。

筆者總結(jié)了適用于某國(guó)外火力發(fā)電廠燃油罐的防雷設(shè)計(jì)流程，如圖1所示。

圖1 防雷設(shè)計(jì)流程圖

由此可見，并不是所有的儲(chǔ)存油的罐體都需要做直擊雷保護(hù)，這需要根據(jù)油和罐的物理特性來區(qū)別對(duì)待。

4 工程實(shí)例

某國(guó)際火力發(fā)電廠，全廠燃油系統(tǒng)油罐區(qū)設(shè)置2座500m3的重油罐、1座100m3的輕柴油罐，主鍋爐采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，不設(shè)油系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)為啟動(dòng)鍋爐提供燃料的儲(chǔ)存和供應(yīng)。啟動(dòng)鍋爐啟動(dòng)階段采用輕柴油，正常運(yùn)行時(shí)采用重油。

油的特質(zhì)：輕柴油閃點(diǎn)55℃，重柴油閃點(diǎn)66℃。

油罐：采用鋼制固定頂油罐，罐壁厚5mm，罐頂厚6mm。

若采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50064的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖2所示，為保護(hù)3座油罐，需設(shè)置30m高避雷針2座，消耗鋼材約10t，綜合材料、施工安裝及運(yùn)輸費(fèi)用，約需人民幣18萬元。

圖2 防雷保護(hù)范圍平面示意圖

若防雷采用NFPA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，油罐無需做直擊雷保護(hù)，用于防雷的投資為零。

經(jīng)慎重考慮，最終該工程未做直擊雷保護(hù)，我們的設(shè)計(jì)最終得到了國(guó)外業(yè)主方和監(jiān)理方的認(rèn)可。

5 結(jié)語(yǔ)

作為1個(gè)電氣工程技術(shù)工作者，在進(jìn)行油罐防雷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)多方面參考規(guī)程，根據(jù)油和罐體的特征，進(jìn)行具體分析區(qū)別對(duì)待，防雷做到有理有據(jù)，科學(xué)合理。在做國(guó)際項(xiàng)目火力發(fā)電廠油罐防雷設(shè)計(jì)時(shí)，工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟悉和遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可借鑒NFPA780標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，不失為一個(gè)好的選擇。

【1】GB/T 50064—2014交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【2】GB50229—2006火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

【3】GB 50074—2002石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【4】NFPA780 Standardforthe InstallationofLightningProtectionSystem [S].

Discussion on Lightning Protection Design of Fuel Tank for a InternationalThermal Power Plant

GONG Hou-liang,YAN Yan
（StateNuclearElectric Power Planning Design&Research Institute，Beijing 100095，China）

Basedonaninternationalthermalpowerprojectdesignworkofoiltanklightningprotection,Thispaperanalyzesthedifference betweentheChinesedesignstandardandAmericandesignstandardinoiltanklightningprotection,andputforwardtheinternational power plant fuel tank lightning protection design process.It is recommended that oil tank lighting protection design should be based on the characteristicsofoilandtankwhichdecidesthelightningprotectionmeasures.

lightingprotection;oiltank;rollingballmethod;protectiveanglemethod;NFPA

TM621;TM862+.1

A

1007-9467（2016）06-0099-03

2016-02-17

宮厚良（1982～），男，山東諸城人，工程師，從事發(fā)電廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）gonghouliang@snpdri.com。