張明明,張 卓

(中海油石化工程有限公司,山東 濟南 250101)

液化天然氣LNG接收站因儲存介質易燃易爆特點，及其周圍環(huán)境復雜性，它的安全顯得更加關鍵。雷電作為一種自然現象，其對接收站的雷擊可能會產生爆炸的危險。因此LNG接收站的防雷接地措施對接收站的安全運行就顯得尤為重要。本文以中海油福建LNG站線項目秀嶼接收站5#、6#儲罐工程為例，簡單介紹其防雷接地設計。

1 項目概況

福建LNG項目站址位于湄洲灣北岸的秀嶼港東側，總占地面積37.2萬m2，新增2座160,000m3全容式儲罐。LNG 接收站新增加5#、6#儲罐、空壓機房、BOG壓縮廠房、罐區(qū)儀表間、火炬系統(tǒng)、辦公區(qū)等建筑物，

供電系統(tǒng)：本期工程新增用電負荷由中壓6kV 和低壓380V 組成，中壓電源引自區(qū)域變電所；低壓電源引自區(qū)域變電所新上低壓柜，罐區(qū)儀表間和儲罐工程(罐區(qū))的低壓電源引自罐區(qū)儀表間合并建設的變配電室。

2 雷暴氣象條件

莆田市位于福建沿海中部，3月份初期為該市的初雷日，9月份末期為終雷日，4月份到9月份是該市一年中雷暴的多發(fā)時段，其年平均雷暴日為37天，是雷電的多發(fā)區(qū)。

3 防雷接地設計

3.1 建筑物直擊雷防護

根據GB50057-2010《建筑物防雷設計規(guī)范》規(guī)定，LNG罐區(qū)、BOG壓縮廠房屬于爆炸危險環(huán)境2區(qū)按第二類防雷建筑物設計；罐區(qū)儀表間控制著整個供電系統(tǒng)，故按第二類防雷建筑物設計；空壓機房、火炬系統(tǒng)及辦公區(qū)域為一般正常環(huán)境，故按第三類防雷建筑物設計[1]。

3.1.1 接閃器

接閃器專門用來接收直接雷擊的金屬物體，由接閃桿、接閃帶、及金屬屋面、金屬構件組成。

3.1.1.1 LNG儲罐區(qū)

LNG儲罐區(qū)罐頂為穹形混凝土結構，儲罐高度大于60m，故需要裝設接閃器。采用裝設接閃網和接閃桿混合組成接閃器于罐頂，采用鋅包銅線(S=120mm2)形成不小于10m×10m 接閃網覆蓋整個罐頂，接閃桿裝于罐頂周邊及有突出罐頂的其他構筑物部位，所有的接閃桿和接閃網應相互連接。

由于罐頂平臺設有安全閥，見圖1，根據滾球法[2]計算接閃桿的保護范圍，故在平臺最高處每隔大約25m安裝一個接閃桿，達到防雷擊作用。

3.1.1.2 BOG壓縮廠房、罐區(qū)儀表間

BOG壓縮廠房由一臺BOG壓縮機、BOG輔機及吊車組成；罐區(qū)儀表間由低壓變配電室、機柜間、UPS間組成。BOG壓縮廠房和罐區(qū)儀表間利用人工敷設接閃帶作為接閃器，用鋅包銅線(S=70mm2)沿屋面敷設組成接閃網，網格不大于10mx10m或12m×8m。

3.1.1.3 空壓機房、火炬系統(tǒng)、辦公區(qū)

空壓機房、火炬系統(tǒng)、辦公區(qū)利用人工敷設接閃帶作為接閃器，用鋅包銅線(S=70mm2)沿屋面敷設組成接閃網，網格不大于20×20或24×16；所有突出屋面的金屬物體均應與屋面防雷裝置可靠連接。

上述(1)(2)(3)中屋面接閃帶支架采用專用支架，支架間距為1m，轉角處為0.5m，支架高度距屋面150mm。

3.1.2 引下線

用于將雷電流從接閃器傳導至接地裝置的導體。

LNG貯罐區(qū)利用120mm2鋅包銅線作為引下線，沿罐頂四周每隔12.5m引下一次，上端與管頂接閃器可靠連接；BOG壓縮廠房利用鋼柱作為引下線，鋼立柱上端與屋面接閃器可靠連接；罐區(qū)儀表間利用結構柱內2根對角主鋼筋(φ≥16)作引下線，上端與女兒墻上接閃帶連接。以上建筑物及裝置引下線不應少于2點，并應沿生產裝置或建筑物屋面四周均勻設置，且其相距周長不應大于18m[1]，引下線下端與室外接地裝置及基礎圈梁鋼筋可靠連接，連接長度不小于6倍鋼筋直徑。

空壓機房和辦公區(qū)利用利用鋼柱作為引下線，鋼立柱與屋面接閃器可靠連接，其間距沿周長計算不應大于25m。

3.1.3 接地裝置

除獨立接閃桿外，LNG接收站站防雷接地、電氣系統(tǒng)接地、工作接地、保護接地、防靜電接地等共用接地接地系統(tǒng)，其接地系統(tǒng)接地電阻不應不大于4 歐姆。全廠接地網由自然接地體和人工接地體組成。自然接地體由建筑物及裝置立柱基礎構成，人工接地體由水平接地體和垂直接地體組成；水平接地體為-70mm2鋅包銅線組成，埋地-0.8m，與引下線可靠連接；垂直接地極采用非金屬低電阻(φ260×1000，>50kg，р<0.1Ω·m)垂直接地模塊，埋深-0.8m， 過門口處埋深-1m。施工完畢后應測量接地電阻，如不滿足要求應增加垂直接地極。

4 防雷擊電磁脈沖設計

雷擊電磁脈沖作為電磁效應的一種，其為直接雷擊和附件間接雷擊共同作用產物。雷擊電磁脈沖會對防雷接地裝置等電位產生影響，因此防雷擊電磁脈沖設計顯得必不可少。

4.1 等電位連接

等電位連接基本措施就是把裝置內防雷接地裝置、電氣設備外殼、金屬構件等所有設備外露可導電部分均通過黃綠銅絞線有效電氣連接起來，使其成為一個有效電氣通路，從而達到等電位目的，消除接觸電壓及跨步電壓。

本工程低壓配電系統(tǒng)接地型式為TN-S，在外來電源進線設置總等電位連接板MEB[3]，并通過接地干線與室外接地裝置不少于兩點連接。室內電源線、金屬線槽和進出建筑金屬管道均與室內總等電位連接板連接，從而達到等電位連接。

4.2 做好屏蔽設計

屏蔽設計就是利用法拉第籠的靜電屏蔽原理，將建筑物利用金屬屏蔽罩包裹起來，通過將金屬屏蔽罩接地，實現阻止建筑物外電磁場對金屬屏蔽罩內線路及設備影響。

故此項目中對所有線路進行穿管，要選擇金屬材質的管材進行布線，設備外殼、機架、雷電主鋼筋等均需接地，從而降低雷擊電磁脈沖對信號的干擾。

4.3 裝設電涌保護器

4.3.1 電源系統(tǒng)

在供配電系統(tǒng)中安裝與其設備耐壓水平相符的電涌保護器來防止直擊雷及操作造成過電壓[3]。在電源進線處總配電柜內裝設I 級試驗的電涌保護器，Up≤2.5kV，Iimp≥12.5kA，作為第一級過電壓防護。在分配電箱內裝設II級試驗電涌保護器，Up≤2.5kV，Iimp≥12.5kA。

4.3.2 信息系統(tǒng)

LNG接收站內配電系統(tǒng)與電信系統(tǒng)電子器件連接時，應在電子器件上安裝與其耐壓等級相匹配的電涌保護器。在本項目中，電話、網絡、視頻監(jiān)控、火災報警系統(tǒng)中均在線路的首末端裝設電涌保護器。

4.4 防靜電接地

在LNG接收站內生產裝置及建筑物內潔凈、干燥房間內, 設備移動、人員走動等都將產生大量的靜電。這些靜電如不能通過相應防雷接地設備泄露入地，不僅會對電氣電信設備產生干擾，甚至會引燃裝置內可燃性氣體，引起爆炸。因此必須把裝置內帶靜電物體或有可能產生靜電的物體(非絕緣體)通過靜電接地體與大地構成有效電氣通路[4]。

故此項目采用靜電觸摸球，BOG壓縮廠房安放在靜電防護區(qū)外人員進出口處，LNG儲罐區(qū)設置在扶梯上或入口處、平臺上。

5 結語

LNG接收站前期工程安全運行的經驗表明，通過合理的設計和定期維護可以有效減少甚至消除雷電造成的危害