(武漢天宏防雷檢測(cè)中心發(fā)展有限公司 湖北 武漢 430074)

一、案例基本概況

某氣化站處在我市邊遠(yuǎn)城區(qū)，所在區(qū)域地勢(shì)較為平坦，地表主要是風(fēng)化土和強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖碎塊構(gòu)成。此氣化站總建筑面積為1564.5m2，不同方位集中設(shè)置不同的設(shè)施，東區(qū)主要有LNG立式儲(chǔ)罐、火炬、LNG氣化調(diào)壓區(qū)、灌裝臺(tái)，西區(qū)主要有相應(yīng)的消防設(shè)施以及發(fā)電設(shè)施等，南區(qū)主要為辦公區(qū)配電控制系統(tǒng)和倉(cāng)庫(kù)、停車場(chǎng)等。LNG儲(chǔ)罐區(qū)為防液堤圍護(hù)結(jié)構(gòu)，LNG氣化調(diào)壓區(qū)為敞開式區(qū)域，辦公區(qū)域以及發(fā)電設(shè)備所在區(qū)域都是框架結(jié)構(gòu)，倉(cāng)庫(kù)屬于鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)。

二、LNG氣化站爆炸危險(xiǎn)區(qū)域主要檢測(cè)內(nèi)容及分區(qū)

(一)LNG氣化站爆炸危險(xiǎn)區(qū)域主要檢測(cè)內(nèi)容

主要檢測(cè)內(nèi)容包括：LNG儲(chǔ)罐、火炬、LNG泵、空溫式氣化器、閥門和法蘭盤、水浴式氣化器、壓縮機(jī)室、調(diào)壓室、計(jì)量室等等

(二)檢測(cè)內(nèi)容的分區(qū)

對(duì)于檢測(cè)內(nèi)容進(jìn)行明確分區(qū)能夠提升檢測(cè)的針對(duì)性，確保其準(zhǔn)確性。按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)(主要指《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》以及《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》)的規(guī)定，LNG氣化站爆炸危險(xiǎn)區(qū)域檢測(cè)內(nèi)容分區(qū)如下：

(1)對(duì)于LNG儲(chǔ)罐來說，可以按照地下、半地下以及地上三種情況進(jìn)行分區(qū)，如圖1-3所示。

圖1 地下爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分

圖2 半地下爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分

圖3 地上爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分

(2)對(duì)于露天設(shè)置的LNG泵、空溫式氣化器、閥門和法蘭盤來說可以按照?qǐng)D4進(jìn)行分區(qū)，

圖4 露天設(shè)置的LNG泵、空溫式氣化器、閥門和法蘭盤爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分

(3)對(duì)于壓縮機(jī)室、調(diào)壓室、計(jì)量室來說可以按照?qǐng)D5進(jìn)行分區(qū)，

圖5 壓縮機(jī)室、調(diào)壓室、計(jì)量室爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分

三、防雷方案設(shè)計(jì)

案例中的LNG氣化站爆炸危險(xiǎn)區(qū)防雷檢測(cè)需要按照第二類、第三類防雷建筑物要求進(jìn)行，對(duì)于劃分的不同爆炸危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的防雷方案設(shè)計(jì)。

(一)建筑物的防雷保護(hù)

(1)設(shè)置引下線

儲(chǔ)氣罐可以采用罐體作為引下線，需要在接地位置設(shè)置斷接卡。對(duì)于建筑物來說，可以將柱內(nèi)直徑在16mm之上的主鋼筋當(dāng)做引下線，將其沿著建筑物周邊對(duì)稱設(shè)置。為了能夠獲得更好的防雷效果，最大程度上降低進(jìn)入到室內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，最好將所有的外部結(jié)構(gòu)柱設(shè)置為引下線，例如外部路燈可以利用金屬桿作為防雷引下線。

(2)有效的設(shè)置接地裝置

可以將氣化站的防雷接地系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置(不包括獨(dú)立避雷線塔)，采取共同的接地系統(tǒng)。

第一，針對(duì)不同的設(shè)備設(shè)置不同的接地網(wǎng)，對(duì)于LNG立式儲(chǔ)罐、氣化器、加熱器以及灌裝臺(tái)可以設(shè)置“建筑基礎(chǔ)+外圍人工” 環(huán)形接地網(wǎng)，其中采用熱鍍鋅扁鋼作為水平接地體，熱鍍鋅角鋼作為垂直接地體。要保證鋼儲(chǔ)罐防雷接地點(diǎn)在2處以上，并且順著儲(chǔ)罐外圍的距離在30m以內(nèi)。要確保調(diào)壓裝置的良好接地，同時(shí)對(duì)于調(diào)壓站內(nèi)、外燃?xì)饨饘俟艿啦扇〗^緣連接的方式。其他的建筑物可以采取樁基礎(chǔ)以及承臺(tái)結(jié)構(gòu)的主筋形成自然的接地裝置。需要在接地裝置的陽角區(qū)域(接近引下線處)設(shè)置接地電阻測(cè)試端子。

第二，氣化站內(nèi)部的所有電氣設(shè)備確保金屬外殼有效接地，并且設(shè)置專用接地線(不包括照明燈具)。若是將接地線和相線采用同個(gè)保護(hù)管進(jìn)行保護(hù)，那么要確保其具有同樣的絕緣。其余的金屬管線以及電纜金屬外皮等只能當(dāng)做輔助接地線。

(3)接閃器

第一，要根據(jù)實(shí)際情況確定接閃器的方式，例如案例中的LNG立罐壁厚在4mm之上，可以將罐體作為接閃器。而生產(chǎn)設(shè)備中的氣化器等壁厚在4mm之下，需要設(shè)置單獨(dú)的避雷線作為接閃器(對(duì)于案例的情況來說，可以采用Φ8mm、截面在41mm2之上的鍍鋅鋼絞線)。要確保獨(dú)立架空避雷線鋼結(jié)構(gòu)支柱、接地裝置到被保護(hù)物體和相應(yīng)金屬物(包括管道、電纜等)的距離在3m之上，并且獨(dú)立避雷線常年實(shí)測(cè)接地電阻在10Ω以下。

第二，對(duì)于其他建筑物來說，需要在屋面設(shè)置混合型的接閃器(包括避雷短針、避雷帶、避雷網(wǎng)格等等)。避雷網(wǎng)主要是由屋面結(jié)構(gòu)的主筋構(gòu)成，在屋面內(nèi)形成暗敷的避雷網(wǎng)格(尺寸在20×20m之下)，具體材料規(guī)格如表1所示。

表1 接閃器所用材料情況

另外，為了確保材料的使用壽命以及美觀性，最好采用不銹鋼的材料。

(二)防雷電波侵入的設(shè)計(jì)

(1)電纜、金屬線槽以及管道接地設(shè)計(jì)

第一，為了提升防雷效果，可以用金屬鎧裝電纜作為低壓配電線路和室外信號(hào)傳輸線路的電纜，也可以采取護(hù)套電纜穿鋼管埋地敷設(shè)的方式來進(jìn)行。另外，在各個(gè)防雷分區(qū)的交界位置需要將電纜金屬外皮或者外套鋼管接到等電位連接帶之上。同時(shí)，要確保氣化站內(nèi)部的接地干線和地網(wǎng)相連接，并且連接點(diǎn)要在兩個(gè)以上。

第二，進(jìn)出氣化站的架空燃?xì)饨饘俟艿佬枰趫?chǎng)站外側(cè)進(jìn)行接地處理。如果通過地上的方式將燃?xì)饨饘俟艿澜尤雸?chǎng)站，那么需要在室外地面之后和入墻之前的引入管上設(shè)置電絕緣裝置，將抱箍設(shè)置在室內(nèi)燃?xì)饨饘俟艿乐?，之后利用等電位連接線接入到總等電位連接箱。若是采取絕緣法蘭和外置放電間隙的組合方式，那么在絕緣法蘭兩端燃?xì)饨饘俟芾硗ㄟ^放電間隙連接之后，利用等電位連接線接到總等電位連接箱。

第三，若是燃?xì)饨饘俟艿缆菁y連接所用彎頭、閥門、法蘭盤等連接位置過渡電阻較大(>0.03Ω)，那么需要在連接位置進(jìn)行金屬線跨接，對(duì)于埋在地下的情況，可以通過直徑在10mm之上的熱鍍鋅圓鋼進(jìn)行跨接。

(2)設(shè)置避雷器

第一，對(duì)于電源系統(tǒng)來說，所設(shè)置的避雷器如表2所示。

表2 電源系統(tǒng)避雷器設(shè)置

第二，對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)來說，要在關(guān)鍵位置裝設(shè)不同的避雷器，具體如表3所示。

表3 監(jiān)控系統(tǒng)避雷器設(shè)置

第三，對(duì)于消防廣播系統(tǒng)來說，要在關(guān)鍵位置裝設(shè)不同的避雷器，具體如表4所示。

表4 消防廣播系統(tǒng)避雷器設(shè)置

(3)進(jìn)行必要的運(yùn)行維護(hù)

需要定期檢測(cè)接地網(wǎng)的接地電阻情況，尤其是在特殊天氣(例如雷雨季節(jié)、大風(fēng)天氣)發(fā)生之前更是要仔細(xì)檢查維護(hù)接地系統(tǒng)情況。重點(diǎn)需要檢查如下內(nèi)容：各連接位置是否緊固、接觸是否緊密、接地引下線是否存在銹蝕、接地體周邊地面是否存在異常等等。有必要的情況下需要將地面挖開，對(duì)于地下屏蔽部門進(jìn)行抽查，確定是否存在銹蝕問題，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理。同時(shí)也要通過防雷器元件老化測(cè)試儀對(duì)運(yùn)行過程中的防雷器進(jìn)行測(cè)試，一旦發(fā)出問題報(bào)警要進(jìn)行及時(shí)處理。

四、LNG氣化站未來發(fā)展戰(zhàn)略及其防雷重要性

(一)LNG氣化站未來發(fā)展戰(zhàn)略

(1)加強(qiáng)LNG配套設(shè)施的建設(shè)

隨著近些年我國(guó)LNG進(jìn)口量越來越大，有關(guān)LNG處理的相應(yīng)配套設(shè)施也要不斷加強(qiáng)。我國(guó)具有比較長(zhǎng)的海岸線，可以充分借用此方面優(yōu)勢(shì)建立起相應(yīng)的LNG接收站，確保LNG的進(jìn)口量以及儲(chǔ)備量，并且也需要結(jié)合管網(wǎng)的分布情況對(duì)于LNG氣化站實(shí)施合理建設(shè)?，F(xiàn)階段還有很多區(qū)域沒有使用天然氣，所以對(duì)于天然氣使用設(shè)施也要統(tǒng)一進(jìn)行更換，推動(dòng)天然氣的普及。

(2)加強(qiáng)下游市場(chǎng)的多元化建設(shè)

相對(duì)傳統(tǒng)能源來說，LNG具有安全可靠、清潔環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用在很多行業(yè)。例如LNG汽車技術(shù)已經(jīng)比較成熟，雖然前期的購(gòu)車成本相對(duì)較高，但是整體使用成本較低。另外，LNG也可以應(yīng)用在船舶、建筑空調(diào)、冷凍食品等方面。所以積極開發(fā)LNG的利用空間，加強(qiáng)LNG多元化市場(chǎng)建設(shè)也是推動(dòng)其發(fā)展的關(guān)鍵。

(3)對(duì)于進(jìn)口LNG價(jià)格進(jìn)行有效控制

由于現(xiàn)階段我國(guó)天然氣價(jià)格相對(duì)于進(jìn)口LNG價(jià)格來說較低，這就造成了從事LNG進(jìn)口以及銷售的企業(yè)長(zhǎng)期處在虧損狀態(tài)，不利于LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展。所以，在當(dāng)下國(guó)際LNG產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展過程中要加強(qiáng)和LNG生產(chǎn)國(guó)的合作，積極參與到LNG生產(chǎn)項(xiàng)目中來，通過長(zhǎng)期的合作來降低LNG的進(jìn)口價(jià)格，同時(shí)也要充分考慮天然氣的實(shí)際生產(chǎn)成本，對(duì)其進(jìn)行合理定價(jià)。

(二)防感應(yīng)雷重要性及SPD防雷

(1)防感應(yīng)雷的重要性

所謂的感應(yīng)雷主要指由于雷云的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等作用，使地面金屬導(dǎo)體如電子設(shè)備、構(gòu)件、管道上聚集大量電荷而導(dǎo)致的危害后果，可以分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷?，F(xiàn)在一般建筑物的防雷設(shè)備只能防止直擊雷，保護(hù)建筑物不受損失，而不能防止感應(yīng)雷對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、通汛系統(tǒng)、中央控制設(shè)備和石油化工管道等設(shè)施的危害。例如14年黃陂湖北省天然氣防感應(yīng)雷和其邊上西氣東輸?shù)牟坏?公里范圍內(nèi)的場(chǎng)站有較大差距，從而造成全站所有儀器儀表壞掉，造成了非常大的經(jīng)濟(jì)損失，所以需要對(duì)于感應(yīng)雷進(jìn)行必要的防范。

(2)SPD防雷

浪涌保護(hù)器(SPD)是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，現(xiàn)代高壓浪涌保護(hù)器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。其基本原理在于：浪涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。

五、結(jié)束語

本文主要介紹了LNG氣化站爆炸危險(xiǎn)區(qū)域防雷方面的內(nèi)容，提出了相應(yīng)的防雷方案，同時(shí)對(duì)于LNG氣化站未來發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。通過本文的介紹能夠?qū)ξ覈?guó)LNG的發(fā)展起到一定參考作用。