液化石油氣儲配站生產區內的建、構筑物的防雷等級確定為二級,雷電易引起儲配站可燃氣爆炸并對建筑物造成損害,因此要采取有效措施進行防雷。通常采用的方式有以下幾種:
一是采用避雷針或間距不大于6-10米的屋面避雷網作接閃器。
二是液化石油氣貯罐或設備上的放散管,要在放散口或其附近裝設避雷針保護,避雷針針尖高出管口3米,管口上方1米內屬于保護范圍。
三是為防止感應雷擊,室內所有金屬物(包括設備、金屬管道、金屬構架)均應與接地裝置相連。引入室內的架空金屬管道,在入戶處應和接地裝置相連,距建筑物的第一個支架處也應接地,沖擊接地電阻應小于10Ω。
四是液化石油氣貯罐壁厚度遠大于5毫米時,可不裝接閃器,而用罐體本身做引線與接地裝置相連接,其接地點不應少于兩處;容積大于100立方米的貯罐接地點不應少于4處,其沖擊接地電阻不應大于10Ω。
油罐的雷電防護在石化行業中至關重要,幾十年來人們做了大量的工作,但由于科學發展階段不同,防雷技術水平也不同,因此油罐遭受雷擊的現象目前仍然存在。
雷電的防護系統包括外部防雷保護系統即接閃器、引下線和接地體等,內部防雷保護系統即等電位聯結的防雷電電磁脈沖的各項措施。幾十年來,常規的防雷方法有避雷針法(避雷帶、避雷網、架空避雷線)、法拉第籠式法、滾球防雷保護法、E.F避雷保護系統、避雷器法、人工影響雷電防雷法和消雷器防雷法。
油罐雷電防護的基本原則一般有以下幾點:第一,提供一種能使雷電放電電流進入大地或離開大地,而不造成破壞或損失的手段;第二,油罐的通孔必須封閉住,或必須加阻火器;第三,在可燃蒸氣可能逸出或聚集的地方避免金屬導體之間存在火花間隙;第四,結構及所有附件必須維護好,使其保持良好的工作狀態。現根據國內外有關資料,介紹一下有關油罐雷電防護系統的要求。
一、油罐的雷電防護
設計一個油罐雷電防護系統的最佳時間是油罐規劃階段;安裝雷電防護系統的最佳時間是油罐建造期間。油罐避雷裝置的安裝位置必須仔細考慮,要考慮到所有能夠產生放電的部分和區域。避雷針最好直接安裝于易遭雷擊的那一部分結構的上面,并構成直接通向大地的通路,而不要試圖把放電電流引向不易受雷擊的部分,避雷針的高度必須超過油罐一定高,以避免由于電弧造成的火災。
對于屬于第一類防雷構筑物的油罐,應設置獨立避雷針,其保護范圍按敞開面向外水平距離20m、高3m進行計算,獨立避雷針距開敞面不小于23m,沖擊接地電阻不大于10Ω。
對于屬于第二類防雷構筑物的油罐,即罐頂鋼板厚度大于等于4mm的油罐,可在罐頂直接安裝避雷針,但避雷針與呼吸閥的水平距離不得小于3m,保護范圍高出呼吸閥不得小于2m,沖擊接地電阻小于等于10Ω,罐上接地點不少于2處,兩接地點間距不宜長于24m。
對于屬于第三類防雷構筑物的油罐,即壁厚大于等于4mm的油罐,可以不裝避雷針,只采取接地措施,其沖擊接地電阻不大于10Ω。
對于5000m3以上的油罐,其避雷針與呼吸閥的水平距離以及針尖高出呼吸閥的高度都不應小于5m。另外,同時要考慮雷擊針頂燒熔針頂時金屬熔渣的飛濺。金屬油罐必須作環型防雷接地,其接地點不應少于2處,接地點之間的弧形距離不大于30m,接地體距罐壁的距離應大于3m。
浮頂金屬油罐可不裝設防直擊雷設備,但必須用2根截面積不小于25mm2的軟銅較線將浮船與罐體作電氣連接,其連接點不應少于2處,且連接點沿油罐周長的間距應不大于30mm。浮頂油罐的密封結構宜采用耐油導靜電材料制品。
非金屬油罐應裝設獨立避雷針,或者采用多層屏蔽防雷技術。非金屬油罐必須裝設阻火器和呼吸閥,油罐的阻火器、呼吸閥、量油孔、入孔、透光孔、法蘭等金屬附件須嚴密并接地。
對于埋地式油罐,入土深度超過0.5m,可不裝設防雷設施,但如有呼吸閥引出地面,在呼吸閥處需作局部防雷處理。
人工洞石油庫防雷可采取防止高電位引入洞內的措施:第一,進入洞內的金屬管線從洞口算起,當其洞外埋地長度超過50m,可不設接地裝置,當其洞外不埋地或埋地長度不足50m時,應在洞外作2處接地,接地點的間距不應大于100m,接地電阻不宜大于20Ω;第二,電氣和通信線路應采用鎧裝電纜埋地引入洞內,若由架空線路轉換為電纜埋地引入洞內時,由洞口至轉換處的距離不應小于50m,電纜與架空線路的連接處,應裝設低壓閥型避雷器,避雷器、電纜外皮、瓷瓶鐵腳應作電氣連接并接地,洞口的電纜外皮必須與油罐、管線的接地裝置連接,接地電阻不宜大于10Ω。
正確的接地連接對保證雷電防護系統的功能至關重要。避雷針與引下線之間的連接應采用焊接,所使用的緊固件均應該使用鍍制品,當沒有鍍鋅的地腳螺栓時應該采用防腐措施。引下線應該用鍍鋅鋼較線,鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼制成。若采用多根引下線時,宜在各引下線距地面1.5~1.8m處設置斷接卡,在斷接卡這段長度不小于20mm的上下引線上最好焊接上40mm×40mm鍍鋅扁鋼,這就可以用2個以上直徑為12~14mm鍍鋅螺栓再配用鍍鋅墊圈緊密疊接,使之更可靠。引下線在露出地面約0.2m這段應該用硬管加以保護。獨立避雷針的接地裝置與接地網的地中距離不應小于3m。避雷針及其接地裝置應采取自下而上的施工程序,首先安裝集中接地裝置,后安裝引下線,最后安裝接閃器。接閃器、引下線、人工接地極材料及規格見表1、表2和表3所示。
避雷針的保護范圍要按照國際GB50057-94《建筑物防雷設計規范》附錄中"滾球法確定接閃器的保護范圍"進行計算。原國標的幾何法計算保護范圍的方法已廢棄,因為從擊距理論觀點看,對較高的避雷針,用幾何法確定的保護范圍風險較大。
二、防雷裝置安全檢測
如何能夠保證油罐的防雷裝置在防止雷擊事故中起到應有的作用,是一個十分重要的問題,而要做到這一點,關鍵是對防雷裝置進行安全檢測,及時發現問題,及時整改。
油罐防雷裝置安全檢測應包括以下內容:
接地電阻應符合要求;接地電阻的測量方法應該用專用接地沖擊電阻測試儀進行測量;接閃器與引下線應采用焊接法連接;引下線的材料與尺寸應滿足規定要求;獨立避雷針與接地裝置與被保護物間的距離應符合要求;浮頂罐軟銅鉸線連接應滿足要求;油罐的出入口對各測控裝置的孔洞要嚴密密封;呼吸閥阻火器性能要可靠;進入油罐的測控設備的電線電纜應符合防雷有關要求;斷接卡應該無銹蝕;油罐與管道間應有良好的電氣接觸;避雷系統應完好;無松動的接頭;下行導體和接地體完好無損;所有導體與系統組件應安裝牢固;有無防止機械損傷的措施;油罐上如有增添或更換的部分,該部分應在保護范圍之內。
三、防雷裝置安全檢測應注意的幾個問題
國際上有很多專門的防雷規范,如英國BS6651∶1990《建筑物的雷電防護》、美國防火協會(NFPA)80(1992年版)《雷電防護規程》、日本JISA4201-1992《建筑物等的避雷設備避雷針》、國際電工委員會IEC1024-1∶1990《建筑物的雷電防護,第一部分總則》,以及我國的GB50057-94《建筑物防雷設計規范》、GB50169-92《電氣裝置安裝工程·接地裝置施工及驗收規范》等。從這些內容來看,我國的標準與國外和國際標準在概念和技術內容上存在許多不一致的地方,而且我國的各種標準之間也有些不一致之處。在具體操作時應以現行標準為依據,從安全角度出發,從嚴要求。
有關接地裝置的接地電阻有多種提法,如接地電阻、工頻接地電阻、沖擊接地電阻、沖擊阻抗和等效接地電阻等。接地電阻是泛指各種電氣接地裝置,工頻接地電阻按通過接地體流入地中工頻電流求得;沖擊接地電阻按通過接地流入地中沖擊電流求得,所以油罐防雷接地電阻應該是沖擊接地電阻。
目前市場上經銷沖擊接地電阻測試儀,但該測試儀測試的結果大于用工頻法測試的結果,這是因為雷電流使大地土壤產生火花效應,而火花效應使大地流散電阻下降,沖擊接地電阻測試儀所產生的沖擊電壓遠遠小于雷電沖擊電壓。在測量過程產生的高頻電流有趨膚效應,而且接地體有電感,所以接地體表現出來的不是純電阻,而是阻抗,因此出現沖擊電阻大于工頻電阻。所以建議測量防雷接地體接地電阻有采用沖擊電阻測試儀,而選用專用接地電阻測量儀,所測結果除以系數則成為沖擊電阻值。
防雷設計工作離不開計算,但從安全角度出發,判定一套防雷裝置是否合格,不能僅依據設計和計算,而應以檢測結果為準。
斷接卡連接處最易生銹,造成引下線與接地裝置開路。因此在檢測過程中應對此處仔細檢查。
測量中如發現接地電阻值超標,不應該用氯化鈉做降阻劑降低土壤電阻率,而應該采用"化學降阻劑"或石墨粉作降阻劑。
測量接地電阻的測量儀在檢測前必須進行校準,方可進行現場檢測。
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