某國際火力發(fā)電工程燃油罐防雷設(shè)計探討

宮厚良，閆琰

（國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095）

某國際火力發(fā)電工程燃油罐防雷設(shè)計探討

宮厚良，閆琰

（國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095）

依托某國外火力發(fā)電工程，通過對比國內(nèi)GB規(guī)范和美國NFPA規(guī)范在火電廠燃油區(qū)域直擊雷防護方面設(shè)計標準的差異，提出了該國外發(fā)電工程燃油罐宜采用直擊雷防護設(shè)計流程，建議應根據(jù)油和罐體的特征進行具體分析，確定采用何種防雷措施。

直擊雷防護；燃油灌；滾球法；折線法；NFPA

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

1 引言

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

國內(nèi)的設(shè)計院在承擔國外發(fā)電工程設(shè)計工作過程中，一定要考慮采用哪種設(shè)計標準的問題。比較而言，國內(nèi)電力設(shè)計規(guī)范相對比較完善，設(shè)計院運用起來也較熟悉，但國外工程的業(yè)主、業(yè)主工程師等方面對我國的國標GB及行業(yè)標準DL往往并不認可，這就需要我們采用通用性強的國際設(shè)計標準。

本文將依托某國外工程，探討國際標準和國內(nèi)標準在燃油區(qū)域直擊雷防護方面設(shè)計的差異，最后提出了國外工程防雷設(shè)計的一些想法和思路。

2 國內(nèi)火電工程燃油區(qū)域直擊雷防護設(shè)計標準

國內(nèi)火力發(fā)電廠防雷設(shè)計普遍遵循的標準是GB/T 50064—2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(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、易燃材料倉庫”應做直擊雷保護，該條文明確了直擊雷保護的措施是采用獨立避雷針來保護；保護計算方法為折線法（參見該規(guī)范第5.2條）。

對于有火災爆炸危險的油系統(tǒng)，設(shè)計需要遵照標準GB 50229—2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》，其6.3.14條中對油系統(tǒng)的防雷設(shè)計也有明確表述，規(guī)定油系統(tǒng)的防雷設(shè)施應符合國家標準GB 50074《石油庫設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定[2]。

在GB50074《石油庫設(shè)計規(guī)范》第14.2條[3]中，對燃油區(qū)域的防雷進行了更加詳細的規(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，易燃油是閃點低于或等于45℃的油；另一類是可燃油設(shè)施，可燃油是閃點高于45℃的油。

該規(guī)范對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，不應裝設(shè)避雷針。鋁頂板厚度小于4mm的鋼油罐，應裝設(shè)避雷針（網(wǎng)）。避雷針（網(wǎng)）應保護整個油罐”。

該規(guī)范對不應做直擊雷保護的類型也做了明確規(guī)定：“浮頂油罐或內(nèi)浮頂油罐不應裝設(shè)避雷針，但應將浮頂與罐體用2根導線做電氣連接。”“14.2.4儲存可燃油品的鋼油罐，不應裝設(shè)避雷針（線），但必須做防雷接地?！钡?guī)范并未對應采用何種防雷計算方法做出規(guī)定。

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

3 國際在燃油區(qū)域直擊雷防護方面的相關(guān)設(shè)計標準

本工程由于涉及消防的標準需采用NFPA標準，本文著重探討一下NFPA780《StandardfortheInstallationofLightning ProtectionSystem》對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：

3.1 按照燃油的閃點將油區(qū)分為兩種

易燃油——閃點低壓37.8℃的油

可燃油——閃點等于或高于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，易燃氣體就能從油中揮發(fā)出來，這種情況下，才需要做直擊雷保護。需要注意兩個條件，一是常溫常壓下易揮發(fā)，二是可燃氣體有與空氣接觸的可能，若是燃油儲存在密閉容器內(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。

對油罐的防護，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，具體的細則詳見此規(guī)程。

浮動頂?shù)挠凸蓿刹蛔鲋睋衾妆Ｗo，具體的細則詳見此規(guī)程。非金屬頂?shù)挠凸?，做直擊雷保護，具體的細則可詳見此規(guī)程。

3.2 保護方法

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和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》和GB50074《石油庫設(shè)計規(guī)范》中對鋼制燃油罐的防雷保護措施及方法，以及美國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措施及方法對比

由此可見，采用不同標準，得到的結(jié)果差異很大。

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

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

圖1 防雷設(shè)計流程圖

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

4 工程實例

某國際火力發(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火系統(tǒng)，不設(shè)油系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)為啟動鍋爐提供燃料的儲存和供應。啟動鍋爐啟動階段采用輕柴油，正常運行時采用重油。

油的特質(zhì)：輕柴油閃點55℃，重柴油閃點66℃。

油罐：采用鋼制固定頂油罐，罐壁厚5mm，罐頂厚6mm。

若采用國家標準GB/T50064的方法進行設(shè)計，設(shè)計結(jié)果如圖2所示，為保護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、施工安裝及運輸費用，約需人民幣18萬元。

圖2 防雷保護范圍平面示意圖

若防雷采用NFPA標準設(shè)計，油罐無需做直擊雷保護，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，我們的設(shè)計最終得到了國外業(yè)主方和監(jiān)理方的認可。

5 結(jié)語

作為1個電氣工程技術(shù)工作者，在進行油罐防雷設(shè)計時應多方面參考規(guī)程，根據(jù)油和罐體的特征，進行具體分析區(qū)別對待，防雷做到有理有據(jù)，科學合理。在做國際項目火力發(fā)電廠油罐防雷設(shè)計時，工程技術(shù)人員應當熟悉和遵循國際標準，可借鑒NFPA780標準來設(shè)計，不失為一個好的選擇。

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

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

【3】GB 50074—2002石油庫設(shè)計規(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)計與研究，（電子信箱）gonghouliang@snpdri.com。