關于山地油庫防爆電氣設備接地安全的討論

文/劉守家楊建飛

油庫是存放石油產品的區域，石油產品屬于易燃易爆物品。防爆電氣設備是油庫所有設備重要的組成部分，其有著施工要求高、技術性強、專業性強等特點，其中防爆電氣設備的接地是非常重要的。建設在山地的油庫由于其海拔高，雷擊概率增加，土壤結構復雜，土壤電阻率高，導致接地電阻值升高，直接影響著設備防雷接地以及人身的安全。所以山地油庫的防爆電氣設備接地必須嚴格重視，不能疏漏，所以如何通過合理的方式方法，有效降低山地油庫接地網、接地極的接地電阻尤為重要。多起油庫火災、爆炸事故的發生，讓人們悲痛的同時，也將油庫的安全開始越來越重視起來。油庫中非常重要的防爆電氣設備，不論是在安裝施工、維護檢查或者運行管理哪個方面出現問題，都很有可能會造成安全事故。其中防爆電氣的接地問題，是最普遍也是最容易被忽略的問題，其嚴重時不僅會產生火花，還會發生觸電，危及人的生命。山地油庫由于存在雷擊概率大、濕度下降快、土壤電阻率高等的原因，接地問題更應得到重視。下面以山地油庫為例，具體探討山地油庫防爆電氣設備接地存在的問題和如何控制以及降低電氣設備的接地電阻值。

一、防爆電氣設備的接地

防爆設備外殼均應可靠接地，設備殼內接地連至配電室，外殼重復接地，增加了安全系數。油庫屬于爆炸危險環境，其接地要求如下：油庫0區、1區、2區的所有電氣設備的金屬外殼、金屬構架、金屬穿線管、電纜保護管、電纜的金屬護套等非帶電的裸露金屬部分均應可靠接地或接零。對防爆電氣設備進行良好的接地，是為了保證發生設備外殼與大地等電位，使之電位差趨近于零，這樣當人體觸及帶電體時，接地電阻小于4Ω，而人體電阻一般在2000Ω，經過人體的電流很小，絕大部分經過接地系統進入大地，保護了人員安全。

二、接地問題的危害

油庫防爆電氣設計中，防雷接地的設計安裝非常重要，關乎油庫的整體安全，隨著油庫建設以及發展，防爆電氣設備由于接地不完善引起的安全事故層出不窮，在我國由于電氣事故的總次數中，由于雷擊或接地不好引起的占1/3，尤其在雷電頻繁地區、土壤電阻率高地區以及土地結構復雜的山地地區，接地事故率更高，隨之帶來的是更大財產及人員損失。

1.雷電的危害。雷電的速度很快，電流變化劇烈，雷電的放電時間約為000015至0.0001秒，雷電流的最大值可達200至300千安，雷云一次放電所消耗的電能平均約為3000度。所以在雷擊的時候會引起熱、機械、電磁效應，因此會造成人畜傷亡、建筑物、地面設備等火災或者遭到嚴重破壞。

2.設備漏電的危害。設備漏電是電氣設備的絕緣由于老化、破損等原因，導致帶電體對設備外殼的放電或碰觸，電氣設備外殼會帶有電壓。如果此時人體接觸設備外殼，會因為外殼與地之間的電位差，將電流通過人體泄放到大地，導致人體觸電，電氣設備漏電也有可能產生火花引發火災等安全事故的發生。

三、山地油庫現狀

山地油庫由于地理位置特殊，由于地處位置較高，土地內水分下降很快，而且多為巖石或沙石地質，導致其土壤電阻率過高（5000Ω·m≤電阻率≤20000Ω·m），根據對山地油庫實地勘察測量，分析以下幾種原因：1.有植被的區域，上層（1M以上）有土壤以及沙石覆蓋，但是在向下發現巖石層占絕大部分，導致土壤電阻率相對較高，加水后可短時間降低接地電阻，但是由于油庫處于山地，水分流失很快。2.石頭較多區域，因為常年風吹日曬，導致風化以及水土流失，此區域以沙石為主，少見泥土，由于是沙石區域，沙石顆粒空隙也相對增大，土壤電阻率很高。3.泥土區域，土壤電阻率比較正常，但是變化幅度較大（700Ω·m≤電阻率≤3000Ω·m），由于油庫處于山地，保水性極差，水分流失很快，加水后可短時間降低接地電阻，但并非長久之計。

四、降低山地油庫接地電阻值的方法

1.土壤替代法：將黏土、黑土等這類電阻系數低的土替換在以接地體為圓心，半徑為一米到兩米范圍內原來的土，不僅如此，近地面側不小于接地極長三分之一區域內的土也要換掉。通過上面這種換土法，我們可以將原來的接地電阻降低40%左右。這種方法如果實施在巖石層區域，會保持很長時間，如果在石子間空隙較大的區域會由于雨水以及自身的沉降變得越來越稀薄，這種方法也存在施工強度大，施工周期長的問題。2.加食鹽法：通過電氣設備以及建筑物接地點周圍的土壤中加入一些食鹽、炭末、焦灰等，食鹽因為價格合理，受周圍環境影響較小，而且效果也是相對好的。準備好食鹽后，在每個接地體的附近挖一個坑，這個坑的直徑不低于50cm，不高于100cm，挖好坑后，就將食鹽分層灑在坑內，而且每層食鹽鋪放的厚度在1cm左右，鹽必須都浸入水，這種方法比第一種方法效果要好很多，可將電阻率降低50%左右。將食鹽鋪好之后，再加入一些木炭，木炭不易腐蝕，發揮作用的時間也比較長。值得一提的是，這種方法比較適用于扁狀及圓狀這類平行的接地體，而且這個方法對土壤含鹽量較大的起到的效果并不明顯，還會使接地體快速地被腐蝕。同時，也會應為隨著時間的流逝，鹽分也會逐漸流逝，這樣電阻率又會慢慢地上升，需要兩年進行一次重新處理。3.外引接地法：需要降低電阻的區域與該區域以外的接地電阻率較低的其他接地網區域，通過敷設接地排，連接至本區域的接地網，從而降低本區域內接地電阻值的方法。

這種方式的注意事項：

1）不能靠近路邊或者人經常行走的地方，或建立警示標志以及防護欄，以免行人被觸電；

2）跨過馬路時外引線的埋深應不低于0.8m。

3）采用外延接地的方法來降低接地電阻是比較可行的，也是比較有效的，但是應該考慮雷電沖擊電流以及外引距離，如果雷電沖擊電流的頻率較高，還應對外延接地體的電感、電容效應等問題進行分析，對沖擊接地電阻與工頻接地電阻進行換算，得到具體的外延長度。我國現行標準雷電壓沖擊波頭時間1.2us容許偏差30%，可用下式估算最大外延長度

式中ρ—地電率，Ω·m

εr—地的相對介電常數，一般地區，εr=9

0.0088 —用于波頭時間1.2us

由于接地極存在有效泄流長度，因此可以根據雷電流的沖擊特性，計算水平射線有效泄流長度L≤2ρ0.5(ρ為地網所處的土壤電阻率)，確定單根外延射線長度可外延的距離。

外延長度超過最大引接長度后，采用的外引接地對降低沖擊接地的效果很小。如果外引得當，采用這種方法可以減低電阻值70%左右。

4）炭質纖維法：就是在接地極上下功夫。可以通過加入一些炭質纖維到水泥中以此來作為接地極，這種方法往往在防雷接地裝置中使用，可以使電阻率降低到原來的7/10左右，以此來看效果還可以。如果用作接地極的水泥土中再埋入針狀接地極，這會使降低電阻值的效果更突出。

5）降阻劑法：使用降阻劑也是目前防雷施工以及后期降阻比較廣泛的方法，具有良好的消除接觸電阻、降低土壤電阻率、增大接地體有效橫截面的作用，操作時去除接地體周圍的土壤，挖1.5米左右的深坑，一層降阻劑一層土添加，包裹厚度要求大于40cm，然后加入清水充分攪拌，待其安全聚合后形成有彈性的凝膠體，填入細土覆蓋夯實。降阻劑在凝固前為有彈性的凝膠體可塑性極好。能與巖石面緊密的接觸，加大了接觸面積，有效降低接觸電阻，使用降阻劑因為材料不會隨著時間的推移及環境的變化而流失，可以使用很久，比較穩定。采用這種方法可以減低電阻值60%左右。

6）就是鉆孔深埋法：這個方法在國內外都廣泛被使用，最多用在防雷設備設施附近位置極小，或者接地極在建筑物下端等場合。因為這些地方人口流動大，擁擠狹小，用以上的幾種方法都不容易找到設接地極的地方，而且我們也不能確定安全距離。

當我們在采用鉆孔深埋法時，施工可用鉆機來打孔，插入直徑大于20mm小于70mm的圓鋼管，并倒入一些泥漿。按照這個方法進行很多個打孔和倒漿的操作，然后將它們并聯。如此操作后接地電阻值非常穩定，由于埋設較深，所以威脅人員安全較小，效果顯著，也是未來降低接地電阻方法發展的趨勢，采用這種方法可以減低電阻值60%左右。通過以上介紹的六種方法的分析后可得結果:根據山地油庫現有條件，外引接地法降低接地電阻值的效果最好，但外引長度有所限制。其次加入降阻劑和鉆孔法是既簡單又有效降低接地電阻值的方法。

五、結語

防暴電氣設備接地安全是油庫安全生產運行過程中非常重要的措施和技術要求。通過對山地油庫降低接地電阻工作的實施及論證，可直接應用于其他建設在山地或接地電阻值較高的油庫中，為各地區油庫的安全運行起到借鑒作用。

引用出處

[1]GB50169—2006《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》

[2]SHT3081-2019《石油化工儀表接地設計規范》

[3]GB50058-2014《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》

[4]MH/T6033-2004《民用航空油庫爆炸和火災危險場所電氣安全規程》

[5]GB 50601-2010《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》