陈孟波
宁波华中工程设计有限公司 浙江 315012
摘要：随着国内经济的持续增长，国民生活水平的不断提升，我国对于天然气能源的需求逐渐增大。液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，主要成分是甲烷，还有少量乙烷和丙烷。LNG是世界能源结构中的重要组成部分，不仅储量丰富，而且还被公认为地球上最干净的化石能源。防雷接地设计对于LNG气化站的安全运行起到了至关重要前的作用。本文以君禾泵业股份有限公司20立方LNG气化站的防雷防静电接地设计为例，简单阐述LNG气化站中防雷接地设计的常规做法。
关键词：LNG；防雷；接地；接闪器；接地电阻
引言
雷电是一种自然现象，对建筑物和设备设施的都会造成较大损坏，有时甚至会危及人们生命和财产安全。天然气作为一种环保、高效的绿色能源，大力发展LNG，对于优化能源结构、推进节能减排、促进社会可持续发展都具有重大意义。LNG气化站由于工作介质具有易燃、易爆等特性和周围环境的复杂性，一旦发送雷击事故，将会造成设备损坏、停产，甚至人员伤亡。因此，合理的防雷接地设计对于LNG气化站的安全运行具有非常重要的作用。本文以君禾泵业股份有限公司20立方LNG气化站为例，简要介绍LNG气化站的防雷接地设计方案，供大家交流与探讨。
一、工程概况
君禾泵业股份有限公司20立方LNG气化站位于浙江省宁波市奉化区君禾智能产业园，该气化站项目占地面积536.8平方米。宁波市气象条件：最热月14时平均温度约为32℃，年平均雷暴日数为40日/年。
LNG气化站由值班室、LNG储罐区、LNG一体撬（气化、调压、计量、加臭一体撬）、卸车口、集中放散口组成。
低压配电系统采用三相五线制，TN-S系统。电源电压等级为380/220V。值班室照明、插座用电采用三级负荷。进线电源由用户提供，引自厂内就近低压配电回路，室外电源电缆采用铠装电缆埋地敷设，埋地深度为不小于0.7m，在穿过道路、场地和与其它管线交叉时穿热镀锌钢管保护进行敷设。
二、防雷设计
1.建筑物防雷类别的划分
根据建（构）筑物的重要性、使用性质、雷击后果的严重性以及遭受雷击的概率大小等因素综合考虑，《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）将建（构）筑物划分为第一、二、三类防雷建筑物三类不同的防雷类别，各防雷类别具有不同的雷电防护要求与措施。LNG气化站LNG储罐区、LNG一体撬、卸车口、放散管等工艺生产区域为2区爆炸危险环境，按第二类防雷建筑物设防；值班室为正常环境，按第三类防雷建筑物设防。
2.防雷装置
防雷装置用于减少闪击建（构）筑物上或其附近所造成的物质性损耗和人身伤亡，由外部防雷装置与内部防雷装置组成。外部防雷装置由接闪器、引下线、接地装置组成，内部防雷装置由防雷等电位联结和与外部防雷装置的间隔距离组成。
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3.LNG储罐防雷
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）条文4.3.10规定，有爆炸危险的露天钢质封闭气罐，当其高度小于或等于60m、罐顶壁厚不小于4mm时，或当其高度大于60m、罐顶壁厚和侧壁壁厚均不小于4mm时，可不装设接闪器，但应接地，且接地点不应少于2处，两接地点间距离不宜大于30m。本项目LNG储罐满足这一要求，故利用LNG储罐自身做接闪器，并采用不少于两处接地方式，实现可靠接地要求。
4.LNG放散管防雷
LNG储罐西侧有一LNG集中放散管，高出地面10米，装有阻火器，故LNG放散管可不装设接闪器，但需可靠接地。
5.LNG一体撬防雷
本项目LNG一体撬气化器（高度2.8m）壁厚小于4mm，故利用第二类防雷建筑物滚球半径45m计算，装设高于地面8m的独立接闪杆一根，可保护LNG一体撬及卸车口设备。独立接闪杆利用自身基础以及人工接地装置接地，采用独立接地，常年实测电阻要求不大于10欧姆。独立接闪杆与被保护物之间有不小于5m的距离，以免雷击避雷针时出现反击。无论地上地下，各工艺设备、管线电缆等，与独立接闪杆接地装置距离要求不小于3m。
6.值班室防雷
值班室按第三类防雷建筑物设防，在屋顶设置避雷带，形成不大于20m×20m或24m×16m的避雷网格。避雷带与避雷带支架均采用?12热镀锌圆钢，支架间距1m，拐角处0.5m，高度0.15m。防雷接地引下线采用柱内两根≥?16或四根≥?12对角钢筋，引下线间距不大于25m，不少于两处。避雷带和主钢筋可靠焊接，柱筋上端与避雷带可靠焊接，下端通过-40×4热镀锌扁钢与接地网可靠焊接。
7.气化站路灯防雷
室外路灯利用其金属灯杆作接闪器。接地电阻要求不大于10欧姆。
三、接地设计
本项目气化站接地采用人工接地体，保护接地与防雷防静电接地共用接地装置。除独立接闪杆、路灯接地电阻要求10欧姆外，接地电阻要求不大于4欧姆，若达不到要求，须增加接地极数量。水平接地带采用-40×4热镀锌扁钢，埋深地面下0.8m。人工接地极采用∠50×5mm、L=2500mm热镀锌角钢，接地体之间距离一般为不小于5m，受场地限制时可适当减小，但一般不小于接地体长度。人工接地极垂直打入地下，顶端离地面0.7m，间距5m，并与水平接地带可靠焊接。所有突出屋面的金属构件均需与屋面避雷带焊接。在卸车场地设置卸车接地柱，作为车辆临时接地用，并设置能检测跨接线及监视接地装置状态的静电接地报警器。在进入储罐区踏步附近增设防静电触摸球。具体详见图1。
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图1 防雷防静电接地平面图
四、防雷接地安全措施
1.为防止人身触电危险，本项目设专用接地保护线（PE），在值班室进行等电位联结。在局部位置增设等电位联结箱，每只等电位联结箱用两根-40×4热镀锌扁钢作为主接地，尽可能远离防雷引下线，与接地网焊接接地。其余接地保护线可采用BVR-750V黄绿双色铜芯塑料软线。
2.凡正常不带电，绝缘破坏时可能带电的电气设备的金属外壳、穿线钢管、电缆金属外皮、金属支架等均应可靠与接地系统连接。
3.进出建筑物电缆的金属外皮，保护钢管及进出建筑物的架空金属管道，在进出处均应就近与防雷接地或电气保护接地装置相连，以防雷电波侵入。
4.值班室低压总配电箱设置过电压保护器，采用T1级SPD，LiD100/4P。参数：Ilimp≥12.5kA，Up≤2.5kV。
5.法兰阀门连接处若接触电阻大于0.03欧姆时，要用截面大于6平方毫米的金属丝跨接。
6.接地所用扁钢，角钢及其他金属部件均须热镀锌，焊点用玻璃布加涂沥青油二度缠包。
7.人员出入口及人行道下接地带上敷设50mm厚沥青层，其宽度应超过接地体2m，做好防跨步电压措施。
结语
综上所述，LNG气化站的运行环境一般处于雷电高风险环境下，为了确保气化站的安全运行，需要采取有效的雷电防护措施。我们在进行防雷接地设计时，需要结合LNG气化站设备设施、当地气象环境、雷电活动规律等实际情况，合理地确定防雷接地的形式，并且科学地布置。
参考文献：
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