王 敏， 孔尚成

(青海省雷電災(zāi)害防御中心，西寧 81000)

湟中甘河工業(yè)園區(qū)聚氯乙烯一體化項(xiàng)目防雷措施要點(diǎn)分析

王 敏， 孔尚成

(青海省雷電災(zāi)害防御中心，西寧 81000)

青海湟中甘河工業(yè)園區(qū)青海鹽湖海納化工有限公司聚氯乙烯一體化項(xiàng)目為工業(yè)性建筑，分析項(xiàng)目中各生產(chǎn)環(huán)節(jié)及產(chǎn)品涉及單體根據(jù)特性采取不同類別的防雷措施，尤其重點(diǎn)分析了110 kV以上變電站的防雷措施。

聚氯乙烯一體化項(xiàng)目；防雷措施；分析

0 引言

利用青海地區(qū)豐富的鹽、煤炭、石灰石等資源優(yōu)勢(shì)，采用自建電石裝置提供聚氯乙烯生產(chǎn)所需主要原料電石，采用大型密閉式電石爐生產(chǎn)電石作為生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂的原料，采用潔凈生產(chǎn)技術(shù)離子膜燒堿和聚氯乙烯、電石裝置。項(xiàng)目所在地湟中縣是我省雷暴高發(fā)地區(qū)之一，雷電對(duì)該項(xiàng)目的影響主要形式有直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波侵入、雷電電磁脈沖等。因其防雷措施不完善、接閃器保護(hù)范圍不夠、引下線電氣連通性不良、接地電阻不符合要求、設(shè)備等電位連接不合格等都會(huì)對(duì)防雷安全產(chǎn)生重大隱患，因雷擊事故造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1 概述

聚氯乙烯一體化項(xiàng)目包括VCM裝置區(qū)、S-PVC裝置區(qū)、燒堿裝置區(qū)、E-PVC裝置區(qū)，C-PVC裝置區(qū)和氫氧化鎂裝置區(qū)、變電站。該項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中涉及氯氣(CL2)、氫氣(H2)、氯化氫(HCL)、燒堿(NaHO)、乙炔(C2H2)、鹽酸、氯乙烯、氫氧化鎂等中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品。氫氣(H2)、乙炔(C2H2)為易燃易爆氣體，氯氣(CL2)、氯化氫(HCL)、燒堿(NaHO)、鹽酸為有毒強(qiáng)腐蝕性物品，氯乙烯為有毒氣體、人類致癌物。

2 防雷與接地

2.1 S-PVC裝置主要包括倉(cāng)庫(kù)、氯化反應(yīng)、干燥、包裝等單元

氯化反應(yīng)單元、干燥、包裝單元為輕度腐蝕環(huán)境，倉(cāng)庫(kù)按中度腐蝕環(huán)境設(shè)計(jì)，為丙類庫(kù)房，儲(chǔ)存物為氯化聚乙烯，為丙類固體，火災(zāi)危險(xiǎn)為23區(qū)。根據(jù)規(guī)范要求按第三類防雷建筑物設(shè)計(jì)，接地電阻不大于10 Ω(聯(lián)合接地體接地電阻不大于1 Ω)。屋面設(shè)置避雷網(wǎng)格，采用-30×5熱鍍鋅扁鋼作避雷帶，其水平支架間距不大于0.8 m，轉(zhuǎn)彎處不大于0.3 m，支架高度0.15 m。利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主鋼筋(2根大于ψ16)作為防雷引下線。利用建筑物基礎(chǔ)作為接地裝置，所有利用的鋼筋應(yīng)采用焊接。

低壓配電系統(tǒng)采用TN-S接地型式，進(jìn)入裝置電源線的PE線應(yīng)重復(fù)接地，防雷接地、保護(hù)接地、靜電接地共用接地裝置，接地電阻不大于1 Ω。所有突出屋面的金屬構(gòu)件應(yīng)與屋面避雷帶可靠連接；進(jìn)入建筑物的金屬管道、電纜橋架等與接地裝置相連接。

根據(jù)工藝專業(yè)條件，所有需作靜電接地的工藝管道，除進(jìn)裝置前應(yīng)接地外，工藝管道每隔25 m應(yīng)就近與靜電接地干線相連，管道上的法蘭與彎頭采用多股黃綠色銅芯導(dǎo)線跨接，接觸電阻不大于0.03 Ω。與電纜橋架平等敷設(shè)的工藝管道每隔20 m應(yīng)接地一次。

2.2 E-PVC裝置區(qū)包括產(chǎn)品包括單元、噴霧干燥單元、聚合單元、化學(xué)品配制單元

1)產(chǎn)品包括單元、化學(xué)品配制單元按中腐蝕環(huán)境設(shè)計(jì)，噴霧干燥單元為多粉塵輕腐蝕環(huán)境，根據(jù)規(guī)范要求按第三類防雷建筑物防雷措施設(shè)計(jì)。

2)聚合單元為爆炸危險(xiǎn)2區(qū)環(huán)境。根據(jù)規(guī)范要求按第二類防雷建筑物設(shè)計(jì)，接地電阻不大于10 Ω(聯(lián)合接地體的接地電阻不大于1 Ω)。屋面設(shè)置避雷網(wǎng)格，采用-30×5熱鍍鋅扁鋼作避雷帶，其水平支架間距不大于0.8 m，轉(zhuǎn)彎處不大于0.3 m，支架高度0.15 m。利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主鋼筋(2根大于ψ16)作為防雷引下線。利用建筑物基礎(chǔ)作為接地裝置，所有利用的鋼筋應(yīng)采用焊接。屋頂放空管采用避雷針保護(hù)到管口。

電纜保護(hù)架內(nèi)設(shè)1根通長(zhǎng)熱鍍鋅扁鋼作為輔助接地干線，橋架內(nèi)接地干線在起始端和末端均應(yīng)可靠接地。所有正常不帶電的金屬外殼及金屬構(gòu)件均應(yīng)可靠接地。對(duì)建筑物內(nèi)的PE干線、電氣裝置接地干線、裝置內(nèi)的工藝管道等金屬管道、地下金屬水管等作等電位連接。

2.3 VCM裝置區(qū)

包括含汞廢水處理、VCM罐區(qū)及庚烷罐區(qū)、VCM裝置內(nèi)管廊、VCM凈化單元、解吸氣堿洗及排放氣體排放單體、VCM壓縮單體、觸媒倉(cāng)庫(kù)單元、熱水單體、VCM精餾單體、VCM氣柜單體、乙炔干燥單元、VCM合成單元、VCM及HCL干燥單體、VCM裝置變電所和VCM回收單元。

VCM罐區(qū)、VCM凈化單體、庚烷罐區(qū)為氣體爆炸危險(xiǎn)環(huán)境2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物為氯乙烯CH2=CHCL，級(jí)別為ⅡA，溫度級(jí)別為T(mén)2。庚烷罐區(qū)爆炸危險(xiǎn)混合物為庚烷C7H16，級(jí)別為ⅡA，溫度級(jí)別為T(mén)3。VCM合成單體為5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別為甲類，有爆炸危險(xiǎn)，耐火等級(jí)為二級(jí)。本單體屬爆炸危險(xiǎn)2區(qū)環(huán)境，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為乙炔(少量)、氯乙烯(CH2=CHCL)、氫氣(少量)、級(jí)別為ⅡC，溫度組別為T(mén)2。

解吸氣堿洗及排放氣排放單體為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別為甲類。本單體為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為氯乙烯氣體、氫氣，最高級(jí)別為ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

VCM壓縮單體為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別為甲類，耐火等級(jí)為二級(jí)，設(shè)有機(jī)械通風(fēng)，通風(fēng)良好。本單體為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為氯乙烯、乙炔、氫氣，最高級(jí)別ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

VCM精餾單體為3層敞開(kāi)式鋼結(jié)構(gòu)廠房，生產(chǎn)類別為甲類。本單體為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為氯乙烯(CH2=CHL)、少量乙炔、少量氫氣、級(jí)別ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

VCM氣柜單體為露天布置，生產(chǎn)類別為甲類，為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合介質(zhì)為氯乙烯(CH2=CHL)，級(jí)別為為ⅡA，溫度級(jí)別為T(mén)2。

乙炔干燥單元為3層敞開(kāi)式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房，生產(chǎn)類別為甲類，為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為乙炔，級(jí)別為ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

VCM合成單體為2層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)類別甲類。耐火等級(jí)為二級(jí)。本單體為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為乙炔、氯乙烯、庚烷，級(jí)別為ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

HCL干燥單體為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為氯乙烯、少量乙炔、少量氫氣，級(jí)別為ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

VCM回收單元為氣體爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸混合性介質(zhì)為氯乙烯，級(jí)別為ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)2。

以上單體根據(jù)規(guī)范要求按第二類防雷建筑物防雷措施設(shè)計(jì)，防雷接地與保護(hù)接地、設(shè)備接地共用接地裝置，要求接地電阻不大于1.0 Ω。VCM球罐為鋼質(zhì)材料，壁厚大于4 mm，可利用球罐體作為防雷接閃器處引下線，利用設(shè)備基礎(chǔ)作為接地裝置，球罐與基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋可靠連接。VCM球罐頂部入空管為常壓排放、事故時(shí)排放，采用避防雷針保護(hù)，避雷針與球罐本體可靠連接。至設(shè)備的接地線采用50×5的熱鍍鋅扁鋼，至設(shè)備基礎(chǔ)邊伸出地面0.3 m，再用16 mm2多股銅芯絕緣線與設(shè)備接地板連接，該銅線兩端均通過(guò)鍍錫銅接頭涂導(dǎo)電膏分別與扁鋼和設(shè)備接地板連接。所有鋼結(jié)構(gòu)的鋼梁、鋼平臺(tái)、鋼設(shè)備基礎(chǔ)、鋼欄桿、鋼結(jié)構(gòu)管架、行車(chē)鋼梁等鋼構(gòu)件與接地干線可靠連接。接地電阻不大于10 Ω。

2.4 C-PVC裝置區(qū)包括倉(cāng)庫(kù)、氯化反應(yīng)、干燥、包裝單體

C-PVC倉(cāng)庫(kù)為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)存類別為丙2類，耐火等級(jí)為2級(jí)。本建筑物為丙類庫(kù)房，儲(chǔ)存物為氯化聚氯乙烯，為丙類固體，火災(zāi)危險(xiǎn)為23區(qū)。為中度腐蝕環(huán)境。氯化反應(yīng)/干燥、包裝單元/C-PVC配電室/C-PVC裝置控制室為負(fù)框架結(jié)構(gòu)廠房，生產(chǎn)類別為乙類，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，耐火等級(jí)為一級(jí)。生產(chǎn)廠房為輕度腐蝕環(huán)境，其余為一般正常環(huán)境。根據(jù)規(guī)范要求按第三類防雷建筑物防雷措施設(shè)計(jì)。

2.5 燒堿裝置區(qū)

主要包括一次鹽水單元、二次鹽水單元、燒堿罐區(qū)、鹽貯運(yùn)單元、燒堿裝置內(nèi)管廊、燒堿冷凍站、燒堿裝置變電所、燒堿裝置控制室、電解單元、鹽酸合成單元、氯氣處理及壓縮單元、氫氣處理及壓縮單元等。

一次鹽水單元由鹽水處理單元和室外儲(chǔ)罐區(qū)組成，一次鹽處理單元為鋼砼結(jié)構(gòu)共6層，儲(chǔ)罐區(qū)各儲(chǔ)罐露天布置。本單元為中等腐蝕環(huán)境。二次鹽水/淡鹽水脫氯單元為4層框架式廠房，部分設(shè)備露天布置。本單元為中等1類腐蝕環(huán)境。燒堿罐區(qū)包括罐區(qū)(含泵房)和裝卸站，罐區(qū)為露天布置，泵房為單層鋼筋混凝土框架封閉結(jié)構(gòu)。泵房生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級(jí)為二級(jí)；裝卸站生產(chǎn)類別為丁類，耐火等級(jí)為二級(jí)。本單元為中等腐蝕環(huán)境。

氫氣處理及壓縮單元為2層(局部3層)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，通風(fēng)情況良好，生產(chǎn)類別為甲類，耐火等級(jí)為二級(jí)。本單元為爆炸危險(xiǎn)2區(qū)，爆炸危險(xiǎn)混合物介質(zhì)為氫氣，級(jí)別為ⅡC，溫度級(jí)別為T(mén)1。

以上單體根據(jù)規(guī)范按第二類防雷建筑物設(shè)計(jì)防雷措施。屋面上設(shè)置避雷網(wǎng)，避雷網(wǎng)采用30×5鍍鋅扁鋼，利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)的主鋼筋作為引下線，利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋作為接地裝置。所有利用的鋼筋應(yīng)采用焊接連接。所有突出屋面的金屬構(gòu)件與屋面避雷帶可靠相連，進(jìn)入建筑物的工藝管道與接裝置相連。

鹽貯運(yùn)單元為單層建筑，為中等腐蝕環(huán)境。本單體根據(jù)規(guī)范按第三類防雷建筑物設(shè)計(jì)防雷措施。儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)罐為玻璃鋼材質(zhì)，均設(shè)獨(dú)立避雷針保護(hù)。所有突出屋面的金屬構(gòu)件與屋面避雷帶可靠相連，進(jìn)入建筑物的工藝管道與接裝置相連。

2.6 變電站的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)措施

變電站是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流等進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所，聚氯乙烯一體化項(xiàng)目有兩個(gè)110 kV變電站和一個(gè)330 kV變電站。如果變電站發(fā)生雷擊事故，對(duì)項(xiàng)目將造成嚴(yán)重影響，并造成較大的損失，所以變電站的防雷是不可忽視的問(wèn)題。

因此，架空線路的雷電感應(yīng)過(guò)電壓和直擊過(guò)電壓形成的雷電波沿線路(通訊線)侵入變電站，是導(dǎo)致變電站雷害的主要原因；若不采取防護(hù)措施，勢(shì)必造成變電站設(shè)備絕緣損壞，并引發(fā)事故。

變電站裝設(shè)避雷針時(shí)應(yīng)使所有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)的反擊事故。對(duì)于110 kV以上的變電站裝設(shè)避雷針是直擊雷防護(hù)的主要措施。由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上，同時(shí)避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度應(yīng)大于15 m。因此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。

變電站的進(jìn)線防護(hù)。

要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的坡度就必須對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)施保護(hù)。當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，將有行波導(dǎo)線向變電站運(yùn)動(dòng)，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電站設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電站的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施。如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。

變壓器的基本保護(hù)措施是在接近變壓器處安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。

變電站的每組主母線和分段母線上都應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器，用來(lái)保護(hù)變壓器和電氣設(shè)備。各組避雷器應(yīng)用最短的連線接到變電裝置的總接地網(wǎng)上。避雷器的安裝應(yīng)盡可能處于保護(hù)設(shè)備的中間位置。

變電站的接地方式為：主接地網(wǎng)采用水平接地體與接地模塊聯(lián)合構(gòu)成的方式。戶外主地網(wǎng)水平接地體為熱鍍鋅扁鋼，垂直接地極為熱鍍鋅鋼管，構(gòu)支架接地引下線為熱鍍鋅扁鋼。變電站的直擊雷保護(hù)由獨(dú)立避雷針和構(gòu)架上的避雷針保護(hù)。變電站的等電位接地網(wǎng)的銅排沿電纜溝敷設(shè)，鋼排放置在電纜溝支架最上層。所有接地保護(hù)室的屏位下，戶外端子箱等均應(yīng)敷設(shè)接地銅排網(wǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

聚氯乙烯一體化項(xiàng)目是省級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，所以雷電防護(hù)工程措施設(shè)計(jì)一定要嚴(yán)格按相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求去設(shè)計(jì)。

[1]GB50343—2012,建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50057—2010,建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]DL/T620—1997,交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合[S].

[4]DL/T621—1997,交流電氣裝置的接地[S].

TU856

C

1673-1093(2014)04-0070-03

王敏(1968)，女，青海人，畢業(yè)于南京信息工程大學(xué)，工程師，就職于青海省雷電災(zāi)害防御中心，研究方向：建筑物雷電防護(hù)及雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

10.3969/j.issn.1673-1093.2014.04.017

2014-01-07；

2014-02-15