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易燃易爆场所电气防火设计探讨

更新时间:2020-06-15点击次数:133次
易燃易爆场所电气防火设计探讨

张豪

(安科瑞电气股份有限公司,上海 ,201801)

【摘要】随着国民经济的快速发展以及人民生活水平的提高,易燃易爆物质的生产、使用、存储场所大量增加,但是易燃易爆场所的防火防爆电气设施并没有得到很大的提高,根据我国易燃易爆场所发生电气火灾的规律和特点,本文以油气生产场所的电气防火为例,从电气防火安全距离、电气设备、防雷防静电、防腐蚀 等几方面进行了探讨,详细制定了一系列消防安全对策,对我国加强易燃易爆场所的电气防火消防安全管理、制定合理的灭火预案具有重大的意义。

 

1 引言

随着国民经济的快速发 展以及人民生活水平的提高 , 易燃易爆物质的生产、使用、 存储场所大量增加。但是,易燃易爆物质的大量增加并没有使得存放易燃易爆物质的场所的安全性得到很大的提高,恰恰是这 些场所的火灾载荷大,一旦发生火灾,扑救非常困难 ,而且这些存放易燃易爆物质的场所对消防安全管理并不重视,消防基础设施的建 设也不够健全,以至于一旦发生火灾损失非常严重,因此,我国易燃易爆场所的消防安全隐患问题必须受到重视。根据我国易燃易爆场所发生电气火灾的规律和特点,本文以油气生产场所的电气防火为例,详细制定了一系列消防安全对策,对我国加强易燃易爆场所的电气防火消防安全管理、制定合理的灭火预案具有重大的意义。

油气生产场所的易燃易爆物体主要是天然和、丙烷和汽油,该场所产生火灾事故有三个条件:存在易燃的气体、易燃的气体浓度够高、存在点燃易燃的气体的火花、电弧等。本文探讨了如监测除能够点燃易燃的气体的火花、电弧等电气设备的策略。

2 电气设备布置

2.1电气防火间距

在现行的电气设备防火间距规范中,明确规定了在石油天然气站建设中电力线路、电力变压器等电力设施的间距,但是却没有明文规定柴油发电机组的布局u。但是,柴油发电机组的的排烟管道温度较高,高可达800度,这种高温足以引起易燃易爆气体的燃烧和爆炸。因此,对于柴油发电机组的布局以防火规范中的表5.2.3中的加热炉、锅炉房规定的间距布局。

2.2电线电缆铺设原则

根据防火规范中的第2.5.8条,按照爆炸性气体环境电气线路的设计和安装条款对电线电缆进行设计,当电线电缆在电缆沟进行铺设时,必须防止可燃气体积聚及防止含可燃液体的污水进入沟内,当铺设电线电缆的电缆沟通入室内时,墙洞处必须密封和填实,如果在易燃的气体的密度高于空气密度的环境下作业时,必须将电线电缆铺设在较高处或者埋在地下,排在地下时还需要设置排水措施。

2.3上风口原则

对于有明火高温的设备和电气设备,应该安装在上风口处,有利于降低发火爆炸的几率。而且,对于一些开阔的场地,还不能忽视常年风向的问题。在天然气场站改扩建的过程中,必须按照变压器、发电机组、有明火的地点应该布置在全年小频率风向的上风侧的要求进行布置。

3 设备选型

3.1 可燃气体探测设备

在天然气场站一项有力的对可燃气体提供检测的手段就是安装可燃气体探测设备,它为油气生产安全提供了保障。在石油设施电气装置场所分类中明确规定了可燃气一192一电子世界体探测设备的型号、安装、报警式和检验周期。但是,目前全国各地很少有易燃易爆场所安装可燃气体探测设备,因此建议在场所的可能泄露点的地方安装可燃气体探测设备。

3.2 电气设备选型

3.2.1 油气场所常用防爆电气选型

油气场所的防爆电气应按照爆炸性气体环境的电气装置的标准进行选型,根据是由设施电气装置场所分类标准,一般来说,油气场所的常规气体可以分为3组,T1组、T2组、T3组。因此选择ExdII BT4防爆电气设备就能满足所有的需求。

3.2.2 户外、腐蚀环境电气选型

通常情况下油气场所的所有装置设备都在露天和开放式环境中,因为易燃易爆气体不能进行封闭,否则将带来安全隐患。由于空气中含有硫化氢等腐蚀气体J,因此,在进行电气设备选型时,不仅要考虑使用防爆设备,还需要考虑设备的抗腐蚀和抗氧化性。如果使用了不能抗腐蚀的设备,在使用一段时间后,隔爆面就会生锈,设备内也会受到损坏。

3.3 防爆电器安装

在易燃易爆场所,即使对设备的选型、防火间距、电线电缆铺设都满足标准,也不能达到防爆电器的安装要求。根据国家建筑标准设计94D801《爆炸和火灾危险环境电气线路和电气设备安装》的标准,在电气安装时,每一个局部的密封、封堵、配管方式都有详细的图纸。

3.4防火防爆电器的维护

3.4.1防火防爆电器的常见问题

a.密封问题

供应商提供的防爆电气的密封一般都会有问题,因为电缆引入压紧螺母都是塑料制造的。其次,对于接线盒内一个引入口有两根及以上的电缆的情况,也不符合要求。而且,有些电缆尺寸与密封口尺寸不匹配,电缆引入口也没有充分压紧,因此需要对其密封问题进行处理。

b.防爆环境

很多易燃易爆场所没有使用防火防爆电器,或者没有在防火防爆电器上安装标示。防爆设备要求。有的易燃易爆场所虽然使用了防火防爆设备,但是该设备却不符合该场所的防爆级别,比如有的环境需要防水防腐蚀,但是却没有使用防水防腐蚀的设备。

c.设备地线连接

有的防火防爆设备没有连接地线。

3.4.2防火防爆电器维修注意事项

a.在维修防火防爆电器时,必须要先断电,再开启盖。

b.在易燃易爆场所对设备进行维修时,所有的维修设备都要用防爆型的,而且所用的工具也不能产生火花。

C.对防爆型电气设备不要拆装。在必要情况下,对防爆型电气设备拆装时,需要妥善保护隔爆面,不能对其进行损伤。

4 供电设计

4.1 TNS供电系统

在易燃易爆区域,要大力推广TN—s供电系统。该系统的一大优势是保护线和中性线是分开的,而且保护线和设备外壳都是不带电的。假若供电系统出现短路情况,电流能够通过保护线构成回路,由于回路的电阻较小,保护电气能够迅速切断电流,从而使得易燃易爆环境及时脱离漏电风险

4.2易燃易爆场所的电气保护及自动装置

a.设定短路保护、过载保护、接地保护。要对短路保护和过载保护进行验算,确保在短路或者其他故障情况下,能够及时切断电路并且保护电气设备。除此之外,在单相线路上还需安装双级开关,以便能够同时断开零线和相线。

b.在装有通风装置的易燃易爆场所,应该在通风设备和电气设备之间安装电气联锁装置。不论是启动电气设备还是断开电气设备,都应该首先开启通风装置或者关闭通风装置。

c.在易燃易爆环境中,电气设备需要安装漏电保护装置。

5 防雷、防静电

5.1防雷规范

目前,有许多易燃易爆场所所使用的防雷设计是遵从建筑物防雷设计规范的,在建筑物防雷设计规范中明确规定其规范不适合油罐、化工户外装置的防雷设计。因此,必须要对易燃易爆场所进行专用的防雷设计。

5.2避雷针保护范围计算方法

雷电先导通道发展到离地面一定高度H时,地面上的避雷针才可能影响雷电先导的发展方向,使雷电先导通道沿着电场强度大的方向击向避雷针。根据实验分析可知,雷电高度H与避雷针高度h是相关联的,当避雷针高度小于3O米时,雷电高度大约为600米,当避雷针高度大于3O米时,雷电高度大约为l0000米以上,因此大多数的雷电都在离地面300米以上,故避雷针的保护范围是根据室内人工雷电冲击电压下的模拟研究确定的。根据易燃易爆场所的特点,该场所的避雷针应该使用折线法计算保护范围,该方法不仅直观,而且使用起来更为简单,性价比高,且符合《石油天然气工程设计的防火规范》。

5.3接地装置的布置与冲击接地电阻

技术较为陈旧的接地装置一般都是钢水平接地、垂直接地,但是随着接地技术的发展以及易燃易爆场所的特点,对接地技术提出了更高的要求。现阶段,接地技术推陈出新,相继出现了防腐离子接地体、防腐长效降阻接地极、电解地极、铜包钢接地棒、纯铜接地棒、接地模块等。虽然这些新的接地技术有着传统接地技术不可比拟的优势,但是这些接地技术都有一个相同点,在突然中雷电流泄放时都存在着火花效应,因此,各个接地体之间应该相互屏蔽,使冲击电流流散条件变坏。在易燃易爆场所布置接地装置时,主要被保护的设备和设施附近必须布置接地极,这样就避免了雷电对保护物的二次反击。

5.4接地装置的防腐蚀

传统的防腐蚀技术一般采用钢热镀锌,接头焊接处加沥青涂敷,这种方式虽然在一定程度上防止了腐蚀,但是在土壤中不能长期保持不被腐蚀,甚至会出现接地体断线以及其他连接线断开等情况。如果接地体中大量采用铜材和接地模块,防雷、防静电和电气设备接地的被保护体会失去电子被腐蚀。因此,在进行接地装置防腐蚀工程中,应该对当地的土壤情进行调研,尽量选用钛合金的防腐蚀材料。

6安科瑞故障电弧探测器

1 概述

 

故障电弧探测器(以下简称探测器)对接入线路中的故障电弧(包括故障并联电弧故障串联电弧)进行有效的检测,当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时,可以进行现场的声光报警,并将报警信息传输给上端监控设备,以实现预警火灾发生的目的。

2产品选型

 

项目

指标

型号

AAFD-40

辅助电源

额定电压

AC 220V

功耗

正常监视状态≤5VA

监控报警

故障电弧报警,AC 40A以下的负载

输入电压

额定值:AC 400V

输入电流

额定值:AC 40A及以下

开关量输出

一路无源常开触点,触点容量AC220V/1A,DC30V/1A

通讯

485通讯:Modbus-RTU协议

事件记录

20条报警和开关记录

安装方式

35mm导轨式安装

使用环境

工作温度:-10℃~+55℃;相对湿度:≤95%不结露

储存温度范围

-20℃~+70℃

显示

LCD液晶显示

产品符合国标

GB 14287.4-2014

 

3 功能

 

6.3.1 故障电弧检测

 

故障电弧探测器对接入线路中的故障电弧(包括故障并联电弧、故障串联电弧)进行有效的检测,当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时,发出声光报警信号。出厂默认电流保护设定值为2.5A,联动DO开关打开。

 

6.3.3自检功能

 

探测器具备自检功能,在主界面下长按/自检键,系统将进入自检状态,查看设备是否完好。

6.3.4 消音功能

 

在报警状态下,长按消音键,探测器报警声音消除。

6.3.5 报警复位(解除报警)

 

当发生报警时,可通过长按复位解除报警;如果在进行复位操作后未排除报警故障,探测器将再次进入故障报警状态。

 

6.3.6 集中监控

 

集中监控计算机通过RS485,接受现场采集信号,发出报警信号及控制指令。采用Modbus-RTU 协议通讯,通讯距离为500米,同一链路可监控32台探测器。

7结语

易燃易爆场所一直都是火灾发生的高危地带,易燃易爆物质的大量增加并没有使得存放易燃易爆物质的场所的安全性得到很大的提高。本文以油气生产场所的电气防火为例,从防火间距、电气设计、电气安装、防雷、防腐蚀等几大因素展开讨论制定了~系列消防安全对策,对我国加强易燃易爆场所的电气防火消防安全管理、制定合理的灭火预案具有重大的意义。

 

参考文献:

1.厦门市工安消防支队 施华杰,易燃易爆场所电气防火探讨。2014.07

2.安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

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