城镇燃气门站电气安全设计探讨

城镇燃气门站电气安全设计探讨

刘明

泰安市华能城市燃气工程设计有限公司山东省271000

摘要：城镇燃气门站是城市天然气输配系统的气源点，负责整个城市的供气，保证门站的安全、可靠运行，对促进经济发展、保障社会稳定，有着十分重要的意义。本篇论文中，笔者主要对城镇燃气门站的电气安全设计现状，并结合多电气设计工作实践经验，主要对燃气门站电气安全设计进行探讨。

关键词：城镇燃气门站；电气安全设计；防爆；防雷；

引言：城镇燃气门站是一项涉及到社会民生的重点项目，是城市天然气输配系统中的重要组成部分，扮演着气源点的角色，承担着为城市供气的重要使命，具有过滤、计量、调压、自动切换以及安全切断等多项功能。城镇燃气门站是属于易燃易爆的重点场所，存在可燃气体泄漏的可能，一旦雷电与静电在装置上产生火花，易发生火灾和爆炸事故。因此，城镇燃气门站进行科学合理的电气安全设计是保证门站及其设施安全有着十分重要的意义。

1．城镇燃气门站生产环境

天然气主要成分为甲烷，属于一种易燃易爆的危险化学品，列入《危险化学品目录》。甲烷（CH4）：相对密度0.60；爆炸性气体混合物分级IIA级；引燃温度537℃，分组T1；爆炸极限(V%)5~15；火灾危险性分类为甲类。

因此，城镇燃气门站处于爆炸危险环境，如果发生可燃气体泄漏，遇明火燃烧，当形成爆炸性气氛时，遇明火、火花甚至会发生爆炸事故。

2．燥炸危险环境分区

对于燃气门站主要为爆炸性气体危险场所，首先要确定爆炸危险区域的划分。一般应根据释放源的级别和位置、易燃物质的性质、通风条件、障碍物及生产条件等根据规范要求确定。爆炸性区城划分的结果对电气设备的选型、电线电缆的选择与敷设、安装标准等有重要影响。如果危险区域等级和范围划分不正确，势必导致防爆产品的选择不当、保护装置设置不合理，这会酿下严重的事故隐患。为此在危险区域等级和范围的划分问题上必须慎之又慎，切不可疏忽大意。

燃气门站主要为露天布置的工艺装置区。绝大部分属于爆炸危险2区，爆炸危险区域的等级及划分，参见《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）附录D。而站区辅助用房或综合房等，按相关规范要求在总平面图中应将它们布置在安全（非危险）环境中，因而这些建（构）筑物所处环境不属于爆炸危险环境。

3．防爆电气设备选型

3.1电气设备的防爆

电气设备的防爆主要是采取一定的措施消除或控制电气设备产生的火花、电弧和高温等。常用的防爆型电器设备有：本质安全型，标志为ia、ib，隔爆型，标志为d；增安型，标志为e；正压型，标志为P：充油型，标志为0；无火花型，标志为n，及特殊型电气设备等。

3.2爆炸性环境的电气设备选择原则

（1）根据爆炸危险区城的分区，电气设备的种类和防爆结构的要求来选择相应的电气设备。

（2）所选防爆电气设备的级别和组别，不应低于所在爆炸气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。当存在有两种以上易燃易爆物质形成的爆炸性气体混合物时，应按危险程度较高的级别和组别来选用相关的防爆电气设备。

（3）爆炸危险区城内的电气设备，还应符合周围环境内化学的、机械的、温度的（高温或严寒）、微生物（如霉菌）以及尘埃、风沙等不同环境条件对电气设备的要求，一般常用的防护等级不低于IP44或IP54等。

根据以上原则，结合设计实践，个人认为防爆电气设备的选用归纳起来应注意以下两点：

（1）0区场所，只允许选ia级本质安全型（0区尽量不安装或少安装电气设备，一般主要是检测仪表可能安在0区）；1区、2区常选隔爆型或增安型，即dⅡA、dⅡB、dⅡC、en（有些1区不允许选用增安型）等。

（2）一般只要防爆分区正确，据此所选的电气设备能够满足爆炸性气体混合物级别、组别的要求和环境的要求即可。不可盲目地为提高安全可靠性而选用过高等径的电气设备，否则，技术经济指标不合理，而且增加了工程造价。

4．防雷与接地设计

雷电是大气中的一种剧烈放电现象，其具有极大的综合性破坏力。因此需进行防雷及接地设计，按照《建筑物防雷设计规范》将站区划为二类防雷，采用防止直击雷、感应雷，防止雷电波侵入等安全措施。

接地装置，除独立避雷针外，加气站内所有接地系统如防雷接地、电气系统工作接地、保护接地、防静电接地、信息系统接地等采用共用接地装置，接地电阻要求不大于1Ω。站区接地网由建筑基础加外围人工环形接地网组成。其中水平接地体采用一40×4mm热镀锌扁钢，埋深不小于0.8m敷设。垂直接地极采用∠50×50mm，L=2500mm热镀锌角钢，间距为5m，施工完毕后应测量接地电阻，如达不到设计要求应增加接地极或采取其他降阻措施。

站区内工艺装置、输气管道、放散管（需加装阻火器）等均须可靠接地，接地点不少于2处，两接地点的距离不大于30m，接地电阻值不大于10欧姆。站内所有设备金属外壳均应做接地保护。

5．防静电电气设计要点

燃气门站静电的危害，一是引起闪爆和火灾；二是对操作人员的身体健康有一定的影响，也可能造成其触电；三是损坏仪器仪表。天然气管道压气站的防静电设计应贯彻“预防为主、防消结合“的方针，遵循系统防静电的设计原则。因为燃气门站内的管道、设备都是导体，因而最直接最有效的防静电措施就是直接将静电通过导线连接泄放到大地。天然气场站通常采用的防静电措施有：

（1）为管道、分离器、过滤器及工艺设备等容易产生静电的设备设置良好的接地装置，以保证其所产生的静电能迅速导入大地。

（2）为防止设备与设备之间、设备与管道之间，管道与容器之间产生电位差，在其连接处特别是在静电放电可能引起燃爆的部位，用金属导体将其连接在一起并接地以消除电位差。

（3）在爆炸危险区城内的天然气管道上的法兰等连接处应用金属线跨接。当法兰的连接螺栓不少于5根时，在非腐蚀环境下可不跨接。

（4）防静电接地与防雷接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于1Ω。

6.城镇燃气门站安全防护措施

一个完善的燃气门站电气安全需要包括以下几方面的内容：

首先外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）承接50%以下的雷电流并将其泄入大地；其次是采用等电位连结、屏蔽、防闪络技术和装置，阻塞雷电波沿金属导线和空间电磁场入侵的途径；再次是电涌保护，利用某些元件的非线性特性，组成电涌保护器（SPD）并将其连结在配电和信号线路中，将产生的过电压和过电流通过SPD泄入大地；其四是按规定设置防雷电、静电装置，并对其进行定期检测检修，保证接地完好有效，接地电阻符合要求；保证阀门、法兰用金属线跨接且可靠接地；法兰连接间电阻应小于0.03Ω，对地电阻不得大于100Ω；检修拆除的跨接线一定要恢复。

最后是提高设备的本质安全程度，保证设备完好。要严把设备的采购、安装、验收关，确保设备本质安全。工艺设备要常维护保养、勤检查，消除泄漏风险；电气设备要选用相应的安全等级和防爆等级，在运行检修过程中严禁对其进行改装、拆除或降低等级，漏电保护、短路保护、绝缘性能等要保证完好有效；检测报警装置要定期标定校验。

7．结束语

综上所述，本文在城镇燃气门站电气安全设计方面仅对其关键环节进行了总结、分析。城镇燃气门站在进行电气设计时，设计人员应首先考虑生产的安全性。进行设计时应判断和确定环境性质，并对环境进行危险区城划分掌握电气设备的选择原则和电气设备的产品性能，严格细致地进行电气设计，从而有效防止爆炸条件的形成，并减轻爆炸、火灾等的危险程度，实现安全生产的目的。

参考文献：

[1]GB50058-2014，爆炸危险环境电力装置设计规范【S】

[2]GB50057-2010，建筑物防雷设计规范【S】

[3]陆琪，夏明奎.石化工程电气设计中的环境判据【J】.电气技术，2011：106-108.

[4]黄艳海.浅谈化工企业中爆炸危险区城的划分及防爆电气设备的选型【J】.中国科技博览，2013.