淺談易燃易爆場(chǎng)所電氣防火設計探討

【摘要】隨著(zhù)國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人民生活水平的提高，易燃易爆物質(zhì)的生產(chǎn)、使用、存儲場(chǎng)所大量增加，但是易燃易爆場(chǎng)所的防火防爆電氣設施并沒(méi)有得到很大的提高，根據我國易燃易爆場(chǎng)所發(fā)生電氣火災的規律和特點(diǎn)，本文以油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的電氣防火為例，從電氣防火安全距離、電氣設備、防雷防靜電、防腐蝕 等幾方面進(jìn)行了探討，詳細制定了一系列消防安全對策，對我國加強易燃易爆場(chǎng)所的電氣防火消防安全管理、制定合理的滅火預案具有重大的意義。

【關(guān)鍵詞 】易燃易爆；電氣；防火；防雷；防靜電；故障電??；限流式保護器

1 引言
    隨著(zhù)國民經(jīng)濟的快速發(fā) 展以及人民生活水平的提高 ， 易燃易爆物質(zhì)的生產(chǎn)、使用、 存儲場(chǎng)所大量增加。但是，易燃易爆物質(zhì)的大量增加并沒(méi)有使得存放易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)所的安全性得到很大的提高，恰恰是這 些場(chǎng)所的火災載荷大，一旦發(fā)生火災，撲救非常困難 ，而且這些存放易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)所對消防安全管理并不重視，消防基礎設施的建 設也不夠健全，以至于一旦發(fā)生火災損失非常嚴重，因此，我國易燃易爆場(chǎng)所的消防安全隱患問(wèn)題必須受到重視。根據我國易燃易爆場(chǎng)所發(fā)生電氣火災的規律和特點(diǎn)，本文以油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的電氣防火為例，詳細制定了一系列消防安全對策，對我國加強易燃易爆場(chǎng)所的電氣防火消防安全管理、制定合理的滅火預案具有重大的意義。
油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的易燃易爆物體主要是天然和、丙烷和汽油，該場(chǎng)所產(chǎn)生火災事故有三個(gè)條件：存在易燃氣體、易燃氣體濃度夠高、存在點(diǎn)燃易燃氣體的火花、電弧等。本文探討了如監測除能夠點(diǎn)燃易燃氣體的火花、電弧等電氣設備的策略。
2 電氣設備布置
2.1電氣防火間距
在現行的電氣設備防火間距規范中，明確規定了在石油天然氣站建設中電力線(xiàn)路、電力變壓器等電力設施的間距，但是卻沒(méi)有明文規定柴油發(fā)電機組的布局u。但是，柴油發(fā)電機組的的排煙管道溫度較高，可達800度，這種高溫足以引起易燃易爆氣體的燃燒和爆炸。因此，對于柴油發(fā)電機組的布局以防火規范中的表5.2.3中的加熱爐、鍋爐房規定的間距布局。
2.2電線(xiàn)電纜鋪設原則
根據防火規范中的第2.5.8條，按照爆炸性氣體環(huán)境電氣線(xiàn)路的設計和安裝條款對電線(xiàn)電纜進(jìn)行設計，當電線(xiàn)電纜在電纜溝進(jìn)行鋪設時(shí)，必須防止可燃氣體積聚及防止含可燃液體的污水進(jìn)入溝內，當鋪設電線(xiàn)電纜的電纜溝通入室內時(shí)，墻洞處必須密封和填實(shí)，如果在易燃氣體的密度高于空氣密度的環(huán)境下作業(yè)時(shí)，必須將電線(xiàn)電纜鋪設在較高處或者埋在地下，排在地下時(shí)還需要設置排水措施。
2.3上風(fēng)口原則
對于有明火高溫的設備和電氣設備，應該安裝在上風(fēng)口處，有利于降低發(fā)火爆炸的幾率。而且，對于一些開(kāi)闊的場(chǎng)地，還不能忽視常年風(fēng)向的問(wèn)題。在天然氣場(chǎng)站改擴建的過(guò)程中，必須按照變壓器、發(fā)電機組、有明火的地點(diǎn)應該布置在全年小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側的要求進(jìn)行布置。
3 設備選型
3.1 可燃氣體探測設備
在天然氣場(chǎng)站一項有力的對可燃氣體提供檢測的手段就是安裝可燃氣體探測設備，它為油氣生產(chǎn)安全提供了保障。在石油設施電氣裝置場(chǎng)所分類(lèi)中明確規定了可燃氣一192一電子世界體探測設備的型號、安裝和檢驗周期。但是，目全國各地很少有易燃易爆場(chǎng)所安裝可燃氣體探測設備，因此建議在場(chǎng)所的可能泄露點(diǎn)的地方安裝可燃氣體探測設備。
3.2 電氣設備選型
3.2.1 油氣場(chǎng)所常用防爆電氣選型
油氣場(chǎng)所的防爆電氣應按照爆炸性氣體環(huán)境的電氣裝置的標準進(jìn)行選型，根據是由設施電氣裝置場(chǎng)所分類(lèi)標準，一般來(lái)說(shuō)，油氣場(chǎng)所的常規氣體可以分為3組，T1組、T2組、T3組。因此選擇ExdII BT4防爆電氣設備就能滿(mǎn)足所有的需求。
3.2.2 戶(hù)外、腐蝕環(huán)境電氣選型
通常情況下油氣場(chǎng)所的所有裝置設備都在露天和開(kāi)放式環(huán)境中，因為易燃易爆氣體不能進(jìn)行封閉，否則將帶來(lái)安全隱患。由于空氣中含有硫化氫等腐蝕氣體J，因此，在進(jìn)行電氣設備選型時(shí)，不僅要考慮使用防爆設備，還需要考慮設備的抗腐蝕和抗氧化性。如果使用了不能抗腐蝕的設備，在使用一段時(shí)間后，隔爆面就會(huì )生銹，設備內也會(huì )受到損壞。
3.3 防爆電器安裝
在易燃易爆場(chǎng)所，即使對設備的選型、防火間距、電線(xiàn)電纜鋪設都滿(mǎn)足標準，也不能達到防爆電器的安裝要求。根據國家建筑標準設計94D801《爆炸和火災危險環(huán)境電氣線(xiàn)路和電氣設備安裝》的標準，在電氣安裝時(shí)，每一個(gè)局部的密封、封堵、配管方式都有詳細的圖紙。
3.4防火防爆電器的維護
3.4.1防火防爆電器的常見(jiàn)問(wèn)題
a.密封問(wèn)題
供應商提供的防爆電氣的密封一般都會(huì )有問(wèn)題，因為電纜引入壓緊螺母都是塑料制造的。其次，對于接線(xiàn)盒內一個(gè)引入口有兩根及以上的電纜的情況，也不符合要求。而且，有些電纜尺寸與密封口尺寸不匹配，電纜引入口也沒(méi)有充分壓緊，因此需要對其密封問(wèn)題進(jìn)行處理。
b.防爆環(huán)境
很多易燃易爆場(chǎng)所沒(méi)有使用防火防爆電器，或者沒(méi)有在防火防爆電器上安裝標示。防爆設備要求。有的易燃易爆場(chǎng)所雖然使用了防火防爆設備，但是該設備卻不符合該場(chǎng)所的防爆級別，比如有的環(huán)境需要防水防腐蝕，但是卻沒(méi)有使用防水防腐蝕的設備。
c.設備地線(xiàn)連接
有的防火防爆設備沒(méi)有連接地線(xiàn)。
3.4.2防火防爆電器維修注意事項
a.在維修防火防爆電器時(shí)，必須要先斷電，再開(kāi)啟蓋。
b.在易燃易爆場(chǎng)所對設備進(jìn)行維修時(shí)，所有的維修設備都要用防爆型的，而且所用的工具也不能產(chǎn)生火花。
C.對防爆型電氣設備不要拆裝。在必要情況下，對防爆型電氣設備拆裝時(shí)，需要妥善保護隔爆面，不能對其進(jìn)行損傷。
4 供電設計
4.1 TNS供電系統
在易燃易爆區域，要大力推廣TN—s供電系統。該系統的一大勢是保護線(xiàn)和中性線(xiàn)是分開(kāi)的，而且保護線(xiàn)和設備外殼都是不帶電的。假若供電系統出現短路情況，電流能夠通過(guò)保護線(xiàn)構成回路，由于回路的電阻較小，保護電氣能夠迅速切斷電流，從而使得易燃易爆環(huán)境及時(shí)脫離漏電風(fēng)險
4.2易燃易爆場(chǎng)所的電氣保護及自動(dòng)裝置
a.設定短路保護、過(guò)載保護、接地保護。要對短路保護和過(guò)載保護進(jìn)行驗算，確保在短路或者其他故障情況下，能夠及時(shí)切斷電路并且保護電氣設備。除此之外，在單相線(xiàn)路上還需安裝雙級開(kāi)關(guān)，以便能夠同時(shí)斷開(kāi)零線(xiàn)和相線(xiàn)。
b.在裝有通風(fēng)裝置的易燃易爆場(chǎng)所，應該在通風(fēng)設備和電氣設備之間安裝電氣聯(lián)鎖裝置。不論是啟動(dòng)電氣設備還是斷開(kāi)電氣設備，都應該首先開(kāi)啟通風(fēng)裝置或者關(guān)閉通風(fēng)裝置。
c.在易燃易爆環(huán)境中，電氣設備需要安裝漏電保護裝置。
5 防雷、防靜電
5.1防雷規范
目，有許多易燃易爆場(chǎng)所所使用的防雷設計是遵從建筑物防雷設計規范的，在建筑物防雷設計規范中明確規定其規范不適合油罐、化工戶(hù)外裝置的防雷設計。因此，必須要對易燃易爆場(chǎng)所進(jìn)行的防雷設計。
5.2避雷針保護范圍計算方法
雷電先導通道發(fā)展到離地面一定高度H時(shí)，地面上的避雷針才可能影響雷電先導的發(fā)展方向，使雷電先導通道沿著(zhù)電場(chǎng)強度大的方向擊向避雷針。根據實(shí)驗分析可知，雷電高度H與避雷針高度h是相關(guān)聯(lián)的，當避雷針高度小于3O米時(shí)，雷電高度大約為600米，當避雷針高度大于3O米時(shí)，雷電高度大約為l0000米以上，因此大多數的雷電都在離地面300米以上，故避雷針的保護范圍是根據室內人工雷電沖擊電壓下的模擬研究確定的。根據易燃易爆場(chǎng)所的特點(diǎn)，該場(chǎng)所的避雷針應該使用折線(xiàn)法計算保護范圍，該方法不僅直觀(guān)，而且使用起來(lái)為簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高，且符合《石油天然氣工程設計的防火規范》。
5.3接地裝置的布置與沖擊接地電阻
技術(shù)較為陳舊的接地裝置一般都是鋼水平接地、垂直接地，但是隨著(zhù)接地技術(shù)的發(fā)展以及易燃易爆場(chǎng)所的特點(diǎn)，對接地技術(shù)提出了高的要求?，F階段，接地技術(shù)推陳出新，相繼出現了防腐離子接地體、防腐長(cháng)效降阻接地極、電解地極、銅包鋼接地棒、純銅接地棒、接地模塊等。雖然這些新的接地技術(shù)有著(zhù)傳統接地技術(shù)不可比擬的勢，但是這些接地技術(shù)都有一個(gè)相同點(diǎn)，在突然中雷電流泄放時(shí)都存在著(zhù)火花效應，因此，各個(gè)接地體之間應該相互屏蔽，使沖擊電流流散條件變壞。在易燃易爆場(chǎng)所布置接地裝置時(shí)，主要被保護的設備和設施附近必須布置接地極，這樣就避免了雷電對保護物的二次反擊。
5.4接地裝置的防腐蝕
傳統的防腐蝕技術(shù)一般采用鋼熱鍍鋅，接頭焊接處加瀝青涂敷，這種方式雖然在一定程度上防止了腐蝕，但是在土壤中不能長(cháng)期保持不被腐蝕，甚至會(huì )出現接地體斷線(xiàn)以及其他連接線(xiàn)斷開(kāi)等情況。如果接地體中大量采用銅材和接地模塊，防雷、防靜電和電氣設備接地的被保護體會(huì )失去電子被腐蝕。因此，在進(jìn)行接地裝置防腐蝕工程中，應該對當地的土壤情進(jìn)行調研，盡量選用鈦合金的防腐蝕材料。
6安科瑞故障電弧探測器
6.1 概述
故障電弧探測器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)探測器）對接入線(xiàn)路中的故障電?。òü收喜⒙?lián)電弧故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測，當檢測到線(xiàn)路中存在引起火災的故障電弧時(shí)，可以進(jìn)行現場(chǎng)的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監控設備，以實(shí)現預警火災發(fā)生的目的。
6.2產(chǎn)品選型
 
6.3 功能
6.3.1 故障電弧檢測
故障電弧探測器對接入線(xiàn)路中的故障電?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測，當檢測到線(xiàn)路中存在引起火災的故障電弧時(shí)，發(fā)出聲光報警信號。出廠(chǎng)默認電流保護設定值為2.5A，聯(lián)動(dòng)DO開(kāi)關(guān)打開(kāi)。
6.3.2自檢功能
探測器具備自檢功能，在主界面下長(cháng)按/自檢鍵，系統將進(jìn)入自檢狀態(tài)，查看設備是否完好。
6.3.3 消音功能
在報警狀態(tài)下，長(cháng)按消音鍵，探測器報警聲音消除。
6.3.4 報警復位（解除報警）
當發(fā)生報警時(shí)，可通過(guò)長(cháng)按復位解除報警；如果在進(jìn)行復位操作后未排除報警故障，探測器將再次進(jìn)入故障報警狀態(tài)。
6.3.5 集中監控
集中監控計算機通過(guò)RS485，接受現場(chǎng)采集信號，發(fā)出報警信號及控制指令。采用Modbus-RTU 協(xié)議通訊，通訊距離為500米，同一鏈路可監控32臺探測器。
7結語(yǔ)
易燃易爆場(chǎng)所一直都是火災發(fā)生的高危地帶，易燃易爆物質(zhì)的大量增加并沒(méi)有使得存放易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)所的安全性得到很大的提高。本文以油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的電氣防火為例，從防火間距、電氣設計、電氣安裝、防雷、防腐蝕等幾大因素展開(kāi)討論制定了～系列消防安全對策，對我國加強易燃易爆場(chǎng)所的電氣防火消防安全管理、制定合理的滅火預案具有重大的意義。
 
參考文獻:
1.廈門(mén)市消防支隊 施華杰，易燃易爆場(chǎng)所電氣防火探討.2014.07
2.安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版