石油库的电气设计

引言

随着我国经济的发展,车辆不断增多,汽柴油、燃料油等需求量大幅度增长,石油库的建设将成为我国建设业的一个热点。石油库是储存易燃易爆的油品及化工产品的场所, 其设计和施工具有特殊要求。为保证工程质量, 有效地预防安全事故, 根据GB 50074-2002《石油库设计规范》中电气设计和施工相关条文，就石油库的电气设计谈些粗浅看法。

1、爆炸危险区域的划分

石油气是一种混合烃类爆炸性气体混合物。有鉴于此,我国国家规范《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058一92)以及《石油库的设计规范》(GB50074一2002)对石油库的爆炸危险区域划分及爆炸危险区域内的电气设计进行了严格规定。根据国家《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058一92)的相关规定,爆炸危险区域划分应按释放源级别和通风条件确定。按释放源的级别划分区域:A.存在连续级释放源的区域,可划为0区;B.存在第一级释放源的区域可划为1区;C.存在第二级释放源的区域可划为2区。

根据《石油库的设计规范》(GB50074一2002)的相关规定,可以对石油库的爆炸危险区域划分为:库区卸油泵房,铁路栈桥火车卸油口上方半径1.5m内及设置露天的汽、柴油贮罐上安全阀放散口3m为半径的空间为2区。

2、用电负荷及负荷等级的确定

油库的用电负荷主要包括:卸油泵房用电负荷为125kw、发油台用电负荷为100kw、消防泵房用电负荷为350kw。

根据《石油库的设计规范》中第14.1.1条规定,石油库输油作业的供电负荷等级为三级,石油库的消防泵房用电负荷等级为二级。

3、供配电设计

根据(供配电系统设计规范》(GB5o052一一95)规定,本工程在库区内设10/0.4kV变电站1座,根据负荷计算选用1台500kVA配电变压器作为正常供电电源,由于油库消防用电为二级负荷,其余负荷属于三级负荷。因此库区低压供电系统多采取单母线分段结线方式,将消防负荷、事故照明负荷置于应急母线一段,其余负荷置于正常母线段一边,一旦市区停电,消防负荷可以得到应急电源的供电保障。库区用电电源引至库区变电所,供电电压三相四线380/22OV双回路供电,一主一备,自动切换,采用柴油发电机组作为应急(备用)电源。从安全和节省投资的角度考虑,库区变配电站(包括高、低压配电室,变压器室以及发电机房)一般设置在远离爆炸危险环境的上风向区域,并且靠近消防泵房。

此外,按《化工企业供电设计技术规定》(HG/T20664--1990)行业标准的应急柴油发电机容量选择条件,为了减小柴油发电机容量,设计时对90kW消防泵采用了软启动器。三相电机在起动过程中一般要求起动电流不要太大,以免电网产生较大的压降,同时产生足够大的启动转矩,从而使电机很快启动运转。软启动器是一种启动鼠笼型异步电动机的新装备,它可以使启动电流以恒定的斜率平稳上升,对电网无冲击,启动电流不受电网电压波动影响。软启动器是电力电子技术的综合体,体现了强电与弱电结合的控制技术。在软启动器中，三相电源与被控电机之间串人三相反并联晶闸管,利用晶闸管移相控制原理,启动时使晶闸管的导通角从零度逐渐前移,电动机的端电压也从零逐渐上升至满足启动转矩要求,保证启动成功。

实践证明,采用软启动器起动方式作为大功率电机的启动方法是较为理想的,因此应选用软启动方式,投入运行后效果较好。

生产负荷的供电，一般有变配电室低压配电屏直接放射式供电。同时根据生产工艺流程的需要，设计者还需对消防水泵与消防稳压泵的电气联锁及卸油泵等做专门的控制线路设计,一些设备不仅在配电室、生产现场需要设置起停按钮,还需在控制室设置紧急停车按钮,以防止意外事故的发生。

4、危险场所电动配线的选用及敷设方式

根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058一92)规定,对于爆炸危险场所的电动配线来说,选用铜芯导线或电缆在机械强度上比铝芯高,不易造成断线,亦可减少产生电火花的可能性。所以在选择低压电力、照明线路用的绝缘导线和电缆的额定电压时必须不低于工作电压,且不应低于500v。在1区及2区内应采用阻燃铜芯电缆。因为阻燃电缆是难以着火并具有防止或延缓火焰蔓延能力的电缆。阻燃电缆在绝缘层和护套层增添了阻燃材料,使电缆在火中不会燃烧,在外部火源消失的情况下,经过一段时间会自熄。由于油气一般比空气重,易于向低洼处流动和积聚,所以电线路应在较高处敷设或直接埋地。当采用电缆沟敷设时,沟内充砂并设置有效的排水措施。

5、电缆敷设的防火措施

电缆在下列情况下敷设时,应采取防火封堵措施:

(l)电缆穿越不同的防火分区;

(2)电缆隧道、电缆沟、电缆间的隔墙处;

(3)穿越耐火极限不小于lh的隔墙处;

(4)穿越建筑物的外墙处;

(5)至建筑物的入口处,或至配电间、控制室的沟道入口处;

(6)电缆引至电气柜、盘或控制屏、台的开孔部位。电缆防火封堵可根据不同情况分别采用防火胶泥、耐火隔板、填料阻火包、防火帽等方法。电缆防火封堵的构成方式和方法,还应满足按等效工程条件下标准试验的耐火极限。

6、泵类、风机、照明设计

6.1 连续输送同一种油品的油泵, 当同时操作的油泵不多于3 台时, 可设1 台备用泵; 当同时操作的油泵多于3 台时, 备用泵不应多于2 台。经常操作但不连续运转的油泵不宜单独设置备用泵, 可与输送性质相近油品的油泵互为备用或共设1 台备用泵。不经常操作的油泵, 不应设置备用油泵。油泵机组单排布置时, 电动机端部至墙( 柱)的净距, 不宜小于1. 5 m。相邻油泵机组机座之间的净距, 不应小于较大油泵机组机座宽度的1. 5倍。油气一般比空气重, 易于在低洼处流动和积聚, 故规定变配电间的地坪应高出油泵房的室外地坪0. 6 m。配电间的地坪应高于油泵房室外地坪0. 6 m。

6.2 在爆炸危险区域内, 风机、电机等所有活动部件应选择防爆型, 其构造应能防止产生电火花。机械通风系统应采用不燃烧材料制作。风机应采用直接传动或联轴器传动。风管、风机及其安装方式均应采取导静电措施。

6.3 一、二、三级石油库的消防泵站是比较重要的场所, 如不设事故照明电源, 照明电源突然停电,会给消防泵的操作带来困难。因此石油库应设不少于20 min 的事故照明电源。灯具和开关插座在爆炸危险区时, 应采用防爆措施。

7、建筑物及油罐区防雷防静电接地设计

根据2000年版《建筑物防雷设计规范》（GB50057---94）的规定,石油库具有爆炸危险的建筑物属于第二类防雷建(构)筑物。因此,钢筋混凝土屋面的变配电所、卸油泵房、消防泵房等建筑物可在其屋面装设避雷带和避雷针作为防雷保护,利用建筑物柱内钢筋作为引下线,上端与屋面避雷带牢固焊接;下端引出柱外,以作测量接地电阻及接人工接地极用。油库的变压器中性点接地、供电系统的保护接地以及建筑物防雷接地共用接地装置,并用热镀锌扁钢将各单体接地系统连接起来,形成库区接地网,其接地电阻要求不大于4欧。

根据《石油库设计规范》(GB50074一002)的规定,对装有阻火器的地上固定钢油罐的顶板厚度等于或大于4mm,可不设避雷针。故对壁厚大于4mm的固定钢油罐采用直接接地式防直击雷;对浮顶油罐采取了将浮顶与罐体用2根导线做电气连接。浮顶油罐连接用25mm²时的软铜复铰线连接,且接地点不少于两处,接地点间距不宜大于30m。

所有的油罐、工艺管道、阀兰、汽车油罐车,均应作防静电接地装置,地上或管沟敷设的输油管线的始端、末端、分支处以及直线段每隔200一300米处,应设置防静电和防感应雷的接地装置。输油管道的防静电装里可与防感应雷的接地装置合用,接地电阻不宜大于30欧,接地点宜设在固定墩(架)处。在泵房的门外、储罐的上罐扶梯入口处、装卸作业区内操作平台的扶梯人口处甲、乙、丙A类油品(原油除外)作业场所设置消除人身静电装置。

结束语

石油库的电气设计涉及多个专业和单位,如何结合工程实际情况,既能满足规范要求文能吸收国内外先进的经验和做法,在充分发挥工程效益的同时,又能最大限度地保障其安全性是非常值得认真研究的课题。