关键词 爆炸环境 防静电接地 等电位联结
1 防静电接地中有关问题的解决办法
爆炸性环境中为避免接触点处产生静电, 引发电弧, 加工、储存、运输可燃气体、易燃液体和粉体的金属工艺设备、容器和管道都应做防静电接地。防静电接地一般与其它接地系统共用接地。
为保证接地线的机械强度, 常规做法是采用40 mm × 4 mm 热镀锌扁钢; 对不能保持良好电气接触的法兰装置、管箍弯头和管道阀门等管道连接处采用跨接, 跨接线采用能保证机械强度的钢绞线、热镀锌圆钢或铜编织线。但这样做却忽视了一点, 在爆炸和火灾危险环境中, 部分工艺管道内的腐蚀性液体对钢或铜的腐蚀性。如果管道内的介质腐蚀性比较强, 在管道的法兰连接处或阀门连接处极易发生泄漏, 加之爆炸和火灾危险环境中工艺管道往往带一定的倾斜角安装(主要目的是防止回流或堵塞管道), 那么在工艺管道上做防静电接地或跨接的热镀锌扁钢、圆钢和铜编织线就有可能被腐蚀, 此时应该选用不锈钢材质, 将工艺管道的阀门或法兰两端采用抱箍连接, 做法见图1。
此外, 还应对屋顶设备及工艺管道、排风管、放散管等处做防静电接地处理。否则, 无论是发生雷击, 还是在建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分的接触点处产生电火花, 在爆炸和火灾危险环境都会造成难以估量的损失。
2 接地电阻值偏高的解决办法
在爆炸和火灾危险环境中的石油化工设备多为框架结构, 其承台或基础周边土壤的含水量很低(例如戈壁地区), 基础外表面有防腐层(化工腐蚀环境),不宜利用基础作为接地极。此外由于石油化工厂房有污染比较严重的特点, 化工厂房的建设地点多选择在比较偏远的地区, 如戈壁滩等处。由于戈壁地区地面的组成大多为岩石, 土壤的电阻率很高, 要保证接地电阻达到1 Ω 非常困难, 很难采用常规的方式处理人工接地极。目前有以下几种方法解决:
a . 采用换土的办法。在接地体周围1~ 4 m 范围内, 换上土壤电阻率低的土壤, 如黏土、泥炭、焦炭粉等。换土后接地电阻值可以降低很多, 但这样做也有不足之处。在戈壁地区常年干旱少雨, 换土只能在短期内起作用, 随着土质水分的逐渐流失, 接地电阻会逐步加大, 造成隐患。
b . 借用深井方法。可利用设在戈壁地区的厂房生活区内的深水井。因为戈壁地区的水井一般较深,常常可以达到几十米甚至几百米的深度, 深水井内水管的保护套管多采用金属套管。在金属套管上做抱箍( 抱箍与管道接触处表面要求刮拭干净,安装完后涂防锈漆) , 抱箍再与热镀锌金属钢板焊接,并由金属钢板引出至全厂接地干线网。由于金属套管与地下水接触,可以满足低电阻值的要求。做法见图2、图3。
c . 这样的情况很适用于I T 系统, 因为I T 系统的电源端不做系统接地, 根据《低压配电设计规范》(GB 50054-95) 第4. 4. 13 条规定: 在I T 系统的配电线路中, 当发生第一次接地故障时……其动作电流应符合下式要求:RA × Id ≤ 50 V
式中: RA——— 外露可导电部分的接地极电阻, Ω;
Id——— 相线和外露导电部分间第一次短路故障的故障电流, A,
它计及泄漏电流和电气装置全部接地阻抗值的影响。由于故障电流Id值不大, 外露可导电部分的接地电阻RA
很容易就能满足要求, 所以I T 系统是一个可供选择的方案。但是IT 系统的供电方式在国内应用较少, 认知度不高, 投资造价高(主要体现在导体的绝缘水平上), 给推行带来了一定的难度。不过,随着安全意识的提高, IT 系统将会得到广泛的应用。
3 室外架空电气管线接地故障的防治
生产厂房的变配电所处在爆炸性气体或爆炸性粉尘区域内时, 应保证室内为正压环境。如果受到建筑物空间或通风专业的限制, 变配电所和生产厂房必须分开设置时, 则要求从变配电所引出的电缆敷设在金属桥架内, 沿厂区工艺管廊引至生产厂房用电设备处(如果采用电缆沟敷设, 极易受到化工厂房内酸碱性介质的腐蚀)。
在雷雨天气发生雷击时, 地面会出现瞬变电磁场, 室外架空敷设的金属桥架内的电气线路将感应瞬态过电压, 因相邻电缆芯线上感应的瞬态过电压值基本相同, 所以对相邻电缆的绝缘外皮的接触处不会造成损坏; 可是电缆桥架却因为与室外接地极做了连接,形成了地电位, 这样就会对与金属桥架接触的电缆绝缘层造成冲击, 使电缆绝缘受损, 有可能导致接地故障的发生。因此, 应在架空敷设的电缆线路的两端(配电装置处) 装设电涌保护器, 以泄放瞬态过电压;还应在变配电所内的低压配电盘处设置剩余电流动作电气火灾监测装置, 实时监测并实施报警, 以及时消除接地故障隐患。
4 爆炸和火灾危险环境总等电位联结
在爆炸和火灾危险环境中, 不仅要对单体建筑物内进行等电位联结, 而且还要对厂区室外工艺管道、架空敷设的金属桥架、水暖管道、储罐等做等电位联结。当采用深水井做法时, 要求厂区内作总等电位联结(单独设置的等电位联结除外)。
5 结束语
爆炸和火灾危险环境一旦发生事故, 造成的损失往往非常巨大, 因此应做到预防为主, 杜绝侥幸心理。