某国际火力发电工程燃油罐防雷设计探讨

宫厚良，闫琰

（国核电力规划设计研究院，北京 100095）

某国际火力发电工程燃油罐防雷设计探讨

宫厚良，闫琰

（国核电力规划设计研究院，北京 100095）

依托某国外火力发电工程，通过对比国内GB规范和美国NFPA规范在火电厂燃油区域直击雷防护方面设计标准的差异，提出了该国外发电工程燃油罐宜采用直击雷防护设计流程，建议应根据油和罐体的特征进行具体分析，确定采用何种防雷措施。

直击雷防护；燃油灌；滚球法；折线法；NFPA

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.025

1 引言

经过我国电力工业多年的蓬勃发展，目前我国电力行业的整体水平已处于国际先进水平，从装备制造尧工程管理到工程设计尧工程建设，全过程尧各环节都已处于世界领先遥近几年，随着国家野一带一路冶战略的深化，为我国优秀的电力总承包公司走出国门提供了有力的经济支撑和政策保障，也为国内的设计咨询企业带来了许多做国际发电工程项目的机会遥

国内的设计院在承担国外发电工程设计工作过程中，一定要考虑采用哪种设计标准的问题。比较而言，国内电力设计规范相对比较完善，设计院运用起来也较熟悉，但国外工程的业主、业主工程师等方面对我国的国标GB及行业标准DL往往并不认可，这就需要我们采用通用性强的国际设计标准。

本文将依托某国外工程，探讨国际标准和国内标准在燃油区域直击雷防护方面设计的差异，最后提出了国外工程防雷设计的一些想法和思路。

2 国内火电工程燃油区域直击雷防护设计标准

国内火力发电厂防雷设计普遍遵循的标准是GB/T 50064—2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》[1]，其5.4.1条规定“油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、易燃材料仓库”应做直击雷保护，该条文明确了直击雷保护的措施是采用独立避雷针来保护；保护计算方法为折线法（参见该规范第5.2条）。

对于有火灾爆炸危险的油系统，设计需要遵照标准GB 50229—2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》，其6.3.14条中对油系统的防雷设计也有明确表述，规定油系统的防雷设施应符合国家标准GB 50074《石油库设计规范》中的规定[2]。

在GB50074《石油库设计规范》第14.2条[3]中，对燃油区域的防雷进行了更加详细的规定。该规范首先将燃油区域划分为两类：一类是易燃油设施，易燃油是闪点低于或等于45℃的油；另一类是可燃油设施，可燃油是闪点高于45℃的油。

该规范对不同壁厚的油罐做了如下区分：“装有阻火器的地上卧式油罐的壁厚和地上固定顶钢油罐的顶板厚度等于或大于4mm时，不应装设避雷针。铝顶板厚度小于4mm的钢油罐，应装设避雷针（网）。避雷针（网）应保护整个油罐”。

该规范对不应做直击雷保护的类型也做了明确规定：“浮顶油罐或内浮顶油罐不应装设避雷针，但应将浮顶与罐体用2根导线做电气连接。”“14.2.4储存可燃油品的钢油罐，不应装设避雷针（线），但必须做防雷接地。”但规范并未对应采用何种防雷计算方法做出规定。

对照GB/T50064—2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》和GB50074《石油库设计规范》，可发现，前者规范的重点对象是交流电气装置，对燃油系统的考虑和描述都比较简单，既不区分燃油的特质，也不考虑油罐壁厚。而后者规范的重点对象即是石油库，规定非常详细，需要考虑的方面比较多，指出并非所有的油罐都应该做直击雷保护。

3 国际在燃油区域直击雷防护方面的相关设计标准

本工程由于涉及消防的标准需采用NFPA标准，本文着重探讨一下NFPA780《StandardfortheInstallationofLightning ProtectionSystem》对燃油罐的防雷的一些具体的规定，规程规定有如下特点：

3.1 按照燃油的闪点将油区分为两种

易燃油——闪点低压37.8℃的油

可燃油——闪点等于或高于37.8℃的油

规程规定如果在环境温度常规大气压下超过油的闪点，易燃气体就能从油中挥发出来，这种情况下，才需要做直击雷保护。需要注意两个条件，一是常温常压下易挥发，二是可燃气体有与空气接触的可能，若是燃油储存在密闭容器内，且容器壁足够厚，不易被雷电击穿，也是不需要做直击雷保护。

对油罐的防护，规程分为以下情况：

固定顶的油罐，满足条件可不做直击雷保护，具体的细则详见此规程。

浮动顶的油罐，可不做直击雷保护，具体的细则详见此规程。非金属顶的油罐，做直击雷保护，具体的细则可详见此规程。

3.2 保护方法

滚球法，滚球半径30m。

防雷措施：避雷针或者避雷线。

3.3 规程的比较

比较GB/T50064—2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》和GB50074《石油库设计规范》中对钢制燃油罐的防雷保护措施及方法，以及美国NFPA780《Standard fortheInstallationofLightningProtectionSystem》规范在本工程的差异如表1所示。

表1 钢制燃油罐的防雷保护措施及方法对比

由此可见，采用不同标准，得到的结果差异很大。

国内规范GB/T50064《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》和GB 50074《石油库设计规范》中的规定有冲突，而GB 50074《石油库设计规范》与美国NFPA 780《StandardfortheInstallationofLightningProtectionSystem》的规定有相似之处。

笔者总结了适用于某国外火力发电厂燃油罐的防雷设计流程，如图1所示。

图1 防雷设计流程图

由此可见，并不是所有的储存油的罐体都需要做直击雷保护，这需要根据油和罐的物理特性来区别对待。

4 工程实例

某国际火力发电厂，全厂燃油系统油罐区设置2座500m3的重油罐、1座100m3的轻柴油罐，主锅炉采用等离子点火系统，不设油系统。燃油系统为启动锅炉提供燃料的储存和供应。启动锅炉启动阶段采用轻柴油，正常运行时采用重油。

油的特质：轻柴油闪点55℃，重柴油闪点66℃。

油罐：采用钢制固定顶油罐，罐壁厚5mm，罐顶厚6mm。

若采用国家标准GB/T50064的方法进行设计，设计结果如图2所示，为保护3座油罐，需设置30m高避雷针2座，消耗钢材约10t，综合材料、施工安装及运输费用，约需人民币18万元。

图2 防雷保护范围平面示意图

若防雷采用NFPA标准设计，油罐无需做直击雷保护，用于防雷的投资为零。

经慎重考虑，最终该工程未做直击雷保护，我们的设计最终得到了国外业主方和监理方的认可。

5 结语

作为1个电气工程技术工作者，在进行油罐防雷设计时应多方面参考规程，根据油和罐体的特征，进行具体分析区别对待，防雷做到有理有据，科学合理。在做国际项目火力发电厂油罐防雷设计时，工程技术人员应当熟悉和遵循国际标准，可借鉴NFPA780标准来设计，不失为一个好的选择。

【1】GB/T 50064—2014交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[S].

【2】GB50229—2006火力发电厂与变电站设计防火规范[S].

【3】GB 50074—2002石油库设计规范[S].

【4】NFPA780 Standardforthe InstallationofLightningProtectionSystem [S].

Discussion on Lightning Protection Design of Fuel Tank for a InternationalThermal Power Plant

GONG Hou-liang,YAN Yan
（StateNuclearElectric Power Planning Design&Research Institute，Beijing 100095，China）

Basedonaninternationalthermalpowerprojectdesignworkofoiltanklightningprotection,Thispaperanalyzesthedifference betweentheChinesedesignstandardandAmericandesignstandardinoiltanklightningprotection,andputforwardtheinternational power plant fuel tank lightning protection design process.It is recommended that oil tank lighting protection design should be based on the characteristicsofoilandtankwhichdecidesthelightningprotectionmeasures.

lightingprotection;oiltank;rollingballmethod;protectiveanglemethod;NFPA

TM621;TM862+.1

A

1007-9467（2016）06-0099-03

2016-02-17

宫厚良（1982～），男，山东诸城人，工程师，从事发电厂电气系统设计与研究，（电子信箱）gonghouliang@snpdri.com。