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石油库电气系统的防爆安全问题

对于储存输转具有易挥发、易流失特性的各种易燃、易爆油晶的石油库而言,防火、防爆列于各项工作的首位。石油库电气系统安全涉及防火、防爆、防触电三大方面,主要由供电(变、配电所及发电机组)、输电(输电线路及附件)、用电设备、雷电、静电以及杂散电流等子系统组成,各子系统都涉及防爆安全问题。

  1 油库电气设备的选型与安全

  关于油库电气设备的选型,《石油库设计规范》对油库各危险场所进行了等级划分,并对各场所适用何种型号的防爆电气设备进行了规定。尽管这样,仍有严重事故发生。1985年5月陕西某厂附属油库使用非防爆电动齿轮泵抽油时引起油罐爆炸,烧死13人,重伤1人,直接经济损失80余万元。2003年1月,福建省某油库用隔爆灯检查油罐时,隔爆灯跌落引发爆炸事故,死亡2人,油罐被炸毁。这些事故的发生,主要原因还是有关人员防爆概念模糊。对此,必须弄清以下问题。

  1.1 油库电气设备选型基本概念

  (1)爆炸性气体混合物:油库场所主要存在油蒸气与空气的混合物,但也可能还有其他气体,如乙炔气体、二甲苯气体、苯乙烯气体、醋酸乙酯气体等。

  (2)爆炸性气体混合物的分级与分组;按最大试验安全间隙和自燃温度分四级六组(1、HA、IIB、IIC级,T1~T6组)。

  (3)爆炸危险场所的区域划分

  油库内危险场所可划为如下区域:

  0区:爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。

  1区:在正常运行时,可能出现爆炸性气体环境的场所。

  2区:在正常运行时,不可能出现爆炸性气体环境,如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。

  (4)在爆炸危险场所不准使用非防爆的电气设备,选用防爆电气设备应符合国家规范的要求。0区通常不安装电气设备,必须安装时,只准选用本质安全型“ia”级¨区常选隔爆型“r和本质安全型“1”;2区可选用隔爆型“d”、本质安全型“i”和增安型“e”等。

  (5)爆炸危险场所用的通讯设备必须是防爆的,其防爆等级不应低于场所的防爆等级。轻油洞库应使用隔爆型(或本安型)电话单机和隔爆型电插销。本安型电话单机与总机之间必须有安全隔离装置(安全栅关联设备),当采用隔爆电话或隔爆型与本安型复合的电话单机时,必须符合钢管配线或铠装电缆配线要求。

  1.2 当前油库电气设备选型存在的主要问题

  一是不按标准选型,在爆炸危险场所内仍使用防爆等级不合要求的电气设备;二是使用非防爆工具、非防爆移动通讯设备等;三是根据需要部分油库换装油晶,防爆电气设备不符合要求。

  2 油库电气系统的布线与安全

  油库电气肪爆包括场所划分、设备选型、设备安装、配线工程、安全防护等方方面面。如果线路不符合防爆要求,仍然满足不了整体防爆的目的。

  2.1 油库电气系统的布线

  油库爆炸危险场所应采用钢管布线或铠装电缆,配电线路采用铜芯电缆,避免使用铝芯电线。

  洞库爆炸危险场所,除埋地铠装电缆外,一般配线必须明敷,严禁在洞库通风沟中敷设电缆或钢管配线,埋地铠装电缆不应有中间接头和埋地的接线盒。理由:①由于防爆接线盒不是密封的,接线盒进水、潮湿漏电会导致设备带电;②通风沟中油气浓,特别是在油罐清洗时沟内可能导致油气长时间集聚,在沟内敷设电缆是非常危险的;③导线明敷便于检查,导线穿在楼板里、砌在墙内不宜发现线路问题,给管理带来麻烦。

  架空线路严禁跨越爆炸危险场所,与0区、1区为30m,与2区为1.5倍电线杆高度。

  2.2 目前油库电气系统布线存在的主要问题

  有的油库将电动机电缆直接浇筑在混凝土里,而不采用镀锌钢管保护,给维修和更换电缆带来困难。油库长距离钢管配线没有隔离密封盒的比较普遍;排水式隔离密封盒倒装的也多处出现;管线长期积水,导线绝缘下降。安装不规范,防爆附件不会使用,该用穿线盒的地方却用普通弯头和普通接头也多处可见。危险场所内电气设备拆除后线路线头不作保护处理;使得线头长期带电。

  3 油库电气设备的安装、使用、维护与安全

  3.1 油库电气设备的安装与接线

  (1)安装 尽可能把电气设备安装在危险程度小的区域。例如远离危险源,远离释放源等。确认设备适用于该危险场所,熟悉现场含有的可燃性气体的种类和特性,如级别、组别(引燃温度)、闪点、爆炸极限(上、下限)等。据统计,易燃易爆气体或蒸气共有两千余种,按它们的引燃特性分为I、ⅡA、ⅡB、ⅡC四个级别,T1~T6共六个组别。确认安装场所的环境条件与设备的要求是否相符,如海拔、环境温度、相对湿度、大气污染状况、腐蚀性气体情况等条件影响。海拔、环境温度、热辐射情况会影响设备温升,大气污染、腐蚀气体会影响设备绝缘或导致锈蚀使产品寿命缩短。按设计任务书要求,确认安装产品与设计要求相符(型号规格、电压等级、额定电流、外壳防护、安装方式、防爆标志、引入方式、配线方式电缆、钢管进口螺纹及位置等)。防止危险火花和危险高温等不利因素产生,如漏电火花、静电火花、雷电火花、机械火花(金属件的碰撞摩擦会产生火花,现场应采用防爆工具)、危险温度(外来热源传导、辐射导致温度升高)等。确定安装位置,设备周围应留有足够的空间和通道。一般应考虑以下因素:使用方便,便于操作、运行、检查修理、紧急情况处理(紧急断电)等。避免不利因素影响,如水流、雨、雷、潮湿、热辐射、高温体、振动等。

  (2)接线 接线盒内电气间隙和爬电距离须符合规定。要先穿线后拨线,接地线留有余量,且长于相线,其主要目的是当移动设备和线路受外力影响发生分离时,使其先断开相线后断开接地线,以提高安全性。接线盒与主空腔之间可采用隔爆结构、胶封结构和密封结构。贯通电缆时应对电缆两末端进行严格的密封处理,防止通过电缆芯线之间的缝隙传爆。为了达到这个目的,主要采用密封圈式密封、浇铸固化填料密封和金属密封环密封等密封形式。

  3.2 油库电气设备使用与维护的注意事项

  (1)日常运行维护检查时,应尽量避免打开防爆电气设备的密封盒、接线盒、进线装置、隔离密封盒和观察窗等,必须打开时应先切断电源。如若隔爆外壳打开,应妥善保护隔爆面,不得损坏,在检修隔爆面时其面应向上放置,不得直接接触地面。隔爆面经清洗后应涂以磷化膏或204—1防锈油。

  (2)防爆电气设备怒线盒等的进线口,必须用标准规定的形式密封,如用弹性密封圈密封。禁止采用填充密封胶泥、石棉绳等其他方法代替。禁止在接线盒内填充任何物质,橡胶密封圈上的油污应擦洗干净,以免老化变质,失去防爆性能。多余的进线口按规定严密封堵。

  (3)在爆炸危险场所禁止带电检修电气设备和线路,禁止约时送电、停电。并应在断电处挂上“有人工作、禁止合闸”的警告牌。

  (4)检修时应将防爆设备拆至安全区域进行,现场的设备电源电缆线头应做好防爆处理,并严禁通电。

  (5)在现场检修时,当防爆电气设备的旋转部分未完全停止之前不得开盖。如防爆外壳内的设备有储(电)能元件(如电容、油气探测头),应按厂家规定,停电后延迟一定时间,放尽能量后再开盖子。

  (6)在现场检修中,不准使用非防爆型的仪表、照明灯具、电话机等。所用工具采用无火花防爆工具。

  (7)禁止改变本安型设备内部的电路、线路。更换防爆电气设备的元件,必须与原规格相同;其电池更换必须在安全区域内进行,同时必须换上同型号、规格的电池。

  (8)严禁带电拆卸防爆灯具和更换防爆灯管(泡),严禁用普通照明灯具代替防爆灯具。不得随意改动防爆灯具的反光灯罩,不准随便增大防爆灯管(泡)的功率。

  3.3 使用维护方面存在的主要问题

  在油库防爆电气设备的使用中,设备安装、布线以及维护方面存在的问题较多。主要表现为:随意改变防爆电气设备的结构、零部件及设备的内部线路。进出线口的弹性密封垫和金属垫片不全,在防爆设备的进线口处,有的为了连接方便,将进线口处的密封圈及与之相配的压紧螺母弃除;有的采用填充密封胶泥石棉绳等其他方法代替弹性密封圈;有的多股单根导线合并后经单孔弹性密封圈进入接线盒;有的维修时野蛮拆卸,破坏隔爆面,或拆卸后隔爆面接触地面或划伤等。这些做法将会降低防爆电气设备的防爆等级甚至失去防爆功能,大大增加油库的安全隐患。

  油库中的许多事故都是由于使用不当的人为原因引起的,其中安全意识淡薄、责任心差是一方面,而安全常识欠缺,防爆概念模糊更是造成人员盲动的主要因素。例如,随意拆装防爆电气设备,更改内部线路,认为只要不更换外壳就不会影响防爆安全,将普通仪表用一个普通箱体密封,用于爆炸危险场所中就误认为是安全的,不懂得防爆类型和级别组别,将防爆等级低的设备用于防爆要求高的危险场所内,在危险场所中随意拆开防爆电气设备外壳或更换电池,这些现象的存在为事故的发生埋下了严重的安全隐患。

  4 油库电气系统的接地、配电与安全

  4.1接地与安全

  接地是电气技术中最重要的保护措施之一。电气设备的外壳与大地相连接称为接地;电气设备的外壳与电源的中性线(俗称零线)相接称为接零。这种连接的目的是使在相线与外壳相碰及接地时迅速切断电源,以保护操作人员和设备的安全。此外,油库中油料在输转过程中会产生大量的静电荷,雷电时因电磁感应或静电感应也会在输储油设备上集聚大量静电荷,都需要有良好的接地装置将静电荷导人大地。

  接地的范围:所有电气设备中,正常不带电的金属部分均须可靠的接地。主要有:电机、变压器及其他电器的金属底座和外壳;配电、控制盘(台、箱)的框架;穿线的钢管、电缆铠装层、屏蔽层;各种防爆灯具、插销、开关、接线盒等小型电器(包括移动设备)的外壳;各种安装电气设备的金属支架。虽不属于电气设备,但由于杂散电流、零线电流等影响,可能发生跳火危险的设备,也应可靠接地。主要有:泵房管组、工艺设备、铁轨、鹤管、钢栈桥、输油管、金属油罐。

  在中性点接地的低压系统中,爆炸危险场所必须建立保护接地干线(网),且与变压器的中性点连接成一体。接地干线(网)应在不同方向与接地体相连,连接处不得少于两处。

  从变压器中性点接地体引出来的三相四线制中的工作零线,每隔血应重复接地一次,进入到洞库、泵房等爆炸危险场所之前,必须重复接地一次。

  1区场所的电气设备、仪表、灯具等的电气线路中,必须设有专用的接地线,与保护接地干线(网)相连,但不得利用电气线路中的工作零线或穿线钢管作为保护接地线。

  2区场所可根据具体情况确定设不设专用接地线,一些情况可利用穿线钢管作接地线用,与保护接地干线(网)相连,但不得利用油晶的工艺管道、通风管道、金属容器壁等作为保护接地线用。

  铠装电缆引入电气设备时,其内部接地线与设备的内接地螺栓相连,外部钢带作为辅助接地与设备的外接地螺栓连接,且钢带的另一端也必须可靠接地。各电气设备的专用接地线不得互相串联,必须与接地干线(网)并联。

  4.2配电与安全

  配电设施与油库爆炸危险场所的安全距离、油库内总变(配)电所及发电机房与爆炸危险场所水平距离必须大于30m。国家相关的规范规定1万伏以上露天变电装置宜独立建造,1万伏以下变(配)电室门、窗设置要求:门窗向外开,且应通向非爆炸危险场所与爆炸危险场所的最短距离须满足以下要求:1区10m,有自动关闭装置6m;2区6m,有自动关闭装置3m;与爆炸危险场所毗邻的配电室,其底层的地坪易高出危险场所地坪0.6m。理由:油蒸气的比重比空气重,易在低处集聚,配电室地坪高,减少油气集聚的可能性。通风管道的出口(包括真空泵气体排出口)、泵房排风扇口与变配电室门窗的水平距离应大于15m。理由:由于油气通风口是强制通风方式,和自然扩散方式相比,油气量大、扩散远、时间长,所以必须加大扩散范围。

  4.3 目前油库配电柜存在的主要问题:

  一是配电柜中没有明确的“零排”和“地排”,工作零线和保护接地不能各自独立接地;二是有的将设备外壳和接地端子接在工作零线上;三是保护措施不完善;四是配电柜上没配四联(三相)或双联(单相)开关,即当切断三相电源时,同时切断工作零线。


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