1、防爆技术与应用收稿日期 2023 02 08基金资助国家市场监督管理总局科技计划项目(2022MK148)作者简介刘柏清(1981)，男，高级工程师，主要从事防爆设备检验检测技术研究。LNG 气化站防爆电气接地失效浅析刘柏清1，2，马雷1，2，高恒志1，2(1 广州特种机电设备检测研究院，广东广州510760;2 国家防爆设备质量检验检测中心(广东)，广东广州510760)关键词LNG 气化站;防爆检测;接地失效;安全管理 摘要根据 LNG 气化站爆炸危险区域内存在的防爆电气接地失效形式总结并分析了可能存在的潜在风险。中图分类号U46 文献标识码A 文章编号 1004 9118(2023)01
2、 0020 03DOI:10 14023/j cnki dqfb 2023 01 005Failure Analysis of Explosionproof Electrical Equipment Groundingin Hazardous Area of LNG Gasification StationLiu Bai-qing1，Ma Lei1，Gao Heng-zhi1(1 Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection Testing，Guangdong，Guangzhou，510760;2 China National Qualit
3、y Supervision and Testing Center of Explosion proof Equipment，Guangdong Guangzhou，510760)Key words:LNG gasification station;explosion inspection;grounding failure;safety manage-mentAbstract:The potential risks are summarized and analyzed according to the explosionproof e-lectrical equipment groundin
4、g failure in hazardous area of LNG gasification station0引言LNG 的主要成分为甲烷(CH4)，密度小于空气，属于易燃易爆危险物质，LNG 气化站存在 0区、1 区和 2 区，爆炸场所多级分布，属于高风险区域。气化站中存在各种流体储存、调压、输送装置，高密度使用的电气设备，产生大量的静电和杂散电流，这些潜在风险处理不当极易成为爆炸危险区域的潜在点燃源1。目前，对于防爆设备的生产厂商而言，等电位和接地设计已有规范可依，实现防爆设备的安全高效运行关键在于设备的正确安装和使用2。本文通过对 LNG 气化站接地失效危险性点燃源进行分析，结合全国范
5、围内 LNG 气化站爆炸危险区域的防爆电气检验实例，总结并分析接地不规范的共性问题，归纳总结各种接地的失效形式，针对接地失效提出防控措施。1LNG 气化站工艺流程和防爆接地要求1 1LNG 气化站工艺流程及接地失效风险LNG 气化站主要工艺包括卸车、储存、气化、调压等3，典型的气化站工艺流程如图 1所示。02电气防爆 2023 年 2 月第 1 期图 1LNG 气化站工艺流程整条工艺链由 LNG 槽车将液化天然气运至LNG 气化站开始，槽车在卸车台通过卸车增压气化器对槽车储罐增压，利用压差将 LNG 送至气化站的低温 LNG 储罐。非工作条件下，储罐内 LNG的储存温度为 162，压力略高于常
6、压;工作条件下，储罐增压气化器将储罐内的 LNG 增压到0.5 MPa，增压后的低温 LNG 流入空温式气化器，与空气换热后转化为气态天然气并升高温度，出口温度比环境温度低 10 左右。当空温式气化器出口温度不大于 5 时，通过热水循环水浴式加热器给天然气升温，最后经调压、计量及加臭等工艺处理后进入天然气输配管网。由此可见，如果不能从较为复杂的 LNG 气化站工艺中精准识别出危险源，容易造成灾害扩大化，这是不利于相关行业安全生产进程推进的。其中，未接地或接地失效而产生的危险点燃源如下:(1)漏电和(或)杂散电流在上述工艺流程中，存在较多的电气设备，如压缩机、风机、泵、控制箱、灯具、流量计、可燃
7、气体探头、压力传感器、温度传感器、液位计等。设备大多为露天安装，环境条件较为恶劣且电磁环境复杂，设备壳体、金属配线管、电缆的金属护套等可能发生漏电和(或)出现杂散电流，易成为外部危险环境的点燃源。因此，应针对设备/设施的漏电和(或)杂散电流进行接地保护。(2)静电LNG 是一种液态介电物质，其电导率在 10 12 S/m 之间，在卸车、储存、气化、调压过程中容易产生大量静电电荷，主要包括:天然气气体/液体与管道或设备内壁高速摩擦和碰撞产生的静电电荷;电机、压缩机、风机等存在相互运动的设备，运行时相对摩擦以及与空气摩擦产生的静电电荷;设备以及传输管道的非金属外壳和外表面受摩擦而产生的静电电荷。若
8、产生的静电电荷无法及时消散，则易形成为爆炸危险区域的潜在点燃源。对于爆炸危险区域内的防爆电气设备/非电气设备和管道设施等均需进行防静电接地。(3)雷电LNG 气化站多为露天安装，站内高层建筑较为密集，受到雷击危害的概率较大，雷击会对储罐、管道、设备等造成严重损坏，易引发危险区域的火灾和爆炸，因此 LNG 气化站对于防雷接地的要求较高。1 2LNG 气化站防爆接地要求LNG 气化站多为 TN S 接地系统，就 LNG气化站内设备而言，除防爆电气设备本身的内接地外，防爆设备和设施还应配置外接地(包括保护接地、防雷接地、防静电接地)，二者之间必须保 持 同 电 位，GB/T 3836 1520174
9、 和 AQ300920075 规定了爆炸性危险场所内设备和设施的接地要求:(1)除防爆灯具外，所有电气设备的金属外壳、金属构架、金属配线管及其配件、电缆保护管、电缆的金属护套等非带电的裸露金属部分均应接地;各区间均应单独接地，工作零线不得作为保护接地线;(2)爆炸性危险场所除 2 区内照明灯具外所有的电气设备应采用专用接地线;宜采用多股软绞线，接地线的铜芯截面积不得小于 4 mm2，易受机械损伤的部位应装设保护管;(3)金属管线和电缆的金属外壳等可作为辅12防爆技术与应用LNG 气化站防爆电气接地失效浅析助接地线，但输送易燃危险物质的管道不能作为接地线;(4)TN S 中性点接地系统，接地电阻
10、值不大于 4;(5)爆炸性危险场所接地干线与接地体不得少于 2 处，接地干线通过与其他环境共用的隔离墙时应用钢管保护，并作好隔离密封;(6)防静电的接地装置，每一处接地体的接地电阻值应符合设计规定，一般应小于等于100。设备、机组、管道、储罐等的防静电接地线应单独与接地体或接地干线相连接，除并列管道外不互相串连接地;(7)防静电接地线的安装，应与设备、机组、管道、储罐等固定接地端子或螺栓连接，螺栓规格不应小于 M10，并有防松装置和涂以电力复合脂。当采用焊接连接时，不得降低或损坏管道强度;(8)容量为50 m3及以上的贮罐，其接地点不应少于两处，且接地点的间距不应大于 30 m，并应在罐体底部
11、周围对称与接地体连接，接地体应连接成环形的闭合回路。(9)非金属的管道、设备等，其外壁上缠绕的金属丝网、金属带等，应紧贴其表面均匀地缠绕，并应可靠地接地。(10)皮带传动的机组及其皮带的防静电接地刷、防护罩，均应进行接地处理。2LNG 气化站接地失效的形式和防控措施2 1接地失效的形式接地失效的主要形式如下:(1)设备未进行接地处理，如防爆摄像头、布线钢管、流量计、防爆箱、防爆风机/电机外壳等;(2)设备所使用的接地线不符合标准要求，多为不足 4 mm2铜线或采用扁钢带连接，接地线不符合要求时，可能导致接地阻值较大;(3)除防爆灯具外的其他设备接地线串接，该情况多见于防爆箱或防爆接线盒，多个接
12、地线串接时若其中一个接地端子失效可能导致其他设备接地全部失效;(4)设备外壳、管线或接地端子在涂覆油漆后，未将接地端处油漆清除的情况下直连接地线，接地线与接地端子间被油漆阻隔，导致接地电阻值超过标准要求值;(5)设备外壳未设置专用接地点，用户将接地线安装于隔爆外壳紧固件处，可能导致隔爆外壳紧固件拧紧力矩不足而影响隔爆型设备的防爆性能;(6)接线端子和接地线末端氧化，氧化铜的导电性很差，附着在铜的表面会阻碍导电，造成铜的电阻值偏大，导致接地电阻值变大;(7)接地端子处螺纹连接未采取防松措施，导致接地端子处接触不良，接地电阻值变大;(8)接地干线与接地体接触不良，导致接地干线接地电阻值较大;(9)
13、外接地线与内接地线串接，外接地线穿过防爆电缆引入装置引入到设备内部的中性点接地，该情况多见于防爆接线盒和防爆箱，不仅接地不符合要求，还影响设备的防爆性能。2 2接地失效的主要防控措施由上文分析可知，LNG 气化站接地失效的类型较多，但是影响接地完整性最主要的因素在于人员和管理。参考文献 1 熊友强 化工厂危险化学品安全管理探讨 J 化工管理，2020(09):103 104 2 张显力，张海鸥 防爆电器概论 M 2 版 北京:机械工业出版社，2015 3 王要武 城市 LNG 气化站工艺及设备配置J 化工设计通讯，2019，45(11):89+118 4 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 爆炸性环境 第15 部分:电气装置的设计、选型和安装:GB/T 3836 152017 S 北京:中国标准出版社，2018:7 5 国家安全生产监督管理总局 危险场所电气防爆安全规范:AQ 30092016S 北京:中国标准出版社，2018:0122电气防爆 2023 年 2 月第 1 期