加蓬油田避雷針設(shè)計(jì)探討

吳其魯

摘 要：加蓬Obangue油氣站場內(nèi)的原油儲罐建設(shè)較早，壁厚較薄，罐區(qū)需采用加裝避雷針的避雷方式，本文結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)例探討了加蓬油氣罐區(qū)避雷針的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：加蓬；罐區(qū)；避雷針

1 前言

加蓬Obangue油氣站場為已建站場，原站場是由國外公司設(shè)計(jì)施工的，由于建設(shè)較早，保留的參考資料有限，本次設(shè)計(jì)是由中方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，在加蓬沒有類似設(shè)計(jì)實(shí)例可以參考，加之加蓬本國沒有自己的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，不同的項(xiàng)目管理人員對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的引用也存有差異，故在做加蓬的油氣項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)需格外注意。

已建加蓬Obangue油氣站場都加裝避雷針進(jìn)行保護(hù)，罐區(qū)也都設(shè)有避雷針保護(hù)，這與國內(nèi)的做法有所不同，所以在做相關(guān)的避雷針設(shè)計(jì)時(shí)，對避雷針的保護(hù)算法及布置需要進(jìn)行核算后進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 避雷針布置現(xiàn)狀

2.1 項(xiàng)目概況

加蓬Obangue區(qū)塊位于加蓬共和國濱海奧果韋省、加蓬西部第二大城市-讓蒂爾港市（Port Gentil）的東南方約160km。Obangue區(qū)塊屬于熱帶雨林氣候，森林茂盛，覆蓋程度高，有較強(qiáng)雷雨天氣。

Obangue站CPF罐區(qū)內(nèi)已建3座罐，TK1為凈化油罐，體積10000BBLS（1600m3）；TK2為污油罐，體積5000BBLS（800m3）；TK3為污水罐，體積5000BBLS（800m3），本次需在TK1東側(cè)新建一座5000 BBLS（800m3）的原油儲罐。

2.2 避雷針布置現(xiàn)狀

Obangue站CPF已建罐區(qū)內(nèi)的TK1油罐附近已建有避雷針一座，根據(jù)業(yè)主提供資料，從圖03-05-APG-04-LYT-0071-Rev.02中可以看出避雷針高13m，避雷針的保護(hù)范圍44m。

3避雷針的滾球法驗(yàn)證

本次對罐區(qū)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，在已建油罐TK1旁新建一座等高的油罐TK4， 改造后新建罐與避雷針位置沖突，需將避雷針移位至防火堤外。

3.1 滾球法計(jì)算保護(hù)范圍

因加蓬國內(nèi)無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以參考，擬采用國標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中的附錄D 采用滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍。

根據(jù)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中第4.5.5條的規(guī)定，確定滾球半徑為100m，

即：

hr= 100m…………………….…（1）

根據(jù)資料，已建避雷針高度13m，

即：

h= 13m……….…………………（2）

顯然避雷針高度小于滾球半徑，避雷針在hx高度的xx平面上和地面上的保護(hù)半徑，分別根據(jù)下列公式計(jì)算：

…………………………（3）

……………………………………………..（4）

根據(jù)工藝資料，本次新建罐的高度8.8m，

即：

hx= 8.8m…………………….…（5）

將上述資料分別帶入公式（3）、公式（4）可得，

已建避雷針在新建罐8.8m高處的保護(hù)半徑rx= 8m ，

已建避雷針在地面的保護(hù)半徑r0= 49m 。

3.2 滾球法計(jì)算結(jié)果

由于避雷針與新建油罐位置沖突，將避雷針移位重新安裝于罐區(qū)防火堤外，為有較好的防雷效果，移位后的避雷針緊鄰防火堤位置放置，根據(jù)計(jì)算結(jié)果避雷針在8.8m高處的保護(hù)半徑rx= 8m ，避雷針在地面的保護(hù)半徑r0= 49m，重新作出避雷針的保護(hù)范圍。

可以明顯看出，避雷針在地面的保護(hù)范圍基本滿足要求，但其在油罐高度8.8m處的保護(hù)范圍無法覆蓋已建及新建油罐，對油罐無法起到保護(hù)作用。

3.3 滾球法反推避雷針高度

如果避雷針的保護(hù)范圍將已建及新建油罐全部覆蓋，根據(jù)測量，移位后避雷針在8.8m高處的保護(hù)半徑必須大于31m，

即：

rx= 31m…………………….…（6）

將此值帶入公式（3）、公式（4），由此反推避雷針的高度，

h=30m。

如果移位后的避雷針保護(hù)范圍要將已建及新建油罐覆蓋，則原來安裝與燈桿之上的避雷針至少需由13m加高至30m，這個(gè)高度的避雷針在本工程中肯定是不可取的。

4避雷針布置設(shè)計(jì)

運(yùn)用滾球法進(jìn)行了驗(yàn)算，其計(jì)算結(jié)果不滿足實(shí)際工程需要，而且滾球法算出的已建避雷針地面保護(hù)范圍為49m，而業(yè)主提供的資料，已建避雷針保護(hù)范圍為44m，兩者存在一定出入，滾球法計(jì)算保護(hù)范圍不適合本站場的改造。

4.1 ERICO避雷針保護(hù)范圍計(jì)算

與外籍工程師進(jìn)行溝通后得知，已建站場的避雷針保護(hù)是根據(jù)法國標(biāo)準(zhǔn)NFC 17-102進(jìn)行的設(shè)計(jì)，采用的是ERICO避雷針，滾球法雖與其算法有相似處，但還是有些不同，根據(jù)外籍工程師提供的相關(guān)資料對避雷針的保護(hù)范圍重新進(jìn)行了計(jì)算。

根據(jù)外籍工程師提供的資料，避雷針的保護(hù)范圍可由以下公式進(jìn)行計(jì)算

…………………….…（7）

其中

h為避雷針的離地高度，D為根據(jù)NFC 17-102確定的半徑值，△t為提前反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)NFC 17-102可以確定，

D=20m…………………….…（8）

選取最短的避雷針提前反應(yīng)時(shí)間

△t =25us…………………….…（9）

將上述數(shù)據(jù)帶入公式（7）可得13米高的避雷針的地面保護(hù)半徑 ro= 44m，與業(yè)主提供資料一致。

4.2 移位后的避雷針保護(hù)范圍

根據(jù)外籍工程師提供資料，避雷針在油罐高度8.8m處的保護(hù)半徑可由《ERITECH SYSTEM 1000》得出。由于保護(hù)對象為油罐，所以用采用1級保護(hù)，選用的最短提前反應(yīng)時(shí)間25us，避雷針高13m，較油罐8.8m大約高出4m，由上表可以查出避雷針在8.8m處的保護(hù)半徑大約為34m，保護(hù)概率為99%。根據(jù)此保護(hù)范圍對移位后的避雷針保護(hù)半徑進(jìn)行驗(yàn)證。明顯看出，避雷針在8.8m處能夠?qū)⒁呀靶陆ㄓ凸薷采w在保護(hù)范圍內(nèi)，滿足要求。

5 結(jié)束語

加蓬Obangue站已建避雷針的設(shè)計(jì)算法采用的是法國標(biāo)準(zhǔn)NFC 17-102，這里的算法雖與國內(nèi)的滾球法有相似處，但仍有一定差異。加蓬項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)對避雷針保護(hù)算法的選取不能直接依賴國內(nèi)的滾球法，這種算法雖有可取之處，但在加蓬項(xiàng)目上可能會水土不服。

加蓬原為法屬殖民地，Obangue站已建油氣站場的設(shè)計(jì)風(fēng)格與國內(nèi)不同，帶有濃厚的法蘭西風(fēng)格，當(dāng)?shù)氐墓こ處熢缫蚜?xí)慣這種風(fēng)格的設(shè)計(jì)，且加蓬項(xiàng)目大都為老舊站改造工程，改造過程中就會不可避免的與原有已建部分產(chǎn)生差異性沖突，也希望本工程的避雷針設(shè)計(jì)對后續(xù)的加蓬項(xiàng)目設(shè)計(jì)能產(chǎn)生一定的啟示和幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010

[2]《加蓬項(xiàng)目竣工圖》03-05-APG-04-LYT-0071-Rev.02

[3]《ERITECH SYSTEM 1000》