石油化工装置防雷设计规范GB50650-XXXX(课件)

《石油化工装置防雷设计规范》GB50650-2011中国国家标准主编单位：中国石化工程建设公司参编单位：中国石化集团上海工程有限公司中国石化集团洛阳石油化工工程公司中国寰球工程公司中国天辰工程有限公司中国五环工程有限公司自2011年12月1日实施编制目的长期以来，石油化工生产装置的防雷设计是遵照国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的规定进行的。但是，由于该规范不包含石油化工户外装置的设计内容，造成石油化工装置防雷设计的不便，故编制本规范。石油化工生产装置包括户外场所和设施，以往设计单位在进行这部分防雷设计时，都是参照国内外的各种设计资料（如公司规定）进行的，导致防雷设计的内容和做法很不一致，缺乏依据，需要统一和规范。目次1总则2术语3防雷场所分类4基本规定5户外装置的防雷6防雷装置适用范围本规范适用于新建、改建和扩建石油化工装置及其辅助生产设施的防雷设计；不适用于原油的采集、长距离输送、石油化工装置厂区外油品储存及销售设施的防雷设计。条文说明：本规范的适用范围主要是以原油炼制及其衍生物加工为主的石油化工产品的生产装置，包括炼油、烯烃、化肥、化纤等生产装置。生产特性与石油化工装置相近的化工装置，可根据装置构成确定是否采用本规范。生产特性与石油化工装置不同的部分（例如煤化工企业的煤处理部分），则应遵守其他有关规范的规定。对于油田的原油采集系统、油品的长距离输送系统、石油化工装置厂区外的大容量油品储存系统和商业油品的销售系统，由于它们都有相关的国家级设计规范，本规范不适用。同时应明确：1本规范不适用于粉尘燃爆的环境；2对易燃、易爆气体环境下的防爆和保护应执行相关的规定，不宜将本规范作为防雷保护的手段。2术语2.0.1石油化工装置：以石油、天然气及其产品为原料，生产石油化工产品(或中间体)的生产装置。2.0.2辅助生产设施：配合主要工艺装置完成其生产过程而必需的设施，包括罐区、中央化验室、污水处理厂、维修间、火炬等。2.0.3厂房房屋：设有屋顶，建筑外围护结构全部采用封闭式墙体（含门、窗）构造的生产性（储存性）建筑物。2.0.4户外装置区：露天或对大气敞开、空气畅通的场所。2.0.5半敞开式厂房：设有屋顶，建筑外围护结构局部采用墙体，所占面积不超过该建筑外围护体表面面积的三分之一（不含屋顶和地面的面积）的生产性建筑物。2.0.6敞开式厂房：设有屋顶，不设建筑外围护结构的生产性建筑物。2.0.7雷击2.0.8直击雷2.0.9雷电感应：包括雷电静电感应和雷电电磁感应。注：《防雷规范》GB50057-2010中分别称为闪电感应、闪电静电感应、闪电电磁感应2.0.10雷电波侵入：注：《防雷规范》GB50057-2010中称为闪电电涌侵入。2.0.11防雷装置（LPS）：由外部防雷装置和内部防雷装置组成。2术语2.0.12外部防雷装置：由接闪器、引下线和接地装置组成。2.0.13内部防雷装置：由等电位连接和与外部防雷装置的电气绝缘组成。注：《防雷规范》GB50057-2010中由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。2.0.14接闪器2.0.15引下线2.0.16接地装置2.0.17接地体2.0.18接地线2.0.19等电位连接网络：将所有导电性物体（带电导体除外）互相连接到接地装置的一个系统。注：《防雷规范》GB50057-2010中将建筑物和建筑物内系统（带电导体除外）的所有导电性物体互相连接组成的一个网。2.0.20接地系统2.0.21接地电阻：接地极或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和2.0.22工频接地电阻2.0.23冲击接地电阻3防雷场所分类3.0.1石油化工装置的各种场所，应根据能形成爆炸性气体混合物的环境状况和空间气体的消散条件，划分为厂房房屋类或户外装置区。条文说明在进行户内场所的防雷设计时，目的是防止雷击时点燃建筑物内部的爆炸危险区域，引起空间爆炸,造成危害。对于石油化工装置众多的户外场所而言，出现有爆炸危险浓度的气体空间，在工程上是不可能用防雷设施加以保护的。防雷设计主要保护设备和设施，对易燃、易爆放散管口的防雷保护也主要是保护设备并减少雷击火灾的可能。由于户内场所和户外场所产生爆炸的差别，本规范对这两类场所的防雷保护分别作出了规定：1厂房房屋类：各种封闭的厂房、机器设备间(包括泵房)、辅助房屋、仓库等。此类场所为封闭性的，能限制爆炸性气体混合物向大气扩散，并在一定时间内维持其爆炸危险浓度,一旦点燃，其爆炸压力巨大，将导致设备和建筑物破损。对此类场所采用外部防雷装置进行全面的保护。2户外装置区：炉区、塔区、机器设备区、静设备区、储罐区、液体装卸站、粉粒料筒仓、冷却塔、框架、管架、烟囱、火炬等。此类场所为露天的或对大气敞开的，空气通畅，爆炸性气体混合物易于消散，爆炸危险浓度消失较快，一旦点燃,，其爆炸压很低，不易造成危害者。对此类场所侧重于户外设备的防雷保护。3防雷场所分类3.0.2半敞开式和敞开式厂房，亦应根据其敞开程度，划分为厂房房屋类或户外装置区。有屋顶而墙面敞开的大型压缩机厂房应划为厂房房屋类；设备管道布置稀疏的框架应划为户外装置区。条文说明建筑结构为敞开式、半敞开式的场所是属于厂房房屋类场所和户外装置区场所之间的过渡场所。宜根据建筑形式、易燃易爆物质放散的量和通风条件确定该局部的防雷设计。在易燃易爆物质放散不利的环境，宜按户内场所设计。4基本规定4.1.1石油化工装置厂房房屋类场所的防雷设计，应符合《建筑物防雷设计规范》GB50057的有关规定。4.2.1石油化工装置的户外装置区，遇下列情况之一时，应进行防雷设计：1安置在地面上高大、耸立的生产设备；2通过框架或支架安置在高处的生产设备和引向火炬的主管道等；3安置在地面上的大型压缩机、成群布置的机泵等转动设备；4在空旷地区的火炬、烟囱和排气筒；5安置在高处易遭受直击雷的照明设施。本条为强制性条文。条文说明本规范的重点是户外装置区的防雷。在石油化工装置的户外装置区，本规范不是像现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057那样要进行年预计雷击次数的计算，而是引用了其概念（易受雷击的概念、雷击的破坏后果等），对某些场所是否防止直击雷击作出明确规定。在本条中明确规定了需要进行防雷的各种情况，主要是易遭受雷击的高大设备和一些重要生产设备。4基本规定4.2.2石油化工装置的户外装置区，遇下列情况之一时，可不进行防直击雷的设计：1在空旷地区分散布置的水处理场所(重要设备除外)；2安置在地面上分散布置的少量机泵和小型金属设备；3地面管道和管架。条文说明在石油化工装置的户外装置区，并不是所有场所都需要进行防雷的。在水处理厂场所和一些罐区，地面空旷、分散布置的有少量机泵（3~4台及以下）和矮小金属设备，不必要进行防直击雷的设计。在地面上布置的管道和管架亦如此，只需要进行防雷电感应的接地。4基本规定4.2.3防直击雷的接闪器设计，宜利用生产设备的金属实体，但应符合下列规定：1用作接闪器的生产设备应为整体封闭、焊接结构的金属静设备；转动设备不应用作接闪器；2用作接闪器的生产设备应有金属外壳，其易受直击雷的顶部和外侧上部应有足够的厚度，钢制设备的壁厚应大于或等于4mm，其他金属设备的壁厚见表6.1.5中的厚度t值。条文说明本条是户外装置区防雷的主要措施——生产设备的本体防雷保护。石油化工装置的户外装置区，各种工艺设备和容器，几乎全是金属的（钢的），本身大都能承受直击雷的冲击。只要能满足爆炸危险环境的要求，利用设备本体作为防雷的接闪器和引下线，是十分方便和经济的。利用生产设备（直立式金属静设备）的外壳作为防直击雷击的接闪器和引下线，要求生产设备是整体封闭和焊接的，而且要有一定的厚度，使在雷击点上电流不能熔穿外壳。转动（驱动）设备本身有运动部件，还有电动机等电气设备，其本体不能接收和传导雷电流，规定不能用作接闪器。生产设备的顶部和外侧上部是易接受直击雷击的部分，要重点加以保护。一般而言，所谓顶部和外侧上部是指总高度80﹪以上的部分。4基本规定4.2.4易受直击雷击且在附近高大生产设备、框架和大型管架（已用作接闪器）等的防雷保护范围之外的下列设备，应另行设置接闪器：1转动设备；2不能作为接闪器的金属静设备；3非金属外壳的静设备。4.2.5接闪器的防雷保护范围应采用下列方法之一：1《建筑物防雷设计规范》GB50057规定的滚球法的规定，滚球半径取45m。2接闪器顶部与被保护参考平面的高差和保护角应符合表4.2.5中的规定或现行《雷电防护第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险》GB/T21714.3的有关规定。表4.2.5接闪器顶部与被保护参考平面的高差和保护高差m0~251015202530354045保护角°777061544843373328234基本规定4.2.6防直击雷的引下线设计，应符合下列规定：1安置在地面上高大、耸立的生产设备应利用其金属壳体作为引下线；2生产设备通过框架或支架安置时，应优先利用金属框架作为引下线；3高大炉体、塔体、桶仓、大型设备、框架等应至少使用两根引下线，引下线的间距不应大于18m；4在高空布置、较长的卧式容器和管道（如送往火炬的管道）应在两端设置引下线，长度超过18m时应增加引下线数量；5引下线应以尽量直的和最短的路径直接引至接地体，应有足够的截面和厚度，并在地面以上加机械保护；6利用柱内纵向主钢筋作为引下线时，柱内纵向主钢筋应采用箍筋绑扎或焊接。条文说明高大和高空指生产设备周围无更高物体对其屏蔽或影响易受直接雷击者。4基本规定4.2.7防雷电感应的设计，应符合下列规定：1在户外装置区场所，所有金属的设备、框架、管道、电缆金属保护层（铠装、钢管、槽板等）和放空管口等，均应连接到防感应雷的接地装置上；设专用引下线时，钢筋混凝土柱子的钢筋，亦应在最高层顶和地面附近分别引出接到接地线（网）；2本条第1款所述的金属物体，与附近引下线之间的空间距离应按下式确定：S≥0.075KcLx(4.2.7)式中：S—空间距离，m；Kc—分流系数，单根引下线取1；两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线取0.66；接闪器成闭合环的或网状的多根引下线取0.44Lx—引下线计算点到接地连接点的长度，m。3如果空间距离不满足要求，应在高于连接点的地方增加接地连接线；4平行敷设的金属管道、框架和电缆金属保护层等，当其间净距小于100mm时应每隔30m进行金属连接，相交或相距处净距小于100mm时亦应连接。4基本规定4.2.8防雷的接地装置设计，应符合下列规定：1利用金属外壳作为接闪器的生产设备，应在金属外壳底部不少于两处接至接地体；2另行设置的接闪器，均应有引下线直接接至接地体；3防直击雷用的每根引下线所直接连接的接地体，其冲击接地电阻不应大于10Ω，并符合下列规定：1）接地电阻计算中，每处接地体各支线的长度应小于或等于接地体的有效长度le；2）le的计算和冲击接地电阻的换算应按照GB50057的有关规定执行。4防雷电感应的接地体，其工频接地电阻不应大于30Ω5防直击雷的接地体应与防雷电感应和电力设备用的接地体连接成一个整体的接地系统。但防直击雷用的接地体，接地电阻应满足第3款要求。条文说明在工程设计中，一般都将防直击雷击的接地体与防雷电感应的接地体在地下连接起来（或者共用），并且还与电力设备的保护接地网（其接地体一般在变电所附近）连接。因此，不易看清那组接地体是防直击雷击用的。雷电流经最近的引下线流入地中（经断接卡后的接地线），在接地体上流散入大地。由于雷电流的冲击性能，限制了它只能在一定范围内流散，即出现了接地体的有效长度le。4基本规定4.3户外装置区的排放设施4.3.1安装在生产设备易受直击雷的顶部和外侧上部并直接向大气排放的排放设施（如：放散管、排风管、安全阀、呼吸阀、放料口、取样口、排污口等，以下称放空口），应根据排放的物料和浓度、排放的频率或方式、正常或事故排放、手动或自动排放等生产操作性质和安装位置分别进行防雷保护。条文说明石油化工装置用的排放设施种类较多，由于它们所处的排放状况不同，防雷设计时的安全措施也应有所区别。可能会提出多种要求，