油码头绝缘法兰与船岸跨接技术应用探析

■ 郑明梁

近年来，关于油码头装卸作业时船岸之间应该采用绝缘法兰还是进行等电位跨接的问题，一直存有争议。从地域分布看，我国长江以南大多数油码头采用绝缘法兰，北方多数港口既用绝缘法兰又进行等电位跨接，南北方各有少数港口只采用等电位连接。

那么到底该如何取舍呢？

一、规范要求

我国现行标准规范对油码头船岸跨接要求有所出入，但大部分都要求使用绝缘法兰。鉴于标准的不统一性，操作起来非常困难，现将各标准、规范有关内容摘要如下：

摘录一，《国际邮轮与油码头安全指南》（第五版） ，其中：

17.5.2 为避免在岸上软管和输油臂的连接或拆离操作中产生船岸间的电流，终端站操作者应确保成套软管与金属臂都装上一个绝缘法兰。不支持使用船／岸跨接电缆。

摘录二，GB 18434—2001《油船油码头安全作业规程》，其中：

10.14.1 油码头宜在货油管线和金属输油臂上装有一个绝缘法兰或单独的一段非金属软管。该绝缘段向水一侧的金属件应与船体保持连续的导电性，向岸的一侧应与油码头的接地装置保持连续的导电性。

10.14.3 绝缘法兰和非导电软管应定期测试，其电阻值应不低于1 000 Ω。

摘录三，中华人民共和国行业标准JTJ 237—99《装卸油品码头防火设计规范》，其中：

7.3.3 当油品码头采用装载臂装卸油品时，应在装载臂安装绝缘法兰；采用软管装卸油品时，应在每条软管管线上安装一根不导电短管，绝缘片和不导电短管的电阻值均应大于1 MΩ。油品码头亦可采用其它有效的防静电和防杂散电流的装置。

7.3.4 当油品码头采用船、岸间跨接电缆防止静电及杂散电流时，码头应设置为油船跨接的防静电接地装置，并应在码头设置与地通连的防爆开关。此接地装置应与码头上装卸油品设备的静电接地装置相连接。

摘录四，GB 13348—2009 《液体石油产品静电安全规程》，其中：

4.4.1 作业前应用绝缘护套导线通过防爆开关将码头与船体跨接，作业后拆除跨接线。输油臂或软管上如安装25 KΩ～2 500 KΩ（即0.025 MΩ～2.5 MΩ）的绝缘法兰或防静电软管，不宜设跨接线。使用软管输送轻质油品前，应做电气连续性检查。

摘录五，中华人民共和国交通行业标准JT／T 398—1999《港口输油臂》，其中：

5.6.3 绝缘法兰接头输油臂必须设绝缘法兰接头，液压、润滑、清洗和排空系统等管路应采用非金属绝缘软管跨过绝缘法兰接头。绝缘法兰接头电阻值，水压试验前不小于10 MΩ，水压试验后（包括已输送液体后）不小于1 000 Ω。

摘录六，交通部JT 416—2000《液化气码头安全技术要求》则专门规定：

4.4.1 液化气码头应设静电接地装置。

摘录七，中华人民共和国交通运输（水运）行业标准Ⅱ2019—90《油船作业安全技术要求》，其中：

4.8.1 油船装卸前，应按规定接好接地电缆。接地电缆必须正常、良好，截面不小于1 6 mm2。接拆前必须将电缆开关（应是防爆开关）放在“断位”，不得以绝缘方法代替。接拆应按先接地线、后接软管和先拆软管、后拆地线的次序进行。

二、技术分析

从技术演变角度讲，我国早期油码头均采用等电位跨接技术，后来国际上要求只用绝缘法兰。由于近些年国内外并没有因为选择跨接还是选择用绝缘法兰而引发较大事故，因此许多人认为只有自己的做法才是安全可靠的。

（一）装设船岸跨接电缆的理由。

1．给静电提供电路。

当油品装进货油舱时，油舱和船壳会带静电，其极性与油所带的静电电荷极性相反。反对装设船岸跨接电缆的人认为船体结构的电荷通过船壳湿表面，也就是通过港区的水至地，远比通过一条小直径的接地电缆易消散，为了消除静电而安装接地电缆是没有必要的。但是，不可否认船岸跨接电缆能让船体结构靠近码头一侧的表面电荷安全地通过岸上消散至地，实现船岸连接区域的等电位效果。由于油船的其他部位与岸方接触较少，一般不会发生“意外”的金属连接，因此实现该部位的等电位连接也正是我们所需要的。

2．给杂散电流提供电路。

船岸的管路和软管系统可能有大量杂散电流通过，其来源于：（1）用强制电流法或牺牲阳极法对油码头或船体进行的阴极防护；（2）由于船岸间的电位差或电源问题造成的泄漏电流。船岸一般都存在着电位差，而且这一电位差是个变数，即使同一艘船靠泊在码头的同一泊位上，在不同时刻也会有不同的数值，这是由船岸间连接情况的变化决定的；其数量级较低，有关资料介绍为0.4 V～1.5 V左右。虽然电位差很低，但跨接电缆的阻值也很低（一般在0.000 8 Ω左右），连接瞬间会产生上千安电流。由此可见，装设船岸跨接电缆给杂散电流提供了电路的必要性是毋庸置疑的。

（二）装设船岸跨接电缆的缺陷。

近期许多文献指出：采用船、岸跨接电缆不但不是一种有效的安全措施，甚至还可能带来危险；虽然船岸之间0.4 V～1.5 V左右的电位差本身并没有什么危险，但是在连接船岸跨接电缆时，上千安电流放电有可能产生火花或电弧。

有人认为安装船岸跨接电缆是基于它会减少电流通过“意外的”连接而达到安全的目的，借以防止“意外的”船岸金属连接而产生火花。但要达到这个目的，只有接地电缆的接地电阻非常低，以致于与“意外的”电路比较，其电阻可以忽略不计，以促使电流从接地电缆通过，而不流经其它电路。经计算至少需截面积为2 000 mm2（直径50 mm）的电缆，采取这种方法才是有效的，这是不现实的。

上述两种观点是基于油码头进行静电跨接时没有使用防爆开关基础之上的。虽然少数油码头没有安装防爆开关或者在进行跨接时可能出现错误操作，显然这并不能成为全盘否定船岸跨接技术的理由。可见，装设船岸跨接是不能解决全部问题的，但能部分地解决问题，带来的隐患是可以通过采取措施消除的。也就是说，单用跨接是有用但有隐患的。

（三）装设绝缘法兰的理由。

因为绝缘法兰的阻值不是无限大，而是在一个适当的范围之内，因此绝缘法兰有两项功能：1．中断船岸之间输油管线上的杂散电流；2．对静电提供对地泄漏的通道。为保证第一个功能的发挥，应该杜绝绝缘法兰或非导电软管与外部金属接触而短路，即保证其朝海一侧输油管线中的所有金属不与码头上的金属构件接触，以及朝岸一侧输油管线中的所有金属不与船体接触。为保证第二个功能的发挥,应保证绝缘法兰或非导电软管朝海一侧的所有金属与船体的电气连续性，朝岸一侧的所有金属与码头固定接地装置的电气连续性。

许多标准、规范作出了取消船岸跨接电缆、采用装载臂装卸油品时在装载臂安装绝缘法兰，用软管装卸油品时在每条软管管线上装设一根不导电短管的规定。从理论上探讨，这种做法绝缘法兰既导走了静电，又阻止了杂散电流，可谓一石二鸟，但现实中操作起来却存在许多难以解决的问题。

（四）装设绝缘法兰的缺陷。

1．使用绝缘法兰要求码头与船保持绝缘。实际上要求油码头的护舷设施、船梯、工作人员上下船梯都不形成船与岸的电气通路是难以实现的。

2．如果绝缘法兰损坏或电阻使用一段时间后不能满足绝缘要求时，难以进行快速处理。绝缘法兰通常设置在输油臂外臂与三向回转接头处，三向回转维修时会损坏绝缘法兰，而安装三向回转在现场实施，绝缘法兰无法安装，即使装上也将严重损坏，要安装必须将输油臂移至陆地工作台上实施。三向回转维修周期为5年左右，要每次都吊运输油臂是不现实的。

3． 绝缘法兰电阻值各规范不统一，操作起来经常无所适从。绝缘法兰接头电阻值测量方法、周期无规范，使用常规的兆欧表、万用表对于防爆区现场测量不便操作，无法做到随时检测。

基于以上原因，存在绝缘法兰失效的可能性。如果取消船岸跨接电缆，而只采用绝缘法兰、不导电短管，当其失效时仍然存在打火的隐患。因此，在现有法规不完善、措施不完备的情况下，盲目地取消船岸跨接电缆，而只采用绝缘法兰、不导电短管方法也是不安全的。

三、解决方案

如上所述，绝对地采用哪一种措施都是不妥当的。经过长时间分析研究，并征求专家意见，最终认为采用“船岸跨接电缆＋绝缘法兰”是符合实际的，也是比较科学的；并规定：船岸跨接电缆必须配套安装防爆开关，接拆前必须将电缆开关（防爆开关）放在“断位”；接拆按先接地线、后接管和先拆管、后拆地线的次序进行。船岸之间始终存在着电位差，当存在杂散电流通路时，会有电流通过这些通路。当切断通路时，由于有电感和电阻存在，必然在切断处的两端产生一高电压（大大超过供电电压），而导致空气击穿放电，从而将储存在电感中的能量以火花或电弧形式释放出来。与其在危险的区域或无法确定的区域存在打火的可能，不如将打火限制在防爆开关内。因此，使用配有防爆开关的跨接电缆是相对安全的。

采用静电跨接技术能够消除船岸连接部位和可能接触区域的静电电荷，采用绝缘法兰既能阻止杂散电流通过输油臂（软管）产生火花或电弧，又能在一定程度上消除静电电荷。如果将两者结合起来使用，只要防爆开关操作正确，从电工学原理上讲这两者就相当于形成一个并联回路，相得益彰，并不矛盾。多年来，采取此类做法的码头从未引发事故，事实也印证了这样做是正确的。