FLD电解离子接地系统在输油站库的应用

2015-01-12王国新索杏兰陈兰霞

油气田地面工程 2015年10期

关键词：输油电阻值接地装置

王国新索杏兰诸伟陈兰霞

中国石化西北油田分公司油气运销部

FLD电解离子接地系统在输油站库的应用

王国新索杏兰诸伟陈兰霞

中国石化西北油田分公司油气运销部

为了提高接地系统的可靠性及使用寿命，基于输油站库现状对静电接地管网进行改造。接地体均选用防腐型离子接地装置，其垂直接地体为FLD电解离子直式接地极，水平接地体为铜包钢，且接地系统内含少量降阻剂，以降低土壤电阻率，减少土壤对接地体的腐蚀。输油站库旧泵房土壤电阻率为100～150 Ω·m，根据计算该区域的接地装置选用Ⅲ型；其余区域土壤电阻率在100 Ω·m以内，接地装置选用Ⅳ型。在静电接地系统改造中的站场各区域四周设接地主干线，同时按区域布置Ⅲ型接地装置2套，Ⅳ型接地装置4套。改造后各接地点的电阻值测试全部满足规范要求。

输油站库；电解离子；接地系统；抗腐蚀；电阻率

1 现状

新疆库车县某输油站库站场内土质以砂土为主，其土壤电阻率较高。

接地系统功能不同，电阻值要求也不同。根据《交流电气装置的接地设计规范》、《建筑物防雷设计规范》、《油库设计规范》、《石油化工静电接地设计规范》等要求，2014年7月对本站库各区域接地电阻进行了检测，见表1。

表1 站场各区域接地电阻值

输油站库静电接地管网采用扁钢作为接地材料，但因土壤对接地系统的腐蚀，部分地段的接地扁钢已腐蚀断裂，导致部分设备实际上成为了单独接地，从而不能满足规范要求。

2 FLD电解离子接地系统

为了提高接地系统的可靠性及使用寿命，基于输油站库的现状，对静电接地管网进行改造。本次接地体均选用防腐型离子接地装置，其垂直接地体为FLD电解离子直式接地极，水平接地体为铜包钢，且接地系统内含少量降阻剂，以降低土壤电阻率，减少土壤对接地体的腐蚀。基本原理是：利用电极单元内的复合填料进行吸水以保持周围土壤的含水量，其具有极强的导电泄流能力和防腐能力，同时向周围土壤中释放电解离子，增大周围土壤中的离子浓度，进一步降低土壤的电阻率。电解离子接地极结构如图1所示。

图1 电解离子接地极结构

接地极为两端封闭的金属管，其作用是一方面用作垂直接地金属，另一方面又可用作产生离子化学反应药剂的容器。药剂生成的大量离子通过金属管壁释放到周围土壤中，药剂具有良好的吸湿能力，可以吸收空气中的水分，并通过底部的渗药孔向周围土壤渗透以保持周围土壤的湿度。由于这种化学反应可以持续很长时间，因而能使周围土壤的导电率保持在一个恒定值上，所以地网的阻抗值也呈现一个定值[1]。

3 工程设计计算

在站场新建接地装置，与站场已有接地装置可靠连接，最终与整个站场接地网连接。根据现有数据，站内设备接地电阻值最高要求R≤4 Ω，因此站场内新建接地装置接地电阻值按4 Ω考虑。

3.1 接地极数量选择

每个接地体需要多少根地棒取决于现场土壤电阻率和接地指标，用降阻率法近似公式计算[2-4]。

按无降阻剂的情况进行计算的公式

式中R为无降阻剂时接地体电阻（Ω）；ρ为土壤电阻率（Ω·m）；L为垂直接地体总长（m），每根取3 m；D为垂直接地体直径（m），取0.065 m。

按有降阻剂的情况进行计算的公式

式中Rt为使用降阻剂后的接地电阻（Ω）；W为降阻率，取近似值为0.8～0.4，现取0.65；R为无降阻剂的接地电阻（Ω）。

根据公式（1）计算可知：当土壤电阻率ρ= 250 Ω·m时，接地电阻要求R=4 Ω，则需要接地体6根；当土壤电阻率ρ=250 Ω·m时，接地电阻要求R=10 Ω，则需要接地体3根；当土壤电阻率ρ=200 Ω·m时，接地电阻要求R=4 Ω，则需要接地体5根；当土壤电阻率ρ=200 Ω·m时，接地电阻要求R=10 Ω，则需要接地体3根；当土壤电阻率ρ=150 Ω·m时，接地电阻要求R=4 Ω，则需要接地体4根；当土壤电阻率ρ=100 Ω·m时，接地电阻要求R=4 Ω，则需要接地体3根。

3.2 接地极型号选择

根据接地极的数量，FLD防腐型电解离子接地装置可分为4种型号，即Ⅰ型接地装置、Ⅱ型接地装置、Ⅲ型接地装置和Ⅳ型接地装置。接地装置布置如图2所示。

输油站库旧泵房土壤电阻率为100～150 Ω·m，根据计算该区域的接地装置选用Ⅲ型；其余区域土壤电阻率在100 Ω·m以内，接地装置选用Ⅳ型。