加蓬油田避雷針設計探討

吳其魯

摘 要：加蓬Obangue油氣站場內的原油儲罐建設較早，壁厚較薄，罐區需采用加裝避雷針的避雷方式，本文結合工程設計實例探討了加蓬油氣罐區避雷針的設計。

關鍵詞：加蓬；罐區；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計施工的，由于建設較早，保留的參考資料有限，本次設計是由中方設計團隊在原有基礎上進行改造，在加蓬沒有類似設計實例可以參考，加之加蓬本國沒有自己的規范標準，不同的項目管理人員對相關標準規范的引用也存有差異，故在做加蓬的油氣項目設計時需格外注意。

已建加蓬Obangue油氣站場都加裝避雷針進行保護，罐區也都設有避雷針保護，這與國內的做法有所不同，所以在做相關的避雷針設計時，對避雷針的保護算法及布置需要進行核算后進行設計。

2 避雷針布置現狀

2.1 項目概況

加蓬Obangue區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區塊屬于熱帶雨林氣候，森林茂盛，覆蓋程度高，有較強雷雨天氣。

Obangue站CPF罐區內已建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東側新建一座5000 BBLS（800m3）的原油儲罐。

2.2 避雷針布置現狀

Obangue站CPF已建罐區內的TK1油罐附近已建有避雷針一座，根據業主提供資料，從圖03-05-APG-04-LYT-0071-Rev.02中可以看出避雷針高13m，避雷針的保護范圍44m。

3避雷針的滾球法驗證

本次對罐區進行改造設計，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 滾球法計算保護范圍

因加蓬國內無標準規范可以參考，擬采用國標進行驗證，根據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》中的附錄D 采用滾球法確定接閃器的保護范圍。

根據GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》中第4.5.5條的規定，確定滾球半徑為100m，

即：

hr= 100m…………………….…（1）

根據資料，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半徑，分別根據下列公式計算：

…………………………（3）

……………………………………………..（4）

根據工藝資料，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高處的保護半徑rx= 8m ，

已建避雷針在地面的保護半徑r0= 49m 。

3.2 滾球法計算結果

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，根據計算結果避雷針在8.8m高處的保護半徑rx= 8m ，避雷針在地面的保護半徑r0= 49m，重新作出避雷針的保護范圍。

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

3.3 滾球法反推避雷針高度

如果避雷針的保護范圍將已建及新建油罐全部覆蓋，根據測量，移位后避雷針在8.8m高處的保護半徑必須大于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避雷針布置設計

運用滾球法進行了驗算，其計算結果不滿足實際工程需要，而且滾球法算出的已建避雷針地面保護范圍為49m，而業主提供的資料，已建避雷針保護范圍為44m，兩者存在一定出入，滾球法計算保護范圍不適合本站場的改造。

4.1 ERICO避雷針保護范圍計算

與外籍工程師進行溝通后得知，已建站場的避雷針保護是根據法國標準NFC 17-102進行的設計，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，根據外籍工程師提供的相關資料對避雷針的保護范圍重新進行了計算。

根據外籍工程師提供的資料，避雷針的保護范圍可由以下公式進行計算

…………………….…（7）

其中

h為避雷針的離地高度，D為根據NFC 17-102確定的半徑值，△t為提前反應時間。根據NFC 17-102可以確定，

D=20m…………………….…（8）

選取最短的避雷針提前反應時間

△t =25us…………………….…（9）

將上述數據帶入公式（7）可得13米高的避雷針的地面保護半徑 ro= 44m，與業主提供資料一致。

4.2 移位后的避雷針保護范圍

根據外籍工程師提供資料，避雷針在油罐高度8.8m處的保護半徑可由《ERITECH SYSTEM 1000》得出。由于保護對象為油罐，所以用采用1級保護，選用的最短提前反應時間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處的保護半徑大約為34m，保護概率為99%。根據此保護范圍對移位后的避雷針保護半徑進行驗證。明顯看出，避雷針在8.8m處能夠將已建及新建油罐覆蓋在保護范圍內，滿足要求。

5 結束語

加蓬Obangue站已建避雷針的設計算法采用的是法國標準NFC 17-102，這里的算法雖與國內的滾球法有相似處，但仍有一定差異。加蓬項目設計時對避雷針保護算法的選取不能直接依賴國內的滾球法，這種算法雖有可取之處，但在加蓬項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計風格與國內不同，帶有濃厚的法蘭西風格，當地的工程師早已習慣這種風格的設計，且加蓬項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生差異性沖突，也希望本工程的避雷針設計對后續的加蓬項目設計能產生一定的啟示和幫助作用。

參考文獻：

[1]《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

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

[3]《ERITECH SYSTEM 1000》