柯喆

摘 要：自 “8·12天津?yàn)I海新區(qū)爆炸特別重大生產(chǎn)安全責(zé)任事故”以來，交通運(yùn)輸部進(jìn)一步落實(shí)危險(xiǎn)貨物港口建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施“三同時(shí)”要求，對(duì)危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)加強(qiáng)了設(shè)計(jì)等級(jí)。本文通過對(duì)東莞虎門沙田港區(qū)的兩種型式危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程實(shí)例，詳細(xì)說明獨(dú)立避雷線塔在危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)防雷設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)貨物;集裝箱;堆場(chǎng);防雷設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U698? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）03-0043-03

隨著我國(guó)港口集裝箱碼頭的發(fā)展，港口危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的數(shù)量不斷增加、規(guī)模及作業(yè)量不斷增大，其防雷設(shè)計(jì)等方面要求逐漸提高。目前針對(duì)危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的相關(guān)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范不太明晰，導(dǎo)致不同工程項(xiàng)目防雷設(shè)計(jì)等級(jí)相差甚遠(yuǎn)的情況，很容易埋下安全隱患，以下將介紹東莞市虎門港沙田港區(qū)5#，6#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程及東莞市虎門港沙田港區(qū)7#，8#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程，兩個(gè)種類防雷設(shè)計(jì)思路及筆者對(duì)規(guī)范的理解。

1 危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的防雷分類

1.1確定防雷等級(jí)主要有兩種方法

方法1：依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010），通過計(jì)算工程所在地年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)和危險(xiǎn)貨物的種類確定建筑物（構(gòu)筑物）的防雷類別，確定防雷建筑物等級(jí)，主要通過規(guī)范第3.0.3.9條。而4.5節(jié)“其他防雷措施”中第4.5.5條結(jié)合第3.0.3.9條來看，本規(guī)范適用于大量易燃物（如糧食、棉花）集中的危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的情況;根據(jù)《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）3.1.1.3條說明，實(shí)際大部分危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)不僅有火災(zāi)危險(xiǎn)性，還同時(shí)具有爆炸危險(xiǎn)性，規(guī)范第4.5.5條已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足要求。為此，通過《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)來確定火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的防雷建筑物水平，對(duì)于有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的集裝箱堆場(chǎng)的適用性較差。

方法2：依據(jù)《港口危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（送審稿）第8.2.2條，筆者認(rèn)為詞條在實(shí)際實(shí)施過程中有需要商討的地方。其一，標(biāo)準(zhǔn)中“第一類防雷建筑物”或“第二類防雷建筑物”的定義是根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010）第3.0.1條確定，而《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第1.0.2條指出“本規(guī)范適用于新建、擴(kuò)建、改建建（構(gòu)）筑物的防雷設(shè)計(jì)”，危險(xiǎn)貨物集裝箱是在密閉容器內(nèi)裝有危險(xiǎn)品，不屬于建（構(gòu)）筑物，劃分的依據(jù)較模糊。其二，若按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按“第一類防雷建筑物設(shè)計(jì)”，依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010）第4.2.1.1條，要滿足詞條規(guī)范只能在危險(xiǎn)貨物集裝箱內(nèi)布置非常多的獨(dú)立避雷線塔，對(duì)于整條集裝箱布置、儲(chǔ)存、裝卸帶來極大的困難，實(shí)際操作中，獨(dú)立避雷線塔由于需滿足規(guī)范所要求的網(wǎng)格最低距離要求，會(huì)設(shè)置的離危險(xiǎn)貨物集裝箱很近，非常容易被裝卸設(shè)備撞壞，造成新的危險(xiǎn)。其三，集裝箱由于在港口運(yùn)營(yíng)中需要重復(fù)進(jìn)行儲(chǔ)存、裝卸，所以在堆場(chǎng)中沒有設(shè)置專門給集裝箱用的接地線，難以滿足《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2010）中第5.4節(jié)“接地裝置”的要求，并且危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)防雷設(shè)計(jì)與《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50074-2014）第14.2節(jié)的固定儲(chǔ)罐要求有所差別。為此，在現(xiàn)有規(guī)范不明晰的情況下，本文根據(jù)危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的特點(diǎn)，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，介紹東莞市虎門港沙田港區(qū)（5#，6#泊位及7#，8#泊位）兩個(gè)種類的危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程的一種防雷設(shè)計(jì)思路。

1.2火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析

危險(xiǎn)貨物具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蝕、放射性等特性，容易造成人身傷亡、財(cái)產(chǎn)毀損或者對(duì)環(huán)境造成危害。兩個(gè)工程的危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)內(nèi)均堆存有3～9類危險(xiǎn)品，其中3～5類是有可能引起爆炸的危險(xiǎn)貨物。根據(jù)中國(guó)安全科學(xué)研究院編制的重大危險(xiǎn)源區(qū)域定量分析評(píng)價(jià)軟件（CASST-QRA），對(duì)7#，8#泊位危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程，模擬了第3類危險(xiǎn)貨物存放量最大時(shí)發(fā)生事故的后果，從事故后果效果圖（圖1）中分析出：當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)貨物集裝箱整體破裂并引發(fā)池火災(zāi)，其死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑、多米諾半徑分別達(dá)到54m、65m、93m、30m;死亡半徑覆蓋的范圍主要包括：危險(xiǎn)貨物堆場(chǎng)部分區(qū)域、危險(xiǎn)貨物堆場(chǎng)周邊空地和道路部分區(qū)域。由于危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)還堆存了其他危險(xiǎn)貨物集裝箱，如第5.1類、第6.1類、第8類等貨物集裝箱。一旦堆場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故，若引發(fā)多米諾效應(yīng)，可能導(dǎo)致二次事故，使事故后果擴(kuò)大。因此，根據(jù)危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的重要性及發(fā)生事故的后果，滾球半徑按第一類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 防雷接閃器的選擇與設(shè)計(jì)

2.1 7#，8#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程（單避雷線的保護(hù)范圍的確定）

原7#，8#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)由原重箱堆場(chǎng)區(qū)域改造而成，堆場(chǎng)外圍四周新建實(shí)體圍墻，堆場(chǎng)內(nèi)危險(xiǎn)貨物集裝箱堆高不超過3層，危險(xiǎn)貨物集裝箱采用牽引半掛車作業(yè)。根據(jù)危險(xiǎn)貨物集裝箱布置情況，在堆場(chǎng)周圍已建高桿燈或設(shè)置獨(dú)立避雷針均不能對(duì)整條集裝箱進(jìn)行有效保護(hù)的情況下，設(shè)置2座30米高鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立避雷線塔于危險(xiǎn)貨物堆場(chǎng)兩端，架空線位于危險(xiǎn)貨物集裝箱上方。用滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍時(shí)，滾球半徑按第一類防雷建筑物取值，計(jì)算避雷線最低點(diǎn)在保護(hù)物高度平面上的保護(hù)半徑是否可有效保護(hù)危險(xiǎn)貨物集裝箱。本工程計(jì)算保護(hù)物高度取9米，滾球半徑取30米，兩架空避雷線塔間距為155米架空避雷線弧垂取6米，避雷線保護(hù)范圍最高點(diǎn)h0=30m-6m=24m。根據(jù)以上條件，結(jié)合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010 附錄D.0.5計(jì)算保護(hù)范圍如下：

30m 避雷針?biāo)诟叨萮x=9m平面上的保護(hù)寬度

bx =- =- = 8.6m;

接閃線中間段計(jì)入弧垂后在計(jì)算高度hx=9m平面上的保護(hù)寬度

bx=-=- =8m;

通過以上公式計(jì)算得，避雷線在9m高度平面上的最小保護(hù)寬度為8m，兩端獨(dú)立避雷塔在9m高度平面上的保護(hù)范圍半徑均為8.6m，根據(jù)以上計(jì)算繪制出避雷線塔保護(hù)范圍平面圖（圖2）。

2.2 5#，6#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)工程（雙避雷線的保護(hù)范圍的確定）

5#，6#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)由原危險(xiǎn)貨物堆場(chǎng)區(qū)域改造而成，原危險(xiǎn)貨物堆場(chǎng)防雷利用一組避雷線塔取滾球半徑100m設(shè)置。改造后的危險(xiǎn)貨物堆場(chǎng)內(nèi)危險(xiǎn)貨物集裝箱堆高不超過3層，危險(xiǎn)貨物集裝箱采用RTG和牽引半掛車作業(yè)，RTG軌道位于危險(xiǎn)貨物集裝箱兩長(zhǎng)邊，按照7#，8#泊位在兩端設(shè)置避雷線塔將影響RTG作業(yè)，在堆場(chǎng)周圍已建高桿燈或設(shè)置獨(dú)立避雷針均不能對(duì)整條集裝箱進(jìn)行有效保護(hù)，因此在5#，6#危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)兩側(cè)及中間共設(shè)置6座30米高鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立避雷線塔，危險(xiǎn)貨物集裝箱根據(jù)工藝要求堆高為2～3層，架空線位于危險(xiǎn)貨物集裝箱上方。用滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍時(shí)，滾球半徑按第一類防雷建筑物取值，計(jì)算避雷線最低點(diǎn)在保護(hù)物高度平面上的保護(hù)半徑是否可有效保護(hù)危險(xiǎn)貨物集裝箱。本工程計(jì)算保護(hù)物高度取9米，滾球半徑取30米，相鄰橫向兩架空避雷線塔間距為120米，相鄰縱向兩架空避雷線塔間距為43米，架空避雷線弧垂取5米，避雷線保護(hù)范圍計(jì)算高度為25m。根據(jù)以上條件，結(jié)合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010 附錄D.0.6計(jì)算保護(hù)范圍如下：

兩根接閃線之間保護(hù)范圍最低點(diǎn)的高度：

h0 =+ h - hr =+ 25 - 30 =15.9m;

地面每側(cè)的最小保護(hù)寬度：

b0 ===20.9m;

內(nèi)移位置的距離：

x =-b0 =-20.9=5.6m;

30m 避雷針?biāo)诟叨萮x=9m平面上的保護(hù)寬度：

bx =-=-=8.6m;

接閃線中間段計(jì)入弧垂后在計(jì)算高度hx=9m平面上的保護(hù)寬度

bx=- =- =8.1m;

通過以上公式計(jì)算，避雷線在9m高度平面上的最小保護(hù)寬度為8.1m，兩端獨(dú)立避雷塔在9m高度平面上的保護(hù)范圍半徑均為8.6m，根據(jù)以上計(jì)算繪制出避雷線塔保護(hù)范圍平面圖（圖3）。

3 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)

為了限制接觸及跨步電壓，鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立避雷線塔設(shè)置獨(dú)立的接地裝置。為此，鋼結(jié)構(gòu)獨(dú)立避雷線塔的接地裝置不與集裝箱港區(qū)接地網(wǎng)相連接，且避雷線塔的每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于10歐姆，如遇土壤電阻率高的地區(qū)，可適當(dāng)增大沖擊接地電阻，且在3000歐姆以下的地區(qū)，沖擊接地電阻不應(yīng)大于30歐姆。

獨(dú)立避雷線塔和架空接閃線或網(wǎng)的支柱及其接地裝置與被保護(hù)物及其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的間隔距離，應(yīng)按下列公式計(jì)算，且不得小于3m;

（1）地上部分：當(dāng)計(jì)算點(diǎn)的高度hx小于5倍的獨(dú)立接閃桿的沖擊接地電阻Ri時(shí)（hx〈5Ri），空氣中的間隔距離大于等于0.4（Ri+0.1hx）;當(dāng)計(jì)算點(diǎn)的高度hx大于等于5倍的獨(dú)立接閃桿的沖擊接地電阻Ri時(shí)（hx≥5Ri），空氣中的間隔距離大于等于0.1（Ri+0.1hx）。

（2）地下部分：地中的間隔距離Se1大于等于0.4倍的獨(dú)立接閃桿的沖擊接地電阻Ri（Se1≥0.4Ri）。

4 結(jié)語

危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)的主要危險(xiǎn)有害因素有多種，如包裝破損、危險(xiǎn)貨物泄漏，進(jìn)而可能導(dǎo)致燃燒爆炸、中毒窒息、設(shè)備設(shè)施事故危險(xiǎn)、電氣設(shè)備事故危險(xiǎn)、船舶靠離泊危險(xiǎn)、不良自然條件危險(xiǎn)、道路交通事故危險(xiǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)、物體打擊事故等事故危險(xiǎn)。一旦發(fā)生事故后果非常嚴(yán)重。為此，從安全生產(chǎn)的角度來說，應(yīng)對(duì)防雷接地等設(shè)施加以重視，確保整個(gè)港區(qū)人員及財(cái)產(chǎn)安全。

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