一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法与流程

本发明涉及油罐接地，具体涉及一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法。

背景技术：

1、大型油库油品的安全储存是影响我国国民经济和社会稳定的主要因素之一，如何保证油罐设施的安全稳定运行，在大型油气工程中处于非常重要的地位。接地系统更是被公认为油罐安全运行的四大设施之一。如何高效的避免大型油库受环境影响发生短路、火灾等事故，一直是石油行业领域关注的重要问题之一。

2、由于油库(油罐)设施发生事故危害范围大，一般选址在人口十分稀疏的地区，土壤环境受季节气候的影响较大。我国处于季风气候地区，四季变化十分明显，对油库接地系统的设计提出了更高的要求。

3、雨季和冬季是土壤变化最为明显的两个季节。雨季的高降水量、冬季北方和高海拔地区会形成的大面积冻土，都会使土壤电阻率发生较大变化。常规标准设计的油罐接地系统可能在特殊季节时期发生无法满足工程设计标准的问题，无法实现工程的本质安全。

4、现有技术考虑季节因素对油库接地系统安全性能影响的分析研究较少，在季节气候变化较大的地区，传统方法设计的油罐接地系统安全性能难以保证，无法满足实际工程的安全需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，能够综合考虑油罐接地系统属地天气、环境因素的影响，使设计出的油罐接地系统更加安全、可靠，满足季节气候变化较大情况下的使用需求。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，具体包括如下步骤：

4、s1，收集整理油罐接地系统的工程结构参数和材料电气参数以及油罐所在地的土壤环境参数；

5、s2，根据所述工程结构参数和材料电气参数，对油罐接地系统进行三维建模，并利用接地分析软件对模型进行仿真分析；

6、s3，基于接触电压及跨步电压计算公式，确定油罐接地系统要求的安全接地电压值；

7、s4，基于所述接地分析软件，通过改变土壤环境参数来模拟不同季节环境因素对油罐接地系统接触电压及跨步电压的影响；

8、s5，对油罐接地系统进行改进，并比较各改进方案对应的仿真结果，得出安全接地电压值最高的改进方案作为最优方案，利用仿真软件输出结果报告；

9、s6，根据所述结果报告进行所述油罐接地系统的设计。

10、进一步的，在步骤s1中，所述工程结构参数包括储油罐尺寸、罐室高度、罐室壳顶结构尺寸；所述材料电气参数包括储油罐的钢板、罐室的钢筋和混凝土、接地材料的电阻参数；所述土壤环境参数包括油罐所在地的土壤电阻率参数、季节环境参数。

11、进一步的，在步骤s2中，所述油罐接地系统包括水平接地体1和垂直接地体2；所述水平接地体1构成100m*100m的均匀接地网，网格间距10m，埋深0.6m；所述垂直接地体2的数量和长度参数可调。

12、进一步的，在步骤s3中，所述接触电压etouch50和跨步电压estep50的计算公式，具体如下：

13、

14、

15、

16、式中，ρs为上层土壤的电阻率，ρ为下层土壤电阻率，单位为ω·m；hs为上层土壤厚度，单位为m；t为故障电流持续时间，单位为s；cs为表层衰减系数。

17、进一步的，在步骤s3中，所述安全电压值取所述接触电压和跨步电压中的最小值。

18、进一步的，在步骤s4中，所述不同季节环境因素具体包括晴天环境、雨季环境和冬季环境；

19、所述晴天环境，采用200ω·m的均匀土壤环境来模拟其对油罐接地系统的影响；

20、所述雨季环境，采用双层土壤环境来模拟其对油罐接地系统的影响，且设定下层土壤电阻率不改变，上层土壤电阻率在20～200ω·m范围内取值，厚度在0～1.6m内取值，以模拟雨季时不同的降水量；

21、所述冬季环境，采用双层土壤环境来模拟其对油罐接地系统的影响，且设定下层土壤电阻率不改变，上层土壤电阻率在200～8000ω·m范围内取值，厚度在0～1.6m内取值，以模拟冬季不同时期的冻土环境。

22、进一步的，在步骤s5中，所述改进方案包括在油罐区地表添加花岗岩材料和改变垂直接地体的数量与长度。

23、进一步的，在步骤s6中，所述结果报告包括最优方案对应的垂直接地体长度和数量。

24、进一步的，所述水平接地体1材料为直径16mm的热镀锌圆钢；所述垂直接地体2材料为∠50mm×50mm×5mm的热镀锌角钢。

25、本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

26、1、通过综合考虑油罐的接地系统以及环境季节因素，模拟工程实际场景，基于接触电压和跨步电压计算公式初步确定接地系统的电压要求，然后结合仿真软件全面分析了在各种季节因素影响下，接地网的重要性能参数，对油罐接地系统的设计进行优化调整，符合工程实际；

27、2、根据季节对接地系统的影响原理，采用上层土壤厚度、电阻率可变的双层土壤结构，模拟了各种典型的季节情况，并对接地电阻、接触电压和跨步电压的变化规律均进行了分析总结，更真实、全面的反映了季节对油罐接地系统的影响；

28、3、本发明同样可适用于高寒、高海拔等常年冻土地区，为特殊季节、特别地质条件下的油罐区接地系统，总结了一种高效可靠的设计方法。

技术特征：

1.一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s1中，所述工程结构参数包括储油罐尺寸、罐室高度、罐室壳顶结构尺寸；所述材料电气参数包括储油罐的钢板、罐室的钢筋和混凝土、接地材料的电阻参数；所述土壤环境参数包括油罐所在地的土壤电阻率参数、季节环境参数。

3.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s2中，所述油罐接地系统包括水平接地体(1)和垂直接地体(2)；所述水平接地体(1)构成100m*100m的均匀接地网，网格间距10m，埋深0.6m；所述垂直接地体(2)的数量和长度参数可调。

4.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s3中，所述接触电压etouch50和跨步电压estep50的计算公式，具体如下：

5.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s3中，所述安全电压值取所述接触电压和跨步电压中的最小值。

6.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s4中，所述不同季节环境因素具体包括晴天环境、雨季环境和冬季环境；

7.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s5中，所述改进方案包括在油罐区地表添加花岗岩材料和改变垂直接地体的数量与长度。

8.根据权利要求1所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于步骤s6中，所述结果报告包括最优方案对应的垂直接地体长度和数量。

9.根据权利要求3所述的一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法，其特征在于，所述水平接地体(1)材料为直径16mm的热镀锌圆钢；所述垂直接地体(2)材料为∠50mm×50mm×5mm的热镀锌角钢。

技术总结
本发明涉及油罐接地技术领域，具体涉及一种考虑季节环境因素影响的油罐接地系统设计方法。通过综合考虑油罐的接地系统以及环境季节因素，模拟工程实际场景，基于接触电压和跨步电压计算公式初步确定接地系统的电压要求，然后结合仿真软件全面分析了在各种季节因素影响下，接地网的重要性能参数，对油罐接地系统的设计进行优化调整，符合工程实际；本发明同样可适用于高寒、高海拔等常年冻土地区，为特殊季节、特别地质条件下的油罐区接地系统，总结了一种高效可靠的设计方法。

技术研发人员：吕智,俞徐林,董磊,梁艳,李林蒴,曹丹,梁树生
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12