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随着天然气在城市的不断普及，液化天然气(英文缩写为LNG)瓶组气化站由于具备投资省、占地面积小、建设周期短、操作简单等优点，越来越多地作为补充气源或临时供气气源应用在城市供气系统中。由于上述特性，LNG瓶组气化站通常设置在城市管网尚未到达但又人口相对集中的区域，如郊区的学校、工厂、大型居民小区等。这些地方人口密度相对较大、地区相对偏远、当地燃气运营公司日常维护、抢险均不能迅速到达，因此对瓶组站自身的安全运营提出了更高的要求。电气设计作为瓶组站安全运营的重要保障，合理设计就显得尤为重要，本文以笔者在广州增城广美铝材厂LNG瓶组气化站为例，简要介绍瓶组站电气设计方案，供交流探讨。
工程设计概况
1.1 工程概况
广州增城广美铝材厂LNG瓶组气化站计算最大小时用气量280Nm³ /h，采用18个210升LNG立式钢瓶供气。站区占地面积为185.4m²，设瓶组气化区、回车场、控制室三个功能分区。
1.2 电气设计内容及范围
瓶组站电气设计内容包括控制室配电、防雷接地、照明系统；站区配电、照明、防雷接地、可燃气体泄漏报警系统。进站配电电缆由甲方依据本设计用电负荷及设计要求进行选型设计及施工敷设，不在本设计范围内。
配电系统设计
2.1 照明系统设计
站区内瓶组气化区面积约17.85m²，选取3盏60W防爆照明灯，照明功率密度值约为10w/m²，对应照度值约300 lx，满足夜间操作使用。照明灯具为固定在顶棚安装，依据相关规范 ( 参考文献[1] ) ，其防爆等级应选用隔爆型或增安型，本设计选取隔爆型灯具。
站区其余地方安装2台125w路灯，用于夜间照明使用。灯杆选取2.3米高灯杆，由于瓶组站区内均属于2区爆炸性气体环境危险区域，因此路灯灯具同样选用隔爆型灯具。
控制室距离瓶组站区约10米，根据相关规范 ( 参考文献[2] ) ，不属于爆炸性气体环境危险区域，因此控制室内照明灯具选用普通照明器具。控制室面积约13 m²，选用2盏60w单管荧光灯，对应照明功率密度为9.2 w/m²，对应照度值约300 lx ，满足规范 ( 参考文献[3] ) 要求。
瓶组站区照明灯具和路灯，其配电电缆均选用阻燃型聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套(ZR-BVV) 3x2.5mm²电缆，穿低压流体输送用焊接钢管作为套管沿站区围墙明敷至各灯具。控制室内电缆同样选用ZR-BVV3x2.5mm²电缆，并穿硬塑料管明敷。
2.2 主要用电设备配电设计
瓶组站区主要用电设备为一台加臭机，根据厂家提供参数，采用交流220 V 50Hz供电，额定功率为50w ，功率因素cosφ取0.8计算，则加臭机的额定工作电流为：
I = P / Ucosφ = 50 / (220 x 0.8) = 0.28 A
电流很小，故仍选取ZR-BVV3x2.5mm²电缆用以传输电流，电缆穿低压流体输送用焊接钢管作为套管沿站区围墙明敷至站区隔爆型电力配电箱。
控制室内主要用电设备为空调、插座用电。首先进行空调计算选型。因为控制室属于单层独栋建筑，因此按照每平方米250W制冷量来进行设备选取。控制室总面积约13 m² ，因此需选取制冷量約为13 x 250 = 3250 W的空调，其对应的用电额定功率约为1.5Kw 。按采用交流220 V 50Hz供电，功率因素cosφ取0.8计算，则加臭机的额定工作电流为：
I = P / Ucosφ = 1500 / (220 x 0.8) = 8.5 A
空调起动电流按额定电流的6倍计算，则Ist = 6 I = 6 x 8.5 = 51 A
由于起动电流较大，因此选取ZR-BVV3x4mm²电缆并穿硬塑料管明敷至空调插座。
控制室内插座计算功率2Kw ，计算电流约11.4 A，因此选用ZR-BVV3x2.5mm²电缆并穿硬塑料管敷设至各插座。
2.3 配电系统设计
经上述计算后，可以得出各照明回路、用电设备回路等回路的计算电流，一次计算电流，分别选取每回路的断路器。断路器选型依据计算电流大两级选取，除空调回路的断路器选取D型脱扣曲线的断路器外，其余断路器均选取C型脱扣曲线。
最后计算得出，瓶组站区总用电额定负荷为9 Kw，因为负荷小且属于重要场合，本设计需要系数Kx取1，因此配电系统的计算负荷也为9 Kw，功率因数cosφ取0.8计算，则整个瓶组站的总计算电流为51 A 。对应选取额定电流63A，脱扣曲线为C型的塑壳断路器。
根据《城市燃气设计规范》规定，LNG瓶组气化站供电系统应符合“二级负荷”规定，因此，进站配电电缆应采用双回路进线，并在配电箱内设置静态转换开关，当其中一回路发生故障时能迅速切换至另一回路。
防雷防静电设计
瓶组站区为二区爆炸危险环境的建筑物，应划为第二类防雷建筑物。控制室为第三类防雷建筑物。本设计将防直击雷接地、电气工作接地、电气保护接地、防静电、防雷电感应、电气设备、信息系统共用一套接地系统，并规定其接地电阻不大于1Ω。
依据相关规范 ( 参考文献[6] ) 经过滚球法计算，瓶组站区附近的建筑物已经能保护整个站区，因此本工程不单独设置避雷针。只在站区及控制室顶棚直接设置避雷针作为接闪器，并通过建筑物四周钢立柱作为引下线与接地网相连接。
防雷电感应、防静电设计通过各种等电位连接来实现。针对场站内平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时，均采用截面积为10mm²铜线(BVV)跨接，且跨接点的间距不得大于30米。当遇到管道交叉净距小于100mm时，对其交叉处也要求实行跨接。此外，针对管道阀门、法兰盘处，均统一要求实行跨接，保证整个场站实现良好等电位，避免电位差可能引发的火灾事故。
瓶组站区电力接地系统采用TN-S系统。所有用电设备接地统一通过导线连接回配电箱接地点做统一接地。
水平接地体采用60 x 8镀锌扁钢埋地1米敷设，并围绕整个场站敷设成环形。同时设置垂直接地极，每根垂直接地极长度为2.5米，间隔为5米。垂直接地极与水平接地体共同组成整个场站的接地系统，实测接地系统接地电阻小于1Ω为合格。
结论
广州增城广美铝材厂LNG瓶组气化站于2011年1月设计，4月投入使用，安全运行至今。通过上述设计分析，总结经验如下：
①LNG瓶组站属于“二级负荷”，电源进线应采用二回路进线并在配电箱处静态转换开关以保证电气设备的正常运行，从而保障场站的安全运营。
②LNG瓶组站属于2区爆炸性气体环境危险区域，其所有电气设备应按防爆设备要求进行选型。
③LNG瓶组站可划分为第二类防雷建筑物，在周围无高建筑物保护下，宜设立独立避雷针或避雷网防止直击雷破坏。同时应对管道法兰、阀门及平行敷设等管线进行等电位联结，防止电位差击穿空隙产生火花点燃可燃气体。
④可燃气体报警探测器一般已经在瓶组站撬体集成，无需另行设计。但要注意配齐仪表电缆供探测器正常使用。
参考文献：
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058---92
《城镇燃气设计规范》GB 50028---2006
《建筑照明设计标准》GB50034---2004
《供配电系统设计规范》GB 50052---2009
《低压配电设计规范》GB50054---95
《建筑物防雷设计规范》GB50057---94
作者简介：陈晓明(1983---) ，男，广东梅州人，助理工程师，本科，主要从事城市燃气电气设计与管理工作。
工程设计概况
1.1 工程概况
广州增城广美铝材厂LNG瓶组气化站计算最大小时用气量280Nm³ /h，采用18个210升LNG立式钢瓶供气。站区占地面积为185.4m²，设瓶组气化区、回车场、控制室三个功能分区。
1.2 电气设计内容及范围
瓶组站电气设计内容包括控制室配电、防雷接地、照明系统；站区配电、照明、防雷接地、可燃气体泄漏报警系统。进站配电电缆由甲方依据本设计用电负荷及设计要求进行选型设计及施工敷设，不在本设计范围内。
配电系统设计
2.1 照明系统设计
站区内瓶组气化区面积约17.85m²，选取3盏60W防爆照明灯，照明功率密度值约为10w/m²，对应照度值约300 lx，满足夜间操作使用。照明灯具为固定在顶棚安装，依据相关规范 ( 参考文献[1] ) ，其防爆等级应选用隔爆型或增安型，本设计选取隔爆型灯具。
站区其余地方安装2台125w路灯，用于夜间照明使用。灯杆选取2.3米高灯杆，由于瓶组站区内均属于2区爆炸性气体环境危险区域，因此路灯灯具同样选用隔爆型灯具。
控制室距离瓶组站区约10米，根据相关规范 ( 参考文献[2] ) ，不属于爆炸性气体环境危险区域，因此控制室内照明灯具选用普通照明器具。控制室面积约13 m²，选用2盏60w单管荧光灯，对应照明功率密度为9.2 w/m²，对应照度值约300 lx ，满足规范 ( 参考文献[3] ) 要求。
瓶组站区照明灯具和路灯，其配电电缆均选用阻燃型聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套(ZR-BVV) 3x2.5mm²电缆，穿低压流体输送用焊接钢管作为套管沿站区围墙明敷至各灯具。控制室内电缆同样选用ZR-BVV3x2.5mm²电缆，并穿硬塑料管明敷。
2.2 主要用电设备配电设计
瓶组站区主要用电设备为一台加臭机，根据厂家提供参数，采用交流220 V 50Hz供电，额定功率为50w ，功率因素cosφ取0.8计算，则加臭机的额定工作电流为：
I = P / Ucosφ = 50 / (220 x 0.8) = 0.28 A
电流很小，故仍选取ZR-BVV3x2.5mm²电缆用以传输电流，电缆穿低压流体输送用焊接钢管作为套管沿站区围墙明敷至站区隔爆型电力配电箱。
控制室内主要用电设备为空调、插座用电。首先进行空调计算选型。因为控制室属于单层独栋建筑，因此按照每平方米250W制冷量来进行设备选取。控制室总面积约13 m² ，因此需选取制冷量約为13 x 250 = 3250 W的空调，其对应的用电额定功率约为1.5Kw 。按采用交流220 V 50Hz供电，功率因素cosφ取0.8计算，则加臭机的额定工作电流为：
I = P / Ucosφ = 1500 / (220 x 0.8) = 8.5 A
空调起动电流按额定电流的6倍计算，则Ist = 6 I = 6 x 8.5 = 51 A
由于起动电流较大，因此选取ZR-BVV3x4mm²电缆并穿硬塑料管明敷至空调插座。
控制室内插座计算功率2Kw ，计算电流约11.4 A，因此选用ZR-BVV3x2.5mm²电缆并穿硬塑料管敷设至各插座。
2.3 配电系统设计
经上述计算后，可以得出各照明回路、用电设备回路等回路的计算电流，一次计算电流，分别选取每回路的断路器。断路器选型依据计算电流大两级选取，除空调回路的断路器选取D型脱扣曲线的断路器外，其余断路器均选取C型脱扣曲线。
最后计算得出，瓶组站区总用电额定负荷为9 Kw，因为负荷小且属于重要场合，本设计需要系数Kx取1，因此配电系统的计算负荷也为9 Kw，功率因数cosφ取0.8计算，则整个瓶组站的总计算电流为51 A 。对应选取额定电流63A，脱扣曲线为C型的塑壳断路器。
根据《城市燃气设计规范》规定，LNG瓶组气化站供电系统应符合“二级负荷”规定，因此，进站配电电缆应采用双回路进线，并在配电箱内设置静态转换开关，当其中一回路发生故障时能迅速切换至另一回路。
防雷防静电设计
瓶组站区为二区爆炸危险环境的建筑物，应划为第二类防雷建筑物。控制室为第三类防雷建筑物。本设计将防直击雷接地、电气工作接地、电气保护接地、防静电、防雷电感应、电气设备、信息系统共用一套接地系统，并规定其接地电阻不大于1Ω。
依据相关规范 ( 参考文献[6] ) 经过滚球法计算，瓶组站区附近的建筑物已经能保护整个站区，因此本工程不单独设置避雷针。只在站区及控制室顶棚直接设置避雷针作为接闪器，并通过建筑物四周钢立柱作为引下线与接地网相连接。
防雷电感应、防静电设计通过各种等电位连接来实现。针对场站内平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时，均采用截面积为10mm²铜线(BVV)跨接，且跨接点的间距不得大于30米。当遇到管道交叉净距小于100mm时，对其交叉处也要求实行跨接。此外，针对管道阀门、法兰盘处，均统一要求实行跨接，保证整个场站实现良好等电位，避免电位差可能引发的火灾事故。
瓶组站区电力接地系统采用TN-S系统。所有用电设备接地统一通过导线连接回配电箱接地点做统一接地。
水平接地体采用60 x 8镀锌扁钢埋地1米敷设，并围绕整个场站敷设成环形。同时设置垂直接地极，每根垂直接地极长度为2.5米，间隔为5米。垂直接地极与水平接地体共同组成整个场站的接地系统，实测接地系统接地电阻小于1Ω为合格。
结论
广州增城广美铝材厂LNG瓶组气化站于2011年1月设计，4月投入使用，安全运行至今。通过上述设计分析，总结经验如下：
①LNG瓶组站属于“二级负荷”，电源进线应采用二回路进线并在配电箱处静态转换开关以保证电气设备的正常运行，从而保障场站的安全运营。
②LNG瓶组站属于2区爆炸性气体环境危险区域，其所有电气设备应按防爆设备要求进行选型。
③LNG瓶组站可划分为第二类防雷建筑物，在周围无高建筑物保护下，宜设立独立避雷针或避雷网防止直击雷破坏。同时应对管道法兰、阀门及平行敷设等管线进行等电位联结，防止电位差击穿空隙产生火花点燃可燃气体。
④可燃气体报警探测器一般已经在瓶组站撬体集成，无需另行设计。但要注意配齐仪表电缆供探测器正常使用。
参考文献：
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058---92
《城镇燃气设计规范》GB 50028---2006
《建筑照明设计标准》GB50034---2004
《供配电系统设计规范》GB 50052---2009
《低压配电设计规范》GB50054---95
《建筑物防雷设计规范》GB50057---94
作者简介：陈晓明(1983---) ，男，广东梅州人，助理工程师，本科，主要从事城市燃气电气设计与管理工作。