氢气站设计规范 GB50177-2005
8 电气及仪表控制
8.0.1 氢气站、供氢站的供电，按现行国家标准《供配电系统设计规范》GB 50052规定的负荷分级，除中断供氢将造成较大损失者外，宜为三级负荷。
8.0.2 有爆炸危险房间或区域内的电气设施，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058的规定。
8.0.3 有爆炸危险环境的电气设施选型，不应低于氢气爆炸混合物的级别、组别(ⅡCT1)。有爆炸危险环境的电气设计和电气设备、线路接地，应按现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058的规定执行。
8.0.4 有爆炸危险房间的照明应采用防爆灯具，其光源宜采用荧光灯等高效光源。灯具宜装在较低处，并不得装在氢气释放源的正上方。
氢气站内宜设置应急照明。
8.0.5 在有爆炸危险环境内的电缆及导线敷设，应符合现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的规定。敷设导线或电缆用的保护钢管，必须在下列各处做隔离密封：
1 导线或电缆引向电气设备接头部件前；
2 相邻的环境之间。
8.0.6 有爆炸危险房间内，应设氢气检漏报警装置，并应与相应的事故排风机联锁。当空气中氢气浓度达到0.4％(体积比)时，事故排风机应能自动开启。
8.0.7 氢气站应根据氢气生产系统的需要设置下列分析仪器：
1 氢气纯度分析仪(连续)；
2 纯氢、高纯氢气中杂质含量分析；
3 原料气纯度或组分分析；
4 对水电解制氢装置，应设置氧中氢含量和氢中氧含量在线分析仪；当回收氧气时，应设氧中氢含量超量报警装置。
5 根据需要设制氢过程分段气体浓度分析仪。
8.0.8 氢气站、供氢站应根据需要设置下列计量仪器：
1 原料气体流量计；
2 产品氢气或对外供氢的氢气流量计。
8.0.9 氢气站采用水电解制氢装置时，水电解槽的直流电源的配置，应符合下列规定：
1 每台水电解槽，应采用单独的晶闸管整流器或硅整流器供电。整流器应有调压功能，并宜具备自动稳流功能；
2 整流器应配有专用整流变压器。三相整流变压器绕组的一侧，应按三角形(△)接线；
3 整流装置对电网的谐波干扰，应按国家限制谐波的有关规定执行。
8.0.10 水电解制氢系统的直流电源的设置，应符合下列规定：
1 高压整流变压器和饱和电抗器，应设在单独的变压器室内。变压器室的设计，应符合现行国家标准《10kV及以下变电所设计规范》GB 50053的规定；
2 整流变压器室远离高压配电室时，高压进线侧宜设负荷开关或隔离开关；
3 整流器或成套低压整流装置，应设在与电解间相邻的电源室内。电源室的设计，应符合现行国家标准《低压配电设计规范》GB 50054的规定；
4 直流线路应采用铜导体，宜敷设在较低处或地沟内。当必须采用裸母线时，应有防止产生火花的措施；
5 电解间应设置直流电源的紧急断电按钮，按钮宜设在便于操作处。
8.0.11 氢气灌瓶间与氢气压缩机间之间，应设联系信号。
8.0.12 氢气站、供氢站，应设下列主要压力检测项目：
1 站房出口氢气压力；
2 氢气罐压力；
3 制氢装置出口压力显示、调节；
4 水电解制氢装置的氢侧、氧侧压力和压差控制、调节；
5 变压吸附提纯氢系统的每个吸附器的压力显示、吸附压力调节；
6 氢气压缩机进气、排气压力。
根据氢气生产工艺要求，尚需设置压力调节装置。
8.0.13 氢气站、供氢站，应设下列主要温度检测项目：
1 制氢装置出口气体温度显示；
2 水电解槽(分离器)温度显示、调节；
3 变压吸附器入口气体温度显示；
4 氢气压缩机出口氢气温度显示。
8.0.14 氢气站、供氢站应设自动控制系统；需要时可按无人值守要求配置。
8.0.2 有爆炸危险房间或区域内的电气设施，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058的规定。
8.0.3 有爆炸危险环境的电气设施选型，不应低于氢气爆炸混合物的级别、组别(ⅡCT1)。有爆炸危险环境的电气设计和电气设备、线路接地，应按现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058的规定执行。
8.0.4 有爆炸危险房间的照明应采用防爆灯具，其光源宜采用荧光灯等高效光源。灯具宜装在较低处，并不得装在氢气释放源的正上方。
氢气站内宜设置应急照明。
8.0.5 在有爆炸危险环境内的电缆及导线敷设，应符合现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的规定。敷设导线或电缆用的保护钢管，必须在下列各处做隔离密封：
1 导线或电缆引向电气设备接头部件前；
2 相邻的环境之间。
8.0.6 有爆炸危险房间内，应设氢气检漏报警装置，并应与相应的事故排风机联锁。当空气中氢气浓度达到0.4％(体积比)时，事故排风机应能自动开启。
8.0.7 氢气站应根据氢气生产系统的需要设置下列分析仪器：
1 氢气纯度分析仪(连续)；
2 纯氢、高纯氢气中杂质含量分析；
3 原料气纯度或组分分析；
4 对水电解制氢装置，应设置氧中氢含量和氢中氧含量在线分析仪；当回收氧气时，应设氧中氢含量超量报警装置。
5 根据需要设制氢过程分段气体浓度分析仪。
8.0.8 氢气站、供氢站应根据需要设置下列计量仪器：
1 原料气体流量计；
2 产品氢气或对外供氢的氢气流量计。
8.0.9 氢气站采用水电解制氢装置时，水电解槽的直流电源的配置，应符合下列规定：
1 每台水电解槽，应采用单独的晶闸管整流器或硅整流器供电。整流器应有调压功能，并宜具备自动稳流功能；
2 整流器应配有专用整流变压器。三相整流变压器绕组的一侧，应按三角形(△)接线；
3 整流装置对电网的谐波干扰，应按国家限制谐波的有关规定执行。
8.0.10 水电解制氢系统的直流电源的设置，应符合下列规定：
1 高压整流变压器和饱和电抗器，应设在单独的变压器室内。变压器室的设计，应符合现行国家标准《10kV及以下变电所设计规范》GB 50053的规定；
2 整流变压器室远离高压配电室时，高压进线侧宜设负荷开关或隔离开关；
3 整流器或成套低压整流装置，应设在与电解间相邻的电源室内。电源室的设计，应符合现行国家标准《低压配电设计规范》GB 50054的规定；
4 直流线路应采用铜导体，宜敷设在较低处或地沟内。当必须采用裸母线时，应有防止产生火花的措施；
5 电解间应设置直流电源的紧急断电按钮，按钮宜设在便于操作处。
8.0.11 氢气灌瓶间与氢气压缩机间之间，应设联系信号。
8.0.12 氢气站、供氢站，应设下列主要压力检测项目：
1 站房出口氢气压力；
2 氢气罐压力；
3 制氢装置出口压力显示、调节；
4 水电解制氢装置的氢侧、氧侧压力和压差控制、调节；
5 变压吸附提纯氢系统的每个吸附器的压力显示、吸附压力调节；
6 氢气压缩机进气、排气压力。
根据氢气生产工艺要求，尚需设置压力调节装置。
8.0.13 氢气站、供氢站，应设下列主要温度检测项目：
1 制氢装置出口气体温度显示；
2 水电解槽(分离器)温度显示、调节；
3 变压吸附器入口气体温度显示；
4 氢气压缩机出口氢气温度显示。
8.0.14 氢气站、供氢站应设自动控制系统；需要时可按无人值守要求配置。
条文说明
8.0.1 氢气站、供氢站的各类设备，停电后自身不致损坏，按现行国家标准《供配电系统设计规范》规定的负荷分级，为三级负荷。
发电厂氢气站生产的氢气是供冷却发电机使用，如停止供应氢气将使发电机不能正常运行，但其氢气罐储量大，设计储存期达7～10d，制氢设备短时中断供电，对发电机运行不致产生较大影响。当氢气站、供氢站作为工业产品生产的动力供应源时，其负荷等级与中断供氢所造成的损失直接有关。如浮法玻璃生产线，用氢量大，而氢气罐储量小，有的工厂甚至未设氢气罐，一旦停止供气，将造成玻璃和锡槽上层锡液报废，经济损失较大。而熔炼玻璃的窑炉又属一级负荷，此类氢气站供电负荷等级要相应提高。所以本条规定，除中断供氢将造成较大损失者外，宜为三级负荷。
8.0.4 氢气是易燃易爆气体，爆炸范围宽、点火能量低，比重又小，极易向上扩散。为了安全，规定灯具宜在低处安装，并不得在氢气释放源正上方布灯。
在相同照度下，采用荧光灯等高效光源，可以减少灯数，降低造价。此外，荧光灯等高效光源使用寿命长，灯具表面温度低，受电压波动影响小，维修工作量少。
制氢间等是有爆炸危险的生产过程，多为三班制运行，一旦中断照明，影响较大。因此，氢气站内一般宜设应急照明。
8.0.5 氢气站内有爆炸危险环境内的电缆及电缆敷设应符合现行国家标准。敷设的导线和电缆用钢管保护时，应按本条规定进行隔离密封。
8.0.6 为保证在有爆炸危险房间内的生产设备及人身安全，应设氢气检漏报警装置。目前国内生产的氢气检漏报警装置，按检测原理划分有接触燃烧式、热化学式、气敏半导体式和钯栅场效应晶体式4种。这4种各有优缺点，其中，钯栅场效应晶体式应用的较多。据调查，使用该产品的用户均表示满意。其优点是灵敏度和选择性好，只对氢气报警，探头使用寿命约10000h。
将超限报警触点接入事故排风机控制回路进行联锁后，当氢气超量形成隐患或事故发生时，能及时自动开启风机进行排除。
8.0.7 制定本条的依据：
1 为确保氢气站生产的氢气质量和纯度以及生产安全，在运行中应按规定进行纯度分析，因此要配置氢气纯度分析仪、高纯氢气中杂质含量分析仪。据调查，现在运行中的氢气站一般采用人工分析和自动分析。人工分析所用仪器简单，价格低。自动分析仪器，国内已有定型产品生产。已在一些制氢装置中成套供应，提供自动分析仪表。对变压吸附提纯氢系统，为使系统稳定运行，还应对原料气纯度或组分进行分析。
2 在水电解制氢系统生产氢气的同时，有副产品氧。氧气回收利用，相应降低氢气的单位能耗，以取得较好的社会效益和经济效益。为确保安全，此类水电解制氢装置，应设置本条规定的分析仪器和报警装置，可参见本规范第4.0.3条的说明。
8.0.9 制定本条的依据是：
1 水电解槽是以电阻为主的非线性负荷，水电解槽常温状态开车时，需要调节电压，使电流逐步升高，直至达到额定电流，历时数小时。正常生产时，为控制产气量，也要调节电解电压。停车时有一定的反电势，停车电压高，反电势也高，停车电压低，反电势也低。因此，停车时要适时调节电压，缓慢降低电流到额定电流的20％～30％时，再切断电源。由于每台水电解槽的参数不同，开、停车和正常生产时需要调压的高低有差异，因此每台水电解槽应配置单独整流设备供电，以便按照需要进行调节。更重要的是，采用单独整流设备供电，可以防止多台水电解槽共用同一直流电源可能产生的环流现象.有利于保证水电解制氢系统安全运行和延长水电解槽使用寿命。
目前，可供水电解槽使用的性能优良的直流电源是晶闸管整流器和硅整流器。
晶闸管整流器具有体积小、效率高、调节方便和易于实现自动稳流、稳压等优点。随着晶闸管质量和容量的提高，触发线路抗干扰性能和保护环节的不断改善，使用范围正逐步扩大。不足之处是选用或运行不当时，回路中出现高次谐波，引起损耗加大，甚至使网络波形畸变。
硅整流器具有输出波形好、工作可靠和维修方便、可自动稳定电流等优点，使用比较广泛，但采用饱和电抗器调压和自动稳流噪声大，整流效率低。
2 整流器配置专用整流变压器后，可防止环流和整流器输出的偏流现象，起到电气隔离作用，有利于保证生产安全、节能和延长水电解槽使用寿命。
将三相整流变压器绕组中的一侧按三角形(△)接线，可消除.三次谐波电流对电网的干扰。
3 晶闸管和硅整流设备是谐波发生源，能向电网注入谐波电流，造成电网电压正弦波畸变，电能质量下降。按原电力部颁发的《电力系统谐波管理暂行规定》，整流装置对电网的谐波干扰应限制在允许的范围内，方能接电运行。
8.0.10 本条制定的依据是：
1 高压整流变压器室的设计要求与配电变压器室相同。因此设计时，应按《10kV及以下变电所设计规范》执行。
2 当整流变压器室远离高压配电室时，为了保证维修人员的安全，在高压侧要有直观的断电点。为此，规定在高压进线侧宜设负荷开关或隔离开关。
3 采用水电解制氢的氢气站电解间应为有爆炸危险房间，但由于设备特点，当采用裸母线时，应防止因金属导体短接、撞击或母线连接不良而产生火花，一般应采用以下措施：
(1)母线在地沟内敷设，且地沟设盖板；
(2)母线明敷时要有保护网罩，如金属网罩等；
(3)母线连接采用焊接；
(4)螺栓连接(母线与设备间)时，母线连接处应蘸锡，连接要可靠，并防止自动松脱。
8.0.11 氢气压缩和灌瓶操作的关系十分密切，两处又都是有爆炸危险环境，为便于协调生产，规定应设置联系信号。
8.0.12、8.0.13 这两条是规定氢气站、供氢站在通常情况下，为了安全、稳定的运行和方便进行管理，应设置的压力检测、温度检测项目。
8.0.14 氢气站、供氢站通常情况下均应设自动控制系统，近年来建设的站房都是这样做的，只不过自控范围、内容有所不同。氢气站无人值守的全自动控制系统，国内已有实例，但因造价较高，应按业主需要确定。
发电厂氢气站生产的氢气是供冷却发电机使用，如停止供应氢气将使发电机不能正常运行，但其氢气罐储量大，设计储存期达7～10d，制氢设备短时中断供电，对发电机运行不致产生较大影响。当氢气站、供氢站作为工业产品生产的动力供应源时，其负荷等级与中断供氢所造成的损失直接有关。如浮法玻璃生产线，用氢量大，而氢气罐储量小，有的工厂甚至未设氢气罐，一旦停止供气，将造成玻璃和锡槽上层锡液报废，经济损失较大。而熔炼玻璃的窑炉又属一级负荷，此类氢气站供电负荷等级要相应提高。所以本条规定，除中断供氢将造成较大损失者外，宜为三级负荷。
8.0.4 氢气是易燃易爆气体，爆炸范围宽、点火能量低，比重又小，极易向上扩散。为了安全，规定灯具宜在低处安装，并不得在氢气释放源正上方布灯。
在相同照度下，采用荧光灯等高效光源，可以减少灯数，降低造价。此外，荧光灯等高效光源使用寿命长，灯具表面温度低，受电压波动影响小，维修工作量少。
制氢间等是有爆炸危险的生产过程，多为三班制运行，一旦中断照明，影响较大。因此，氢气站内一般宜设应急照明。
8.0.5 氢气站内有爆炸危险环境内的电缆及电缆敷设应符合现行国家标准。敷设的导线和电缆用钢管保护时，应按本条规定进行隔离密封。
8.0.6 为保证在有爆炸危险房间内的生产设备及人身安全，应设氢气检漏报警装置。目前国内生产的氢气检漏报警装置，按检测原理划分有接触燃烧式、热化学式、气敏半导体式和钯栅场效应晶体式4种。这4种各有优缺点，其中，钯栅场效应晶体式应用的较多。据调查，使用该产品的用户均表示满意。其优点是灵敏度和选择性好，只对氢气报警，探头使用寿命约10000h。
将超限报警触点接入事故排风机控制回路进行联锁后，当氢气超量形成隐患或事故发生时，能及时自动开启风机进行排除。
8.0.7 制定本条的依据：
1 为确保氢气站生产的氢气质量和纯度以及生产安全，在运行中应按规定进行纯度分析，因此要配置氢气纯度分析仪、高纯氢气中杂质含量分析仪。据调查，现在运行中的氢气站一般采用人工分析和自动分析。人工分析所用仪器简单，价格低。自动分析仪器，国内已有定型产品生产。已在一些制氢装置中成套供应，提供自动分析仪表。对变压吸附提纯氢系统，为使系统稳定运行，还应对原料气纯度或组分进行分析。
2 在水电解制氢系统生产氢气的同时，有副产品氧。氧气回收利用，相应降低氢气的单位能耗，以取得较好的社会效益和经济效益。为确保安全，此类水电解制氢装置，应设置本条规定的分析仪器和报警装置，可参见本规范第4.0.3条的说明。
8.0.9 制定本条的依据是：
1 水电解槽是以电阻为主的非线性负荷，水电解槽常温状态开车时，需要调节电压，使电流逐步升高，直至达到额定电流，历时数小时。正常生产时，为控制产气量，也要调节电解电压。停车时有一定的反电势，停车电压高，反电势也高，停车电压低，反电势也低。因此，停车时要适时调节电压，缓慢降低电流到额定电流的20％～30％时，再切断电源。由于每台水电解槽的参数不同，开、停车和正常生产时需要调压的高低有差异，因此每台水电解槽应配置单独整流设备供电，以便按照需要进行调节。更重要的是，采用单独整流设备供电，可以防止多台水电解槽共用同一直流电源可能产生的环流现象.有利于保证水电解制氢系统安全运行和延长水电解槽使用寿命。
目前，可供水电解槽使用的性能优良的直流电源是晶闸管整流器和硅整流器。
晶闸管整流器具有体积小、效率高、调节方便和易于实现自动稳流、稳压等优点。随着晶闸管质量和容量的提高，触发线路抗干扰性能和保护环节的不断改善，使用范围正逐步扩大。不足之处是选用或运行不当时，回路中出现高次谐波，引起损耗加大，甚至使网络波形畸变。
硅整流器具有输出波形好、工作可靠和维修方便、可自动稳定电流等优点，使用比较广泛，但采用饱和电抗器调压和自动稳流噪声大，整流效率低。
2 整流器配置专用整流变压器后，可防止环流和整流器输出的偏流现象，起到电气隔离作用，有利于保证生产安全、节能和延长水电解槽使用寿命。
将三相整流变压器绕组中的一侧按三角形(△)接线，可消除.三次谐波电流对电网的干扰。
3 晶闸管和硅整流设备是谐波发生源，能向电网注入谐波电流，造成电网电压正弦波畸变，电能质量下降。按原电力部颁发的《电力系统谐波管理暂行规定》，整流装置对电网的谐波干扰应限制在允许的范围内，方能接电运行。
8.0.10 本条制定的依据是：
1 高压整流变压器室的设计要求与配电变压器室相同。因此设计时，应按《10kV及以下变电所设计规范》执行。
2 当整流变压器室远离高压配电室时，为了保证维修人员的安全，在高压侧要有直观的断电点。为此，规定在高压进线侧宜设负荷开关或隔离开关。
3 采用水电解制氢的氢气站电解间应为有爆炸危险房间，但由于设备特点，当采用裸母线时，应防止因金属导体短接、撞击或母线连接不良而产生火花，一般应采用以下措施：
(1)母线在地沟内敷设，且地沟设盖板；
(2)母线明敷时要有保护网罩，如金属网罩等；
(3)母线连接采用焊接；
(4)螺栓连接(母线与设备间)时，母线连接处应蘸锡，连接要可靠，并防止自动松脱。
8.0.11 氢气压缩和灌瓶操作的关系十分密切，两处又都是有爆炸危险环境，为便于协调生产，规定应设置联系信号。
8.0.12、8.0.13 这两条是规定氢气站、供氢站在通常情况下，为了安全、稳定的运行和方便进行管理，应设置的压力检测、温度检测项目。
8.0.14 氢气站、供氢站通常情况下均应设自动控制系统，近年来建设的站房都是这样做的，只不过自控范围、内容有所不同。氢气站无人值守的全自动控制系统，国内已有实例，但因造价较高，应按业主需要确定。
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