大型LNG接收站及碼頭的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、8CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工設(shè)計(jì)2002,12(6)大型LNG接收站及碼頭的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案鄒喜權(quán)中國成達(dá)化學(xué)工程公司成都610041分析大型LNG接收站及碼頭的火災(zāi)危險(xiǎn)性,提出了LNG接收站及碼頭消防設(shè)計(jì)方案。摘要液化天然氣(LNG)接收站碼頭消防設(shè)施關(guān)鍵詞1概述液化天然氣(簡稱LNG)是一種高效、清潔的能源,一般在常壓、低溫下儲(chǔ)存和運(yùn)輸,儲(chǔ)存溫度一般約為-162。為優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu),改善環(huán)境污染日益嚴(yán)重的狀況,補(bǔ)充東南沿海地區(qū)能源供應(yīng),我國擬在東南沿海地區(qū)適量進(jìn)口LNG,建設(shè)LNG接收站、碼頭及城市燃?xì)夤こ痰软?xiàng)目。世界上多個(gè)國家的LNG工程成功、安全的運(yùn)行記錄

2、為我國建設(shè)LNG項(xiàng)目提供了很好的經(jīng)驗(yàn)。鑒于目前在我國尚無建設(shè)大型LNG項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn),也沒有專門適用于LNG生產(chǎn)、貯存和使用方面的消防標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,筆者結(jié)合在參與編制廣東LNG項(xiàng)目可行性研究報(bào)告中的經(jīng)驗(yàn),提出了大型LNG接收站和碼頭的消防設(shè)計(jì)方案,供大家參考。靠131616萬m3船考慮。本文中所涉及的LNG儲(chǔ)罐為全容式鋼筋混凝土儲(chǔ)罐,這種儲(chǔ)罐有兩層罐壁,內(nèi)層為鋼制罐壁,外層為鋼筋混凝土罐壁,頂蓋也是鋼筋混凝土,該罐體的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地防止罐內(nèi)的LNG泄漏。罐區(qū)共有兩個(gè)直徑為82m、高度為3815m的LNG儲(chǔ)罐。3接收站及碼頭的火災(zāi)/爆炸危險(xiǎn)性分析311LNG的組分及特性LNG的組分及特性見表1和表2

3、。表1LNG組分組分甲烷mol%91146乙烷4174丙烷正丁烷異丁烷戊烷2159015401570101氮0109表2LNG的主要特性項(xiàng)目分子量沸點(diǎn),貯存溫度,比重液態(tài)氣態(tài)(空氣為1)參數(shù)171918-16014-1620145650162611649316615(V%)1317(V%)2接收站及碼頭組成LNG接收站的規(guī)模都很大,如福建LNG項(xiàng)目接收站一期最大用量為324913kt/a,廣東LNG項(xiàng)目接收站一期建設(shè)規(guī)模為3000kt/a。LNG接收站一般由LNG儲(chǔ)罐區(qū)、工藝區(qū)(包括氣體體積,20/液體體積燃點(diǎn)(在空氣中),爆炸極限(氣相)毒性腐蝕性下限上限外輸系統(tǒng)、再冷凝器及蒸發(fā)氣壓縮機(jī)廠房

4、、開架式海水氣化器、備用的浸沒燃燒式氣化器及外輸氣計(jì)量裝置等)、公用設(shè)施區(qū)(包括供排水、主配電、中控、空壓及氮?dú)鈨?chǔ)存等)、廠前區(qū)(包括各種輔助設(shè)施)等組成。LNG碼頭主要由運(yùn)輸船泊位及工作船泊位無無312LNG的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性LNG的低溫、易揮發(fā)及天然氣的易燃易爆特性,以及生產(chǎn)過程中的高壓,使LNG接收站及相關(guān)設(shè)施、管線中存在比較大的火災(zāi)爆炸危組成。LNG碼頭運(yùn)輸船泊位的規(guī)模一般按可停鄒喜權(quán):工程師,1993年畢業(yè)于南京化工大學(xué)安全工程專業(yè)。一直從事安全設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話:(028)85582133-2136。 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc

5、Co., Ltd. All rights reserved.2002,12(6)鄒喜權(quán)大型LNG接收站及碼頭的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案9險(xiǎn)。LNG儲(chǔ)存、輸送及使用的火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲A類。LNG一旦從儲(chǔ)罐或管道泄漏,一小部分立即急劇氣化成蒸氣,剩下的泄漏到地面,沸騰氣化后與周圍的空氣混合成冷蒸氣霧,在空氣中冷凝形成白煙,再稀釋受熱后與空氣形成爆炸性混合物。這種爆炸性混合物若遇到點(diǎn)火源,便可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。LNG泄漏后形成的冷氣體在初期比周圍空氣濃度大,易形成云層或?qū)恿?。泄漏的LNG的氣化量取決于土壤、大氣的熱量供給,剛泄漏時(shí)氣化率很高,一段時(shí)間以后趨近于一個(gè)常數(shù),這時(shí)泄漏的LNG就會(huì)在地面上形成一種液

6、流,若無圍護(hù)設(shè)施,泄漏的LNG就會(huì)沿地面擴(kuò)散,一旦遇到點(diǎn)火源則可能引發(fā)火災(zāi)。事故狀態(tài)時(shí),設(shè)備的安全釋放設(shè)施排放的LNG遇到點(diǎn)火源,也可能引發(fā)火災(zāi)。參照采用的國際通用的標(biāo)準(zhǔn)包括:(1)NFPA59ALNG生產(chǎn)儲(chǔ)存和運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn);(2)EN1473LNG設(shè)備與安裝;(3)NFPA11A中、高倍數(shù)泡沫消防系統(tǒng);(4)NFPA15固定式水噴霧滅火系統(tǒng);(5)NFPA17干粉消防系統(tǒng)。5適用的滅火劑LNG是一種深冷物料,其泄漏引起的火災(zāi)4適用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范由于LNG項(xiàng)目在我國尚屬首建,因此,現(xiàn)在我國尚無大型LNG項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),也沒有專門適用于LNG生產(chǎn)、貯存和使用方面的消防標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。接收站和碼頭的消防

7、設(shè)計(jì)只能參照國內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定,同時(shí)參考使用國際通用的一些標(biāo)準(zhǔn)。采用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括:(1)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50160-92(1999年版);建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87(2001年版);(3)建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ140-90(1997年版);(4)石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢(2)多數(shù)為氣體火災(zāi),因此撲救LNG及天然氣火災(zāi)一般選用BC類干粉滅火劑。水一般不用于撲救氣體火災(zāi),如把常溫的水噴射到深冷的LNG上將加劇其揮發(fā)而帶來更大的危險(xiǎn)。而高倍數(shù)泡沫一般用于撲救LNG的流淌火災(zāi)及控制LNG的揮發(fā)。噴霧水主要用于冷卻設(shè)備、閥門及控制火災(zāi)的蔓延。因此,LNG接收站及碼

8、頭消防系統(tǒng)選用的滅火劑主要包括:噴霧水:冷卻設(shè)備、閥門及控制火災(zāi)的蔓延。BC類干粉:撲救LNG及天然氣火災(zāi)。高倍數(shù)泡沫:控制LNG揮發(fā)及流淌火災(zāi)。6消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案LNG接收站及碼頭設(shè)置的消防系統(tǒng)主要包括:消防站、高壓海水消防系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)、消防冷卻水系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、滅火器和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。611消防站LNG接收站及碼頭一般臨海建設(shè),遠(yuǎn)離城測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范SH3063-1999;(5)高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50196-93;(6)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50116-98;(7)水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50219-95;(8)裝卸油品碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)

9、范JTJ237-99。市,沒有可以依托的城市消防站及企業(yè)消防站。另外,考慮到消防自救的原則,LNG接收站應(yīng)考慮設(shè)置企業(yè)消防站,其規(guī)模按小型普通消防站設(shè)置。消防站內(nèi)配備1輛搶險(xiǎn)救援車、1輛干粉-泡沫聯(lián)用消防車、1輛急救車。同時(shí)配備一些消防裝備,如消防隊(duì)員個(gè)人防護(hù)裝備、破拆工具、通訊工具等。消防拖船一般利用碼頭附近的消防拖船。612消防水量的確定LNG接收站和碼頭一般鄰近建設(shè),因此同 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.10CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工設(shè)計(jì)2002,1

10、2(6)一時(shí)間的火災(zāi)次數(shù)按1次計(jì)。LNG接收站及碼頭的消防水量由其兩者的最大消防用水量確定。接收站內(nèi)及碼頭各區(qū)域所需的消防水量見表3。表3消防水量一覽表裝置名稱消防水量(m3/h)兩個(gè)高架水炮碼頭前沿水幕系統(tǒng)炮塔水幕系統(tǒng)緊急疏散通道水噴霧系統(tǒng)閥門區(qū)水噴霧系統(tǒng)收集池高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)消火栓系統(tǒng)罐頂儀表、閥門等水噴霧系統(tǒng)LNG罐區(qū)432259379825322815642282282284564228614消防泵碼頭收集池高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)消火栓系統(tǒng)消防泵系統(tǒng)一般包括海水消防泵、消防測試泵及穩(wěn)壓泵。根據(jù)消防用水量的需要,設(shè)置3臺(tái)海水消防泵,2開1備。其中1臺(tái)電動(dòng)泵,2臺(tái)柴油泵。每臺(tái)泵的流量為550m3/h

11、,設(shè)計(jì)壓力為1152MPa。接收站內(nèi)設(shè)置1臺(tái)淡水消防測試泵,采用電動(dòng)泵,其流量為550m3/h,設(shè)計(jì)壓力為1152MPa。接收站內(nèi)設(shè)置2臺(tái)穩(wěn)壓泵,1開1備,電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。每臺(tái)泵的流量為57m3/h,設(shè)計(jì)壓力為1152MPa。615消防水管網(wǎng)系統(tǒng)蒸發(fā)氣壓縮機(jī)2個(gè)消防水炮消火栓系統(tǒng)4個(gè)消防水炮工藝區(qū)收集池高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)消火栓系統(tǒng)由表3可知,接收站和碼頭消防用水量最大的區(qū)域?yàn)榇a頭,其消防水量為1082m3/h。因此,接收站和碼頭的消防水量按1100m3/h設(shè)計(jì)。由于本文中所涉及的LNG儲(chǔ)罐為全容式鋼筋混凝土儲(chǔ)罐,其外層為鋼筋混凝土罐壁,頂蓋也采用鋼筋混凝土,因此對于罐壁及罐頂均不考慮設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng),

12、僅是對罐頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)、管道、儀表閥門、安全閥或其它閥門設(shè)置消防冷卻水系統(tǒng)。613消防水源接收站和碼頭一般共同設(shè)置1套高壓海水消防管網(wǎng)系統(tǒng)。接收站內(nèi)消防水管網(wǎng)形成環(huán)狀布置,消防水主管直徑為DN400,一般采用埋地敷設(shè)。根據(jù)裝卸油品碼頭防火設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ237299)第612112條的規(guī)定,引橋式碼頭在引橋或引堤上設(shè)置的消防供水管,可采用單根消防供水主管。因此碼頭的消防供水一般采用單根供水管,主管直徑為DN400。由于采用海水消防,因此應(yīng)考慮消防水管網(wǎng)及設(shè)備的防海水腐蝕措施。616室外消火栓由于LNG接收站一般建在海邊,利用海水消防,可以降低對淡水儲(chǔ)備量的苛刻要求,還可以不受消防用水時(shí)間的限制。平

13、時(shí)消防水管網(wǎng)用淡水保壓,消防時(shí)海水消防泵啟動(dòng)向管網(wǎng)供水,消防后用淡水沖洗管網(wǎng),然后用淡水保壓。為了保證消防水系統(tǒng)的可靠性,需要對該系統(tǒng)進(jìn)行定期測試。當(dāng)接收站或碼頭有小型火災(zāi)時(shí),不希望啟動(dòng)海水消防泵,因此一般在接收站內(nèi)設(shè)置1個(gè)消防水罐,其容積為消防測試泵供水一個(gè)小時(shí)的量。該消防水罐的淡水僅用于小型火災(zāi)的撲救、消防系統(tǒng)的試驗(yàn)及消防管網(wǎng)的清洗。接收站和碼頭的室外消火栓選用公稱直徑為)的3出口濕式消火栓,每個(gè)消火栓150mm(6)的消防水帶接口及1個(gè)帶2個(gè)80mm(3)消防水泵接口。室外消火栓均沿道150mm(6路布置,間距不大于60m。每個(gè)室外消火栓均配置一個(gè)室外消火栓箱,其安裝位置距消火栓不大于5

14、m。每個(gè)室外消火)栓箱內(nèi)一般配置2根80mm(330m消防水帶(帶快速接口),2支19mm直流2噴霧水槍,)快速接口用墊圈和1個(gè)2個(gè)備用的80mm(3消火栓扳手。617消防水炮接收站和碼頭一般設(shè)置有兩種消防水炮,包括固定式消防水炮和遠(yuǎn)控消防水炮。61711固定式消防水炮接收站的工藝區(qū)和蒸發(fā)氣壓縮機(jī)區(qū)內(nèi)設(shè)置固 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2002,12(6)鄒喜權(quán)大型LNG接收站及碼頭的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案11定式消防水炮,設(shè)置目的是為了保護(hù)處理LNG或天然氣的設(shè)備。消防水炮的進(jìn)口壓力為

15、0168MPa時(shí),其額定流量為1900L/min(114m3/h),其噴嘴為直流2噴霧兩用噴嘴。消防炮為手動(dòng)操作,其水平回轉(zhuǎn)角度為360,俯仰角為-15+75。61712遠(yuǎn)控消防水炮在碼頭設(shè)置2個(gè)高架遠(yuǎn)控消防水炮,消防水炮設(shè)置在高架炮塔上,設(shè)置目的是為向著火的LNG船提供消防冷卻水。消防水炮的進(jìn)口壓力數(shù)泡沫發(fā)生器,其額定流量為4L/s。高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式。每個(gè)LNG收集池設(shè)置至少3個(gè)低溫探測器,當(dāng)有2個(gè)低溫探測器探測到有LNG泄漏到收集池后,或火焰探測器探測到火災(zāi)信號后,由火災(zāi)報(bào)警控制盤聯(lián)鎖控制啟動(dòng)雨淋閥,從而啟動(dòng)高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng),向收集池內(nèi)噴射泡沫混合液。6111固定式干粉

16、滅火系統(tǒng)LNG儲(chǔ)罐罐頂?shù)尼尫砰y處設(shè)置固定式干粉為017MPa時(shí),其額定流量為3600L/min(216m3/h),其噴嘴為直流2噴霧兩用噴嘴。遠(yuǎn)控消防水炮可在碼頭控制室遙控操作。618固定式水噴霧系統(tǒng)滅火系統(tǒng),用于撲救該處的火災(zāi)。碼頭上也設(shè)置1套干粉滅火裝置,用于撲救此處的氣體火災(zāi)。系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式。系統(tǒng)設(shè)置100%的備用量。6112滅火器碼頭高架消防水炮的炮塔、從碼頭到棧橋的緊急疏散通道、碼頭甲板上的閥門匯集區(qū)、LNG罐頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)、管道、儀表閥門、安全閥或其它閥門需要設(shè)置固定式水噴霧系統(tǒng)。各水噴霧系統(tǒng)的噴霧強(qiáng)度均選用1012L/minm。所有水噴霧系統(tǒng)均為自動(dòng)控制,同時(shí)具有遙控和就地控制

17、的功能?；馂?zāi)探測器探測到火災(zāi)信號后,傳輸信號至火災(zāi)報(bào)警控制盤,通過火災(zāi)報(bào)警控制盤的聯(lián)鎖控制信號啟動(dòng)雨淋閥,從而開啟水噴霧系統(tǒng)。619碼頭前沿水幕系統(tǒng)2碼頭、LNG罐區(qū)及工藝裝置區(qū)內(nèi)配置8kgBC類手提式干粉滅火器;危險(xiǎn)的重要場所,如BOG壓縮機(jī)房、碼頭等,增設(shè)50kgBC類推車式干粉滅火器。在儀表/電氣設(shè)備房間配置7kg手提式二氧化碳和25kg推車式二氧化碳滅火器。6113火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接收站和碼頭設(shè)置1套火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由控制盤、探測器及手動(dòng)報(bào)警按鈕等組成?？刂票P主要包括設(shè)置在主控室的火災(zāi)報(bào)警主控盤;設(shè)置在消防站內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警復(fù)示盤;設(shè)置在碼頭控制室的火災(zāi)報(bào)警區(qū)域控制盤;設(shè)置在每一幢建

18、筑物內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警區(qū)域顯示盤。探測器主要包括可燃?xì)怏w探測器、泄漏探測器(低溫探測器)、火焰探測器、感溫探測器、早期感煙探測器(VESDA)等。根據(jù)裝卸油品碼頭防火設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ237299)第61219、612110條的規(guī)定,在碼頭裝卸臂前沿設(shè)置一套水幕系統(tǒng),水幕系統(tǒng)的噴水強(qiáng)度為1210L/sm。水幕系統(tǒng)采用自動(dòng)控制,同時(shí)具有遙控和就地控制功能。火災(zāi)探測器探測到火災(zāi)信號后,傳輸信號至火災(zāi)報(bào)警控制盤,通過火災(zāi)報(bào)警控制盤聯(lián)鎖控制信號啟動(dòng)雨淋閥,從而開啟水幕系統(tǒng)。6110高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)7結(jié)語我國目前尚缺乏LNG接收站及碼頭的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),相應(yīng)的配套規(guī)范也比較缺乏,另一方面,由于LNG儲(chǔ)罐罐型選擇不一

19、樣,其消防水量也有很大的差別。因此,LNG接收站及碼頭的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)由當(dāng)?shù)叵啦块T組織有關(guān)專家進(jìn)行論證,以使消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更可靠、經(jīng)濟(jì)和適用。(收稿日期2002-06-17)碼頭、LNG罐區(qū)和工藝裝置區(qū)的LNG事故收集池均需要設(shè)置高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)置目的是控制泄漏到LNG收集池內(nèi)的LNG的揮發(fā)及發(fā)生流淌火災(zāi)。設(shè)計(jì)泡沫混合液供給強(qiáng)度為7L/minm,泡沫混合液供給時(shí)間為40min。泡沫原液選用3%的高倍數(shù)泡沫原液。選用發(fā)泡倍數(shù)為300500倍的高倍2 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rig

20、hts reserved.2002,12(6)ABSTRACTSOFCHEMICALENGINEERINGDESIGN1ABSTRACTSCriticalLength-RadialRatioofSteelThinWallExternalPressureCylinderandPipeLiuXiaoningestheselectionofpipingmaterialsforbenzylchlorideproductionandremindsthereaderstheprecautionsduringthepipelineinstallation.Keywordsbenzylchloridecorr

21、osionpipematerialsApplicationofRubberLinerforWetProcessPhosphateProductionPlantXuHui,etal(YunnanChemicalDesignInstitute,Kunming650041)Introducescharacteristicsofrubberlinerandtheprecautionsfordesignandconstructionoftherubberlinerinwetprocessphosphateproductionplant.Keywordswetprocessphosphateplantan

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23、iticallength-radialratiooflongandshortcylinderandpipeis(L/D0)cr=1.180/e+0.45e/D0;2)whenL/D0(L/D0)cr,itislongexternalpressurecylinderandpipe,whenL/D0(L/D0)cr,itisshortexternalpressurecylinderandpipe.Keywordssteelthinwallexternalpressurecylinderandpipecriticallength-radialratioDesignofAirDistributingP

24、lateofFluidBedDryerNiuHu,etal(ShanghaiEngineeringChemicalDesignInstitute,Shanghai200233)Introducesthenormalmethodforboltendplatejointsoflightsteelstructureandanalyzestheforceddamagestatusandobtainedthepracticalequationforboltbearingforceandalsoobtainedthecalcula2tionexpressionforendplatethickness,re

25、levantdesigncalculationandstructurerequirementsforjoints.KeywordsboltendplatejointsbearingforceofboltthicknessofendplateSelectionofCurrentTransformerinElectricalDesignofLarge-scaleRefineryLiLing(DryingCenterofShandongAcademyofSciences,Jinan250014)Introducesstructuresofvarioustypesofairdistributingpl

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27、EngineeringConstructionCompany,Bei2jing100101)Analyzesfirehazardousoflarge-scaleLNGterminalsandwharfandgivesdesignschemeforfire-fightingsystemofLNGterminalsandwharf.KeywordsLNGterminalswharffire-fightingfacilitiesRecoveryofSteamCondensatefromIndustrialUnitGanMinTheresolutionisgivenforselectionofcurr

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29、densaterecoveryfacilitiesofLuoyangPetro2chemicalComplexcannotbeoperatedeffectivelybecauseofthede2fectsofequipmentandmanagementetc.Aftermodification,largeamountofhighqualitycondensateisrecoveredandreused,whichbringsremarkableeconomicbenefits.KeywordscondensaterecoveryautomaticpumpNewTypeofVortexInjec

30、tionTemperatureReducerFuChaoqing(DongbeiBranchofChinaNationalPetroleumDesignInc.Jilin132021)BycalculationandanalysisofactivepowerlossofcablelineforLVmotors,itturnsoutthatforLVdistributionlinewithlargecurrentcontinuousload,selectthelinesectionareabasedonthepropercon2siderationofeconomicalcurrentdensityisofadvantageforreducingenergyconsumption.KeywordsLVdistributionlinesectionenergysavingCha