雷電對石油化工企業(yè)的危害及安全防護(hù)

摘要：雷電是大自然中一種常見的放電現(xiàn)象，一旦雷云對地面放電，將會對地面建筑物、民眾造成一定程度的危害，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致人員傷亡，由此造成的影響與損失不容忽視。本文將以石油化工企業(yè)為例，著重論述了雷電對石油化工企業(yè)的危害，并在此基礎(chǔ)上提出安全防護(hù)措施，以期能夠為防雷減災(zāi)、保障石油化工企業(yè)的安全、正常運(yùn)營提供一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：雷電；危害；防雷措施

引言

雷電如果產(chǎn)生在高空，雖然很強(qiáng)烈，但對人和地面物體，沒有危害。如果雷云向地面放電，將會產(chǎn)生有很大破壞作用的雷電過電壓，如果不采取防護(hù)措施，對人及地面物體造成極大的破壞。防雷安全保護(hù)是石油化工企業(yè)安全措施的特別重要組成部分。石化企業(yè)在生產(chǎn)過程中，儲存、使用大量的易燃物質(zhì)，產(chǎn)生易燃?xì)怏w、粉塵，形成爆炸性氣體或爆炸性粉塵環(huán)境，一旦遭受雷擊起火，點燃爆炸性氣體或粉塵混合物，輕則生產(chǎn)停產(chǎn)、設(shè)備損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失，重則造成人員傷亡，產(chǎn)生惡劣的社會影響。因此，對石化企業(yè)的防雷安全應(yīng)高度重視，從設(shè)計、施工、檢測等各個環(huán)節(jié)，全面做好防雷措施。

1雷電的種類及危害

雷電，即天空中的某一塊云層與另一塊云層或者與大地，由于所帶的電荷性質(zhì)相反而產(chǎn)生瞬間劇烈放電的現(xiàn)象。在這個放電的過程，通常伴隨著強(qiáng)烈耀眼的閃光和震耳欲聾的巨響。

對建筑物危害的雷擊主要有：

一種是帶電的云層對大地的某一點發(fā)生猛烈放電，叫“直擊雷”。當(dāng)“直擊雷”發(fā)生時，往往會對地面的物體產(chǎn)生強(qiáng)大的打擊作用，其破壞力也是巨大的。當(dāng)雷電發(fā)生后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍內(nèi)由于地電阻或?qū)w電阻的存在，當(dāng)瞬間大電流流過時，就會導(dǎo)致小范圍或局部的瞬間過電壓。

另一種叫“感應(yīng)雷”它的形成過程是由帶電云層的靜電感應(yīng)作用，使地面某一方位帶上異種電荷?！案袘?yīng)雷”在放電過程中，強(qiáng)大的脈沖電流周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)而發(fā)生瞬間過電壓，以致造成瞬間過電壓，在微秒到毫秒之間產(chǎn)生的尖峰沖擊電壓。

2石油化工企業(yè)的組成及特點

石油化工企業(yè)是由罐區(qū)及泵區(qū)、生產(chǎn)裝置區(qū)，煙囪火炬、管架、生產(chǎn)控制室、污水處理廠、消防泵房等部分組成。

①主體裝置用金屬制成。生產(chǎn)裝置有很多金屬反應(yīng)塔、儲罐、管道、設(shè)備、框架，可以說，石油化工生產(chǎn)裝置是用金屬材料堆積起來的。

②易燃易爆高溫高壓。生產(chǎn)所使用的原料及其產(chǎn)品大多數(shù)為易燃、易爆、有毒物質(zhì)；工藝管道、容器和設(shè)備多為高溫、高壓。

③電子產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)過程控制廣泛應(yīng)用電子產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，DCS、PLC、UPS等電子產(chǎn)品在石油化工企業(yè)廣泛應(yīng)用，自動化程度不斷提高，在降低勞動強(qiáng)度、增加工藝可控性的同時，對防雷提出了更高的要求，這是因為電子設(shè)備中有大量的集成電路，集成電路承受靜電壓很低，如大規(guī)模集成塊在3.5V，CPU在1.75V左右，容易受雷電過電壓的侵害，防雷，防靜電極為重要。

④電力是不可缺少的能源。生產(chǎn)裝置有供配電線路、設(shè)備和用電設(shè)備。電力是石油化工的基本動力能源，是生產(chǎn)不可缺少的。

3雷電對石油化工企業(yè)的影響及危害

3.1直擊雷

發(fā)生直擊雷時，閃電通道的高溫可能引燃周圍的易燃物質(zhì)從而引起爆炸等事故。直擊雷可對石化企業(yè)的內(nèi)所有建筑物造成危害，主要表現(xiàn)為擊毀、擊壞建筑物或設(shè)備，尤其對罐區(qū)、戶外生產(chǎn)裝置區(qū)、裝卸站設(shè)施等危險區(qū)域危害更大，因為雷電通道的高溫可直接點燃或引爆這些區(qū)域內(nèi)的危險物質(zhì)，因此在這些區(qū)域，必須一致控制雷擊點，將雷擊點控制在安全空間。

3.2靜電感應(yīng)

由于雷云底部帶靜電荷，當(dāng)雷云位于某一地域時，由于靜電場的作用，該地域上的金屬導(dǎo)體會感應(yīng)出雷云底部電荷性質(zhì)相反的電荷。當(dāng)雷云主放電時，雷云底部電荷被中和掉，金屬導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷失去束縛，變成可以自由移動的電荷，如果沒有及時就近泄入地中，就會產(chǎn)生很高的電位，擊穿與附近金屬物火花放電。若有可燃物充斥于這些空間中，火花可能引燃或引起爆炸，造成嚴(yán)重后果。

3.3 電磁感應(yīng)

由于閃電時持續(xù)時間為毫秒或微秒級的脈沖波，在極短的時間內(nèi)，；雷電流升至幾十甚至上百千安，又在極短的時間內(nèi)，從幾十甚至上百千安降至零，因此雷電流抖度很大。此雷電流所帶來的感應(yīng)電壓可能使導(dǎo)體過熱，或因為環(huán)路不通暢而發(fā)生火花放電，或與附近其他金屬之間反擊而產(chǎn)生火花放電，若有可燃物質(zhì)充斥于這些空間中，火花也可能引燃或者爆炸，造成不可預(yù)計的后果。

3.4雷電波侵入

雷電波實質(zhì)上是一種高電壓的脈沖波，可能由雷電直接擊中管道線路引發(fā)，也有可能由于雷電感應(yīng)管道線路而引發(fā)。當(dāng)雷電波沿著管線入侵室內(nèi)時，高壓電可能會對沿線的設(shè)備或人員造成反擊。由于石化企業(yè)的特殊性，廠區(qū)內(nèi)的管道、電纜橋架等分布眾多，且大多為架空敷設(shè)，這些管道線路很多都通入室內(nèi)，若閃電直接擊中這些管道線路或者雷電在這些管道線路上感應(yīng)出過電壓，則過電壓就將沿著這些管道線路入侵建筑內(nèi)，造成管線連接的設(shè)備損壞，或人員接觸這些管線，因觸電傷亡。

3.5雷擊電磁脈沖

雷擊電磁脈沖是指雷電流經(jīng)電阻、電感、電容耦合產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，包含閃電電涌和輻射電磁場。雷擊電磁脈沖對石化企業(yè)的影響，主要是對于企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，DCS監(jiān)控系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)等微電子系統(tǒng)，以及電氣系統(tǒng)的影響，雷擊電磁脈沖引發(fā)的過電壓過電流，可能引起這些系統(tǒng)誤動作，或永久性損壞，從而影響生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

4安全防護(hù)措施

在防雷工程設(shè)計時應(yīng)系統(tǒng)地、因地制宜地將外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來，貫徹整體防御思想，綜合運(yùn)用分流、均壓、屏蔽、接地和保護(hù)等各項技術(shù)，構(gòu)成一個完整的防護(hù)系統(tǒng)，才能取得明顯的效果?，F(xiàn)代防雷的6項技術(shù)概括如下：

①接閃分流--通過外部防雷裝置（避雷針、網(wǎng)、帶等），引導(dǎo)落雷點，泄方雷電流，減少直擊雷的危害；

②屏蔽--用導(dǎo)電材料減少交變電磁場向指定區(qū)域穿透的屏蔽，屏蔽是減少感應(yīng)雷通過空間的電磁場形成破壞的基本措施；

③接地--通過接地裝置給雷電流提供一條低阻抗的泄流通道；

④合理布線--盡量減少不閉合的環(huán)，線路盡量直，布線應(yīng)遠(yuǎn)離大的輻射設(shè)備與大的干擾源。合理的布線能減少瞬變電磁場中的感應(yīng)環(huán)路面積，避免在線路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢；

⑤等電位連接--將分離的金屬部件連接到雷電保護(hù)系統(tǒng)中，這種直接的導(dǎo)電連接或通過浪涌保護(hù)器的連接使得雷擊電流造成的電位差減少；

⑥電涌保護(hù)--對于不能直接參與等電位連接的帶電體，如電源的相線和中線，儀表信號線等，應(yīng)采取電涌保護(hù)措施，安裝SPD，限制瞬時過電壓，保護(hù)儀器設(shè)備。

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作者簡介：趙曉丹（1986-）男，漢族，四川省巴中市通江縣人，本科學(xué)歷，助理工程師，從事研究方向：雷電防護(hù)。

（作者單位：巴中市氣象局）