浅析石化厂区避雷策略

＊杨晓健

（河北英科石化工程有限公司 河北 050001）

浅析石化厂区避雷策略

＊杨晓健

（河北英科石化工程有限公司 河北 050001）

我国是一个雷电灾害频发的国家，每年因为雷电灾害造成大量的人员伤亡和财产损失。在石油化工企业中，由于其生产的原料和产品都具有一定的危险性，如何有效的预防雷电灾害则是一个非常重要的课题。

石油化工厂区；避雷；雷电灾害；避雷装置

雷电自古以来就一直存在，而人类对雷电从最初的恐惧到今天的理性防御，对雷电的认识也从最初的原始崇拜到今天的科学认知，人类的防雷历史其实就是人类与自然抗争的真实写照。在我们生活的地球上每秒钟就有100次闪电发生，每个闪电强度可达到几十万伏，一个中等规模的雷暴其单位功率和一个小型核电站功率相等，其危害之大可想而知。根据我国气象部门统计我国每年因为雷电造成约三千多人伤亡，财产损失约百亿人民币，而在世界范围内每年因为雷电造成约一万多人伤亡。在我国华南与华东地区是雷电的高发区，特别是农村空旷地区和高大建筑物附近是雷电的高发区。目前，我国相当一部分电力企业、石化企业、通讯企业的生产和运营设施都是在人口较为稀少的农村地区，而由于生产企业均有规模较大的建筑群这使得企业的防雷工作显得异常重要。尤其是化工企业其厂区一般拥有大量的石化产品储罐和化工设备，不但容易遭受雷电灾害而且一旦遭受雷电灾害就会引发厂区内大量化工产品连锁反应。尤其近年来我国大型石化装置大量上马，石化装置本身体型高大而且均是金属材质更容易引起落雷。而在化工厂区内增设的各种架空长导线使得雷电更容易使避雷针失去作用而引发雷电灾害。

1.雷电危害机理及避雷原理

雷电在日常生活中是一种常见的大气放电现象，其放电时间短，可以在很短时间内产生几十万伏的高压电，雷电过程中产生的电流可以达到几十万安培，闪电内释放的高压电弧温度也可达到几千度。雷电对于石化企业中的金属罐区及反应塔器都具有极大的危险，一旦击中石化单位常常引起起火爆炸事故，造成大量死伤。上世纪八十年代，我国青岛市黄岛油库遭雷击失火，伤亡近百人。进入21世纪以后由于我国石化企业自动化控制的进程加快，大量传感器件和电子设备应用在反应塔器和金属罐区之中，由于电子设备与企业的数据存贮网络相连，一旦遭受雷击会给企业带来无法弥补的巨大损失。

雷击一般为三种主要形式，分别是直击雷、感应雷和球形雷。直击雷是带电云层与大地之间直接的迅猛放电过程。直击雷对地面放电时，其瞬时电流可以达到几十万安培，同时其温度可达到六千摄氏度以上。感应雷是当直击雷对地发生放电的过程中，由于电击过程中产生强大的电流，这会引起周围金属物质产生电磁感应进而发生高电压闪击的现象。感应雷是我们最常见的雷电灾害，其破坏面积较直击雷要大很多。球形雷是一种外形为球体的雷电，其内部成分目前尚没有确切定论。

雷击电流虽然很高但是其作用时间很短，其瞬时高温也仅仅可以使雷击处小面积金属熔化。在实际生产中，当化工产品储罐或者反应塔器壁厚超过四毫米就可以直接承受雷击。当雷击击中化工罐区或者反应塔上的金属钢筋时，由于金属导体通路横截面积比较大，雷击产生的高温不足以熔化这些金属。但是当金属钢筋有部分区域电阻过大时，会产生熔化飞溅现象，容易引起火灾事故。同时，如果雷击电流顺着金属钢筋侵入电子线路或者供电线路时，也会产生火灾事故。雷击过程中还会产生一定的冲击波，可以导致雷击区域建筑物的倒塌。由于化工厂区内大量的容器和反应器均是金属体的建筑物，在雷雨天气，容器和反应器的顶部容易积聚电荷，如果接地线断开或者电阻过大就会造成局部火花放电，危及厂区安全。当雷击通过防雷击系统时会产生一定的电磁脉冲，当避雷系统附近有电源线或者信号线时，会对电源线和信号线产生严重的干扰，造成事故。

雷电灾害还和一定的地理关系有联系，我国华南、西南、华东和长江流域是雷电灾害比较多的地区而华北、东北、西北等地是雷电灾害比较少的地区，而且雷电灾害一般多发于山区或者河流与山川交汇地带。在地下水位较高、河流以及山顶地带也是雷电灾害的多发区。同时应该避免在空旷的地区修建厂区等设施，防止雷电灾害发生。

2.石油化工厂区防雷措施

近年来我国兴建了许多大型石化企业，在进行石化企业选址过程中除了考虑交通、用水等因素还应该考虑兴建在雷电灾害比较少的地区。避免在山区、矿藏地区、山川河流交汇地带兴建石油化工单位。同时在平原地区兴建石油化工单位时要做好相应的防雷措施，防患于未然。

在石油化工单位厂区中无论在厂区还是办公区，只要有条件应该加装避雷设备。针对金属油罐在我国《石油库设计规范》中规定“装有阻火器的地上卧式油罐的壁厚和地上固定油罐的顶板等于或者大于4毫米不应装设避雷针”。但是在实际生产中由于油罐顶端呼吸阀和阻火器故障而造成的雷电火灾事故屡见不鲜。所以在化工单位罐区装上避雷设备是避免雷电灾害事故所必备的。在反应塔以及罐区的避雷装置仅针对直击雷产生作用，对于感应雷和球形雷是不起作用的，所以在反应塔和罐区还应设置其他防雷装置。

常见的直击雷避雷装置一般由三部分组成，分别是接闪器、引下线和接地装置三部分。接闪器是指避雷针、避雷网、避雷带、架空避雷网或者架空避雷线及其附件构成。引下线适当接闪器接收到雷电后由引下线引导雷电电流向地下传导，最后通过接地装置导入地下。安装引下线时要注意，应该使引下线有足够大的截面积，避免雷电电流过大而导致引下线断裂，发生事故。所有引下线应该进行镀锌或者涂漆处理，防止因为腐蚀而产生设备故障。引下线应该装在人不易碰到的隐蔽地点，同时当引下线距离地面小于两米时应该用绝缘的塑料或者陶瓷套管套住，防止在传导雷电过程中击伤路过行人。

接地装置是避雷装置的中心环节，所有雷电电流全靠接地装置导入地下，同时在地面不能产生很大的电压差，跨步电压要求降到最小。目前我国接地装置一般以等电位连接的方式进行连接。在化工厂区中接地装置要使地面电场分布均匀，在地面不能产生较大的电位梯度。一般的做法是把接地装置与厂区建筑物内的混凝土钢筋、自来水管、热力管道及其他金属管道、大型的金属填埋物等进行可靠的导电连接，使得整个厂区的建筑物和厂区设备形成一个大的等电位体。当雷电电流通过接地装置导入地下后会均匀的分布在所有的设备和建筑物之间，相互电压相等，防止由于地面电压差而导致的事故。同时这样的接地装置也大大降低了化工厂施工的难度和成本。

除了技术上防雷，还应该在化工厂区的各个储罐和反应塔器的布局上进行科学布置。目前我国化工原料储罐间距比欧美发达国家化工原料储罐的间距要小，一旦发生雷击事故就容易产生连锁反应。我国目前化工原料储罐的设计容量越来越大，随着储量的加大其储存危险系数也随增加。适当增大化工原料储罐间距可以增大防雷间距同时增大防火间距，提高防火堤内的有效容积，在突发事故时可以让储罐内的液体储存在防火堤内，避免事故的扩大化。同时可以通过提高防火堤的有效容积，增大化工厂罐区的安全系数。

石化厂区内的避雷策略是涉及避雷技术、化工厂选址、化工厂区内设计以及各化工设备设计等多方面共同作用的结果。在石油化工单位实际生产中，必须把防雷电措施做到位才能保证石化单位生产的正常运行。

(责任编辑：李田田)

Analysis of the Lightning-protection Strategies in Petrochemical Factory Area

Yang Xiaojian

（Hebei Yingke Petrochemical Engineering Co., ltd, Hebei, 050001）

China is a country with frequent lighting disaster and large number of casualties and property loss will be caused by lighting disaster each year. For petrochemical enterprises, due to the produced raw materials and products have certain degree of danger, how to prevent lighting disaster effective is one very important subject.

petrochemical factory area；lightning-protection；lightning disaster；lightning-protection device

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A

杨晓健（1979～)，女，河北英科石化工程有限公司；研究方向：化工工艺研究，化工操作，化工设计等。