储罐防雷接地分析

2017-06-27吴来春

中国设备工程 2017年12期

关键词：防静电避雷针接地装置

吴来春

（上海建工四建集团有限公司机电设备安装工程公司，上海 200000）

储罐防雷接地分析

吴来春

（上海建工四建集团有限公司机电设备安装工程公司，上海 200000）

钢制储罐作为储存易燃易爆液体或气体甚至一个发酵容器，若是防雷措施不当，一旦遭受雷击，很可能发生严重的爆炸事故。储罐的防雷安全问题，涉及到人身和财产安全，越来越受到关注。本文主要针对储罐区防雷接地措施进行分析。

钢制储罐；避雷针；引下线；防静电；防雷设施检查

本工程位于上海浦东新区长江口位置，储罐类型为钢制储罐，主要用于存放污水和发酵，因此防雷措施必不可少。由于储罐数量众多，大小、高低不一，在考虑防雷接地措施过程中，不仅要考虑单个罐体的防雷，还要考虑到整个罐区的防雷，既能避免重复防雷，又能节约成本。

1 认清雷电属性，正确采取措施

雷电是自然界中的放电现象。对人类社会而言，弊大于利。雷电人力是无法阻止的，只能采取正确的措施对它进行引导，让其泄入大地。

2 避雷针的必要性

标准认为地上固定顶储罐的顶板厚度大于等于4mm时不应装设避雷针，但必须做防雷接地。其实，避雷针应该叫“引雷针”，它能把闪电从保护物上方引向自己承受雷击并安全地通过自己把雷电流泄入大地，使其不对高层建筑构成危险，起到保证安全的作用。

钢制储罐避雷针应该装，分析如下：

首先，本工程的罐体顶板厚度以及壁板厚度虽然远远大于4mm，但是作为特殊罐体，考虑到自身的生产需要，罐体外部需要做保温，保温外侧覆盖了一层3mm厚的彩钢瓦作为外壳将整个储罐护住。这种情况下，储罐的板厚就不能按照规范来考虑，应将最外层彩钢瓦的厚度作为它的厚度。其次，雷电还有具有很强的破坏效应，主要体现在三个方面：（1）电效应。雷电产生高达数万伏的电压；（2）热效应。当几千安电流通过导体时，在短时间内将转换成大量热能；（3）机械力效应。在对地放电过程中，产生冲击波。

设计规范中认为大于4mm厚的储罐不需要作专门的防雷装置，这只是从雷电的电效应和热效应方面讲的。雷电对储罐产生伤害最大的就是它的机械力效应。它对储罐有破坏作用，使得储罐局部变形，在雷电热效应的作用下进一步引发火灾，甚至爆炸。

本工程罐体单体容积大，罐体数量多，对防雷造成了一定影响：（1）单个罐体容积越来越大，相应它的受雷击面也在扩大，在4mm钢板厚度不变的情况下，遭受雷击时，面积越大，变形越严重，也就是更容易产生危害；（2）储罐数量多。储罐都是通过钢板焊接而成，原先一个储罐仅仅是一个点，现在众多储罐布置在一个区域内，形成了一个面。根据雷电打击容易导电物体这一特点，该区域被雷击的概率将大大提升。

综上所述，储罐安装避雷针还是很有必要的。

3 避雷针的布置

本工程最大储罐高24m，直径12m，小罐体高度9m，直径6m。常规来说，避雷针应安装于建筑物最高处，但是储罐顶部最高处正好有设备，只能将避雷针布置在储罐顶圆周位置处。另外，储罐顶部无需再单独设置避雷网格，只需要利用扶手栏杆作为接闪器，避雷针与扶手栏杆、储罐进行可靠连接。

单根避雷针的保护范围，如图1所示，以避雷针的顶点为起点，作一根45°往下的斜线，在半高位置转折，与地面处避雷针1.5h位置处为终点进行相连，形成一个保护范围，在这个空间范围内的被保护物体不会遭受直接雷击。

假设用公式来进行表达，则避雷针在地面上的保护半径r=1.5hm。在储罐保护高度hx=24m的水平面上的保护半径rx按下式计算：

（1）当hx≥h/2时，rx=(h-hx)p；

（2）当hx＜h/2时，rx=（1.5h-2hx）p （1）

式中，P：高度影响系数；h≤30m，P=1；30m＜h≤120m，P=5.5。

本工程避雷针最高处为h=30m，hx=24m，h/2=15m，因此带入公式（1）得出hx在水平面上的保护半径rx=（30-24）×1=6m。

从公式得出，在储罐24m位置，避雷针的保护半径只有6m，只能覆盖到储罐的半径区域。因此，为了能够完全保护到储罐本身，需要在储罐圆周上设置4根避雷针，相应的，在储罐底部位置，避雷针保护半径达到了r=1.5h=1.5×30=45m（详见图1）。

图1

根据现场实际罐体布置的情况以及计算所得，并不是所有的储罐需要安装避雷针。部分小罐体由于位置靠近大罐体，经计算已在大罐避雷针的有效保护范围之内，亦可将此部分避雷针省去。详见图2。

图2

避雷针不仅保护了罐体本身，还保护到罐区的管线、设备免受直击雷的伤害。

4 防雷引下线

根据规范要求，钢板厚度≥4mm，无需单独设置引下线。本工程罐体钢板最薄处8mm，最厚处达12mm，完全满足规范要求，不再需要单独设置引下线，而是可以利用罐体本身做引下线与接地装置相连接。

根据规范要求，储罐的防雷引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距沿周长计算不宜大于18m。

大储罐直径12m，根据圆周长公式

因此，需要在圆周上均匀布置三根引下线位置与接地网进行相连。

小罐体直径6m，根据圆周长公式

因此，在满足规范要求的情况下，在储罐圆周上引出三个扁铁与接地网相连即可。

5 防静电措施

（1）在储罐内层的防腐涂剂必须采用导静电防腐型涂料。它具有防腐性能好、耐油性能强、导电性能强、使用方便等特点；（2）在存放有易燃易爆的场所施工时必须使用铜扳手，避免火花的产生；（3）爆炸气体环境作业人员应穿防静电工作服、防静电工作鞋，禁止在爆炸危险场所脱衣服、帽子或类似物；（4）储罐区输送管道，法兰连接采用绝缘垫片做密封时，需要进行跨接；（5）罐区内所有金属物体，包括但不限于、管道、桥架、支架等均应与接地网可靠连接，且不应少于2处。

6 防雷设施的检查及注意的问题

（1）接闪器定期检查锈蚀情况，要保证接触良好；（2）发生雷击后，要检查接闪器是否有折断情况，当发生折断，要立即更换；（3）接地装置要焊接可靠；（4）接地装置定期开挖检查腐蚀状况；（5）电工每年雷雨季节前均要对储罐防雷接地设施进行电阻检查；（6）储罐内浮盘的防静电接地装置每半年检查一次，发现问题及时处理；（7）罐区有地面或地下工程施工时，要加强对接地极的监护。