雷電預警系統的應用

鄭水成，董愛娜，李欣

（中國石油工程建設公司 華東設計分公司，山東 青島 266071）

0 引言

近年來，由于雷電等自然災害對儀表設備的損壞，導致生產停產，給企業造成直接或間接的經濟損失。雷擊從形式上分為直擊雷和感應雷，一旦儀表設備受到直接雷擊，雷電產生的過壓、過電流和脈沖電磁場威脅儀表設備的安全，甚至造成火災[1]。在大多數項目的設計和實施中，往往只考慮了儀表或設備本身的防雷設計，而沒有考慮雷電預警措施，因此在遭遇強雷擊時，會威脅儀表設備的正常工作和安全運行，給企業帶來很大損失。目前，在南方、沿海等雷擊高發區，越來越多的企業開始設置防雷預警系統，并納入企業MES系統，進行集中管理[2]。

1 雷電預警系統簡介

雷電預警系統通過電場傳感探頭，對大氣中的環境電場進行連續監控，同時將采集的大氣電場數據實時傳送到控制主機中，通過軟件進行分析計算，得出本地電場的活動趨勢，并進一步對有可能產生的雷電活動提前預判，從而提供及時、有效、準確的雷電預警信息[3]。

預警系統在作出預警判斷后，可通過后續輸出信號，依據預警級別，分別激活不同的報警裝置或保護設備，從而達到主動式防護的目的。

2 雷電預警的分級

雷電預警儀依據實際探測到的靜電場數值，采用分級預警機制。一般使用3種顏色：黃、橙、紅，由淺至深來表征預警的緊急程度。同時，對于所處區域的環境特性（緯度、海拔、地理位置等），分級的標準有可能有所變化。一般較為常用的，典型的分級設置如圖1所示。

1）雷電預警0級預警標準

范圍標準：電場值保持在3kv/m以下，雷電預警系統無任何動作，顯示屏呈綠色，不需采取任何預防措施。顏色代碼為綠色。

2）雷電預警1級預警標準

范圍標準：電場值持續大于3kv/m，小于4kv/m，預估時間：15~30min，雷電預警系統進入1級預警狀態，顯示屏呈黃色，主機發出緩慢的蜂鳴報警，需采取相應的雷電預警1級應急預案。顏色代碼為黃色。

圖1 分級預警Fig.1 Hierarchical alert

3）雷電預警2級預警標準

范圍標準：電場值持續大于4kv/m，小于7kv/m，預估時間：10~20min，雷電預警系統進入2級預警狀態，顯示屏呈橙色，主機發出較慢的蜂鳴報警，需采取相應的雷電預警2級應急預案。顏色代碼為橙色。

4）雷電預警3級預警標準

范圍標準：電場值持續大于7kv/m，預估時間：小于5min，雷電預警系統進入3級預警狀態，顯示屏呈紅色，主機發出急促的蜂鳴報警，需采取相應的雷電預警3級應急預案。顏色代碼為紅色。

3 雷電預警系統預警響應

3.1 預警響應準備工作

指定監控管理人員：在消防泵站監控人員排班中指定每日的雷電預警管理人員，用以監控、檢查、記錄雷電預警系統工作狀態，以及預警機制實施狀況。

設置聲光報警設備：在監控室內安裝黃、橙、紅三色報警燈，并配備蜂鳴報警器。

設置集群廣播系統：在各職能區域內安裝集群廣播系統，可采用有線或無線方式，按照3個報警級別分別預錄報警語音；報警語音中應包含以下內容：

1.雷電預警級別。

2.預計雷電活動發生時間范圍。

3.針對相關人員的簡單指令。

設置SMS短信系統：在雷電預警系統控制主機后端安裝SMS短信模塊，輸入各級管理人員手機號碼，短信內容應包含以下內容：

1）雷電預警級別。

2）預警雷電活動發生時間范圍。

3）針對相關人員的簡單指令。

制定雷電預警應急管理檔案：雷電預警管理人員應在每次雷電預警系統動作時進行檔案記錄和管理。檔案的具體內容為：

a）雷電預警系統分級激活時間。

b）各級響應實施狀態。

c）自動報警裝置狀態記錄。

d）管理人員簽名。

3.2 1級預警響應

消防監控人員工作：記錄報警發生的時間，檢查報警裝置是否處于正確工作狀態，通知各區域管理人員注意，檢查消防設備工作狀態，填寫管理檔案。

戶外工作人員：準備停止戶外工作，推遲未進行的戶外工作。

行政管理區人員：推遲或減少長時間的戶外工作，注意存儲運行中的電腦文檔，如有人員正處于戶外，應注意互相提醒。

儲油、裝卸及輔助生產區域人員：推遲未進行的裝卸或其它生產活動，盡快結束進行中的裝卸或其它生產活動。

3.3 2級預警響應

消防監控人員：記錄報警發生的時間，檢查報警裝置是否處于正確工作狀態，確認重點區域（裝卸區、儲油區及輔助生產區）管理人員已完成1級響應，并進入到2級響應狀態，監控檢查戶外工作人員是否已經撤離，填寫管理檔案。

戶外工作人員：立刻停止戶外工作，推遲未進行的戶外工作。

行政管理區人員：推遲或取消各種戶外活動，注意存儲運行中的電腦文檔，必要時關閉不必要的電子設備。應互相檢查是否仍有在戶外活動的人員。

儲油、裝卸及輔助生產區域人員：結束裝卸或其它生產活動，推遲未進行的生產活動，關閉不必要的電氣設備。

3.4 3級預警響應

消防監控人員：處于戒備狀態（包含消防人員），記錄報警發生的時間，檢查報警裝置是否處于正確工作狀態，確認重點區域（裝卸區、儲油區及輔助生產區）管理人員已完成2級響應，并進入到3級響應狀態，監控檢查是否仍有戶外工作人員，必要時應采取緊急通知，切換內部電源，關閉非重要的電氣設備，檢查消防設備工作狀態，填寫管理檔案。

戶外工作人員：尋找最近的室內場所進行緊急避險，向相關管理人員匯報所處位置及狀況。

行政管理區人員：盡量關閉敏感或重要的電子設備，如不能關閉，則應采用UPS不間斷電源供電。

儲油、裝卸及輔助生產區域人員：確定生產活動已經停止，關閉不必要的電氣設備，切換內部電源。

4 結束語

在黃島某油庫中，設計并實施了雷電預警系統，并納入MES管理，取得了很好的實用效果。本文通過對雷電預警系統、分級響應做了全面詳細描述，供廣大同行參考，希望有益于各工程設計人員和企業的管理人員。

[1]劉金海,李政.雷擊對儀表系統的影響[J].油氣田地面工程,2005,10:24-26.

[2]鄭水成,董愛娜.現代化油庫信息系統的工程設計及管理功能[J].石油化工自動化,2012,3:21-25.

[3]梁東.儀表系統的防雷保護[J].石油化工自動化,2004,06:19-21.