淺析石化廠區避雷策略

＊楊曉健

（河北英科石化工程有限公司 河北 050001）

淺析石化廠區避雷策略

＊楊曉健

（河北英科石化工程有限公司 河北 050001）

我國是一個雷電災害頻發的國家，每年因為雷電災害造成大量的人員傷亡和財產損失。在石油化工企業中，由于其生產的原料和產品都具有一定的危險性，如何有效的預防雷電災害則是一個非常重要的課題。

石油化工廠區；避雷；雷電災害；避雷裝置

雷電自古以來就一直存在，而人類對雷電從最初的恐懼到今天的理性防御，對雷電的認識也從最初的原始崇拜到今天的科學認知，人類的防雷歷史其實就是人類與自然抗爭的真實寫照。在我們生活的地球上每秒鐘就有100次閃電發生，每個閃電強度可達到幾十萬伏，一個中等規模的雷暴其單位功率和一個小型核電站功率相等，其危害之大可想而知。根據我國氣象部門統計我國每年因為雷電造成約三千多人傷亡，財產損失約百億人民幣，而在世界范圍內每年因為雷電造成約一萬多人傷亡。在我國華南與華東地區是雷電的高發區，特別是農村空曠地區和高大建筑物附近是雷電的高發區。目前，我國相當一部分電力企業、石化企業、通訊企業的生產和運營設施都是在人口較為稀少的農村地區，而由于生產企業均有規模較大的建筑群這使得企業的防雷工作顯得異常重要。尤其是化工企業其廠區一般擁有大量的石化產品儲罐和化工設備，不但容易遭受雷電災害而且一旦遭受雷電災害就會引發廠區內大量化工產品連鎖反應。尤其近年來我國大型石化裝置大量上馬，石化裝置本身體型高大而且均是金屬材質更容易引起落雷。而在化工廠區內增設的各種架空長導線使得雷電更容易使避雷針失去作用而引發雷電災害。

1.雷電危害機理及避雷原理

雷電在日常生活中是一種常見的大氣放電現象，其放電時間短，可以在很短時間內產生幾十萬伏的高壓電，雷電過程中產生的電流可以達到幾十萬安培，閃電內釋放的高壓電弧溫度也可達到幾千度。雷電對于石化企業中的金屬罐區及反應塔器都具有極大的危險，一旦擊中石化單位常常引起起火爆炸事故，造成大量死傷。上世紀八十年代，我國青島市黃島油庫遭雷擊失火，傷亡近百人。進入21世紀以后由于我國石化企業自動化控制的進程加快，大量傳感器件和電子設備應用在反應塔器和金屬罐區之中，由于電子設備與企業的數據存貯網絡相連，一旦遭受雷擊會給企業帶來無法彌補的巨大損失。

雷擊一般為三種主要形式，分別是直擊雷、感應雷和球形雷。直擊雷是帶電云層與大地之間直接的迅猛放電過程。直擊雷對地面放電時，其瞬時電流可以達到幾十萬安培，同時其溫度可達到六千攝氏度以上。感應雷是當直擊雷對地發生放電的過程中，由于電擊過程中產生強大的電流，這會引起周圍金屬物質產生電磁感應進而發生高電壓閃擊的現象。感應雷是我們最常見的雷電災害，其破壞面積較直擊雷要大很多。球形雷是一種外形為球體的雷電，其內部成分目前尚沒有確切定論。

雷擊電流雖然很高但是其作用時間很短，其瞬時高溫也僅僅可以使雷擊處小面積金屬熔化。在實際生產中，當化工產品儲罐或者反應塔器壁厚超過四毫米就可以直接承受雷擊。當雷擊擊中化工罐區或者反應塔上的金屬鋼筋時，由于金屬導體通路橫截面積比較大，雷擊產生的高溫不足以熔化這些金屬。但是當金屬鋼筋有部分區域電阻過大時，會產生熔化飛濺現象，容易引起火災事故。同時，如果雷擊電流順著金屬鋼筋侵入電子線路或者供電線路時，也會產生火災事故。雷擊過程中還會產生一定的沖擊波，可以導致雷擊區域建筑物的倒塌。由于化工廠區內大量的容器和反應器均是金屬體的建筑物，在雷雨天氣，容器和反應器的頂部容易積聚電荷，如果接地線斷開或者電阻過大就會造成局部火花放電，危及廠區安全。當雷擊通過防雷擊系統時會產生一定的電磁脈沖，當避雷系統附近有電源線或者信號線時，會對電源線和信號線產生嚴重的干擾，造成事故。

雷電災害還和一定的地理關系有聯系，我國華南、西南、華東和長江流域是雷電災害比較多的地區而華北、東北、西北等地是雷電災害比較少的地區，而且雷電災害一般多發于山區或者河流與山川交匯地帶。在地下水位較高、河流以及山頂地帶也是雷電災害的多發區。同時應該避免在空曠的地區修建廠區等設施，防止雷電災害發生。

2.石油化工廠區防雷措施

近年來我國興建了許多大型石化企業，在進行石化企業選址過程中除了考慮交通、用水等因素還應該考慮興建在雷電災害比較少的地區。避免在山區、礦藏地區、山川河流交匯地帶興建石油化工單位。同時在平原地區興建石油化工單位時要做好相應的防雷措施，防患于未然。

在石油化工單位廠區中無論在廠區還是辦公區，只要有條件應該加裝避雷設備。針對金屬油罐在我國《石油庫設計規范》中規定“裝有阻火器的地上臥式油罐的壁厚和地上固定油罐的頂板等于或者大于4毫米不應裝設避雷針”。但是在實際生產中由于油罐頂端呼吸閥和阻火器故障而造成的雷電火災事故屢見不鮮。所以在化工單位罐區裝上避雷設備是避免雷電災害事故所必備的。在反應塔以及罐區的避雷裝置僅針對直擊雷產生作用，對于感應雷和球形雷是不起作用的，所以在反應塔和罐區還應設置其他防雷裝置。

常見的直擊雷避雷裝置一般由三部分組成，分別是接閃器、引下線和接地裝置三部分。接閃器是指避雷針、避雷網、避雷帶、架空避雷網或者架空避雷線及其附件構成。引下線適當接閃器接收到雷電后由引下線引導雷電電流向地下傳導，最后通過接地裝置導入地下。安裝引下線時要注意，應該使引下線有足夠大的截面積，避免雷電電流過大而導致引下線斷裂，發生事故。所有引下線應該進行鍍鋅或者涂漆處理，防止因為腐蝕而產生設備故障。引下線應該裝在人不易碰到的隱蔽地點，同時當引下線距離地面小于兩米時應該用絕緣的塑料或者陶瓷套管套住，防止在傳導雷電過程中擊傷路過行人。

接地裝置是避雷裝置的中心環節，所有雷電電流全靠接地裝置導入地下，同時在地面不能產生很大的電壓差，跨步電壓要求降到最小。目前我國接地裝置一般以等電位連接的方式進行連接。在化工廠區中接地裝置要使地面電場分布均勻，在地面不能產生較大的電位梯度。一般的做法是把接地裝置與廠區建筑物內的混凝土鋼筋、自來水管、熱力管道及其他金屬管道、大型的金屬填埋物等進行可靠的導電連接，使得整個廠區的建筑物和廠區設備形成一個大的等電位體。當雷電電流通過接地裝置導入地下后會均勻的分布在所有的設備和建筑物之間，相互電壓相等，防止由于地面電壓差而導致的事故。同時這樣的接地裝置也大大降低了化工廠施工的難度和成本。

除了技術上防雷，還應該在化工廠區的各個儲罐和反應塔器的布局上進行科學布置。目前我國化工原料儲罐間距比歐美發達國家化工原料儲罐的間距要小，一旦發生雷擊事故就容易產生連鎖反應。我國目前化工原料儲罐的設計容量越來越大，隨著儲量的加大其儲存危險系數也隨增加。適當增大化工原料儲罐間距可以增大防雷間距同時增大防火間距，提高防火堤內的有效容積，在突發事故時可以讓儲罐內的液體儲存在防火堤內，避免事故的擴大化。同時可以通過提高防火堤的有效容積，增大化工廠罐區的安全系數。

石化廠區內的避雷策略是涉及避雷技術、化工廠選址、化工廠區內設計以及各化工設備設計等多方面共同作用的結果。在石油化工單位實際生產中，必須把防雷電措施做到位才能保證石化單位生產的正常運行。

(責任編輯：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.

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T < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

A

楊曉健（1979～)，女，河北英科石化工程有限公司；研究方向：化工工藝研究，化工操作，化工設計等。