雷電對石油化工企業的危害及安全防護

摘要：雷電是大自然中一種常見的放電現象，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，嚴重時甚至導致人員傷亡，由此造成的影響與損失不容忽視。本文將以石油化工企業為例，著重論述了雷電對石油化工企業的危害，并在此基礎上提出安全防護措施，以期能夠為防雷減災、保障石油化工企業的安全、正常運營提供一定的借鑒與參考。

關鍵詞：雷電；危害；防雷措施

引言

雷電如果產生在高空，雖然很強烈，但對人和地面物體，沒有危害。如果雷云向地面放電，將會產生有很大破壞作用的雷電過電壓，如果不采取防護措施，對人及地面物體造成極大的破壞。防雷安全保護是石油化工企業安全措施的特別重要組成部分。石化企業在生產過程中，儲存、使用大量的易燃物質，產生易燃氣體、粉塵，形成爆炸性氣體或爆炸性粉塵環境，一旦遭受雷擊起火，點燃爆炸性氣體或粉塵混合物，輕則生產停產、設備損壞，造成經濟損失，重則造成人員傷亡，產生惡劣的社會影響。因此，對石化企業的防雷安全應高度重視，從設計、施工、檢測等各個環節，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相反而產生瞬間劇烈放電的現象。在這個放電的過程，通常伴隨著強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生猛烈放電，叫“直擊雷”。當“直擊雷”發生時，往往會對地面的物體產生強大的打擊作用，其破壞力也是巨大的。當雷電發生后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍內由于地電阻或導體電阻的存在，當瞬間大電流流過時，就會導致小范圍或局部的瞬間過電壓。

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

2石油化工企業的組成及特點

石油化工企業是由罐區及泵區、生產裝置區，煙囪火炬、管架、生產控制室、污水處理廠、消防泵房等部分組成。

①主體裝置用金屬制成。生產裝置有很多金屬反應塔、儲罐、管道、設備、框架，可以說，石油化工生產裝置是用金屬材料堆積起來的。

②易燃易爆高溫高壓。生產所使用的原料及其產品大多數為易燃、易爆、有毒物質；工藝管道、容器和設備多為高溫、高壓。

③電子產品被廣泛應用。生產過程控制廣泛應用電子產品。隨著電子技術的發展，DCS、PLC、UPS等電子產品在石油化工企業廣泛應用，自動化程度不斷提高，在降低勞動強度、增加工藝可控性的同時，對防雷提出了更高的要求，這是因為電子設備中有大量的集成電路，集成電路承受靜電壓很低，如大規模集成塊在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。生產裝置有供配電線路、設備和用電設備。電力是石油化工的基本動力能源，是生產不可缺少的。

3雷電對石油化工企業的影響及危害

3.1直擊雷

發生直擊雷時，閃電通道的高溫可能引燃周圍的易燃物質從而引起爆炸等事故。直擊雷可對石化企業的內所有建筑物造成危害，主要表現為擊毀、擊壞建筑物或設備，尤其對罐區、戶外生產裝置區、裝卸站設施等危險區域危害更大，因為雷電通道的高溫可直接點燃或引爆這些區域內的危險物質，因此在這些區域，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

由于雷云底部帶靜電荷，當雷云位于某一地域時，由于靜電場的作用，該地域上的金屬導體會感應出雷云底部電荷性質相反的電荷。當雷云主放電時，雷云底部電荷被中和掉，金屬導體上的感應電荷失去束縛，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，造成嚴重后果。

3.3 電磁感應

由于閃電時持續時間為毫秒或微秒級的脈沖波，在極短的時間內，；雷電流升至幾十甚至上百千安，又在極短的時間內，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電壓可能使導體過熱，或因為環路不通暢而發生火花放電，或與附近其他金屬之間反擊而產生火花放電，若有可燃物質充斥于這些空間中，火花也可能引燃或者爆炸，造成不可預計的后果。

3.4雷電波侵入

雷電波實質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，也有可能由于雷電感應管道線路而引發。當雷電波沿著管線入侵室內時，高壓電可能會對沿線的設備或人員造成反擊。由于石化企業的特殊性，廠區內的管道、電纜橋架等分布眾多，且大多為架空敷設，這些管道線路很多都通入室內，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出過電壓，則過電壓就將沿著這些管道線路入侵建筑內，造成管線連接的設備損壞，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電阻、電感、電容耦合產生的電磁效應，包含閃電電涌和輻射電磁場。雷擊電磁脈沖對石化企業的影響，主要是對于企業內的生產控制系統，DCS監控系統、消防報警系統等微電子系統，以及電氣系統的影響，雷擊電磁脈沖引發的過電壓過電流，可能引起這些系統誤動作，或永久性損壞，從而影響生產，造成嚴重的經濟損失。

4安全防護措施

在防雷工程設計時應系統地、因地制宜地將外部防護和內部防護有機地結合起來，貫徹整體防御思想，綜合運用分流、均壓、屏蔽、接地和保護等各項技術，構成一個完整的防護系統，才能取得明顯的效果。現代防雷的6項技術概括如下：

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

②屏蔽--用導電材料減少交變電磁場向指定區域穿透的屏蔽，屏蔽是減少感應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，線路盡量直，布線應遠離大的輻射設備與大的干擾源。合理的布線能減少瞬變電磁場中的感應環路面積，避免在線路中產生感應電勢；

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

⑥電涌保護--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，應采取電涌保護措施，安裝SPD，限制瞬時過電壓，保護儀器設備。

參考文獻

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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，本科學歷，助理工程師，從事研究方向：雷電防護。

（作者單位：巴中市氣象局）