石油化工系统中常见雷击危害防治措施

摘 要：在石油化工行业的建设以及生产过程中，非常重视其防雷接地问题。本文主要是根据石油化工系统中常见的几种雷击问题，以相关规范为基础提出几点解决措施，从细节方面消除石化系统防雷接地工作中的隐患。

关键词：雷击危害；防雷措施；等电位连接

中图分类号：TP273 文献标识码：A防雷接地由于石油化工企业本身具有的特点而变得非常重要。第一个特点就是其范围内密集分布的易燃易爆的爆炸危险气体，由雷击引起的火花放电会引起极其恶劣的后果。第二点就是大规模的石油化工厂区内通常会出现大型建筑或构筑物，这些高大型建筑或构筑物都大大提高了石油化工厂发生雷击的可能性。第三点是石油化工系统中通常有复杂的生产线，其控制系统容易受到雷电过电压的伤害。

1. 简述我国石油化工系统中的主要雷击危害

关于我国石油化工系统中的主要雷击危害，本文主要从4个方面进行阐述以及分析。第一个方面是直接雷击危害。第二个方面是雷电感应危害。第三个方面是电气系统运行过程中的雷电过电压入侵危害。第四个方面是雷电的反击危害。下面进行详细地论述。

1.1 直接雷击危害

大型石油化工厂中的高大型建构筑物容易受到直接雷击危害。通常这些高大型建构筑物本身都会设置避雷针，或者这些高大型建构筑物本身作为接闪器。但如果在设置避雷针时没有严格按照GB50057中的要求执行滚球法，将大型储罐上方的阻火器、呼吸阀至于保护范围时，就会在高大型建构筑物上发生直击雷伤害。另外，在大型储罐上方有时由于巡查需要，会设置绕罐护栏照明，此时灯具的金属外壳作为罐体上突出的金属物，会有遭受直击雷的风险。

1.2 雷电感应危害

石油化工厂中遭受发生雷电感应会对人身安全、防火防爆以及厂区内的电子设备造成危害。

1.2.1 雷电感应对人身的伤害

石油化工系统中要求独立避雷针距离与最近的金属物件存在最小安全距离。但即使设置了最小安全距离，在独立避雷针遭受雷击时，独立避雷针附近会感应出极高的电势，此时附近的金属物电势为零。独立避雷针与金属物之间就存在极大的电势差。若此时有人从避雷针和金属物之间通过，就会在人体感应出高电位而导致人身伤亡。

1.2.2 雷电感应对防火防爆造成的危害

同理，独立避雷针与大型储罐之间的距离如果较近，而罐体上或者罐体临近范围内存在孤立金属体，在雷雨天气下，若避雷针遭受直击雷，那么附近的罐体也将感应出高电位。而孤立金属体当时电位为零，由于雷雨天气空气潮湿，将缩短罐体和金属物之间的有效绝缘间距，该间距就有发生火花放点的可能，引爆爆炸危险区域内的易燃易爆气体。

1.2.3 雷电感应对电子设备造成的危害

通常在罐区周围会存在报警器以及其他电子或仪表设备。若罐区周围设置独立避雷针，在独立避雷针上遭遇直击雷时，雷电流会迅速沿着地下的接地网传播并泄流。然而有些罐区周围的主接地网并非环形接地网，而是分别敷设在罐区的两侧。此时雷电流波流至接地线顶端时会发生反射现象，与之前的波形发生堆叠，从而抬高雷电流波形的峰值。若此时周围电子设备上存在孤立金属物没有做好等电位连接，那么不断堆叠的波形就会击穿空气间隙，使得金属物带电，甚至导致火花放电事故。

1.3 雷电的反击危害

石油化工厂中发生的雷电反击主要体现为接闪器、引下线、接地极等雷电泄流通道的高电位传递到周围临近的电源、信号线路等各种金属构件（低电位），甚至引入设备，造成设备的损坏、人员伤亡。

1.4 雷电过电压入侵危害

石油化工厂中的低压电缆敷设为直接埋地或者电缆沟敷设，故低压电缆直接遭受雷击而引入的雷电过电压的可能性很低。但是在建筑物，如机柜间和变电所附近落雷形成的电磁场感应，以及上文中提到的低电位反击都会引入雷电过电压，导致机柜间、变电所中的电子信息设备故障甚至损坏，影响甚至破坏机柜间、变电所对设备的控制功能。

2. 简述我国石油化工系统中主要的防雷措施

根据以上对石油化工厂中存在的几种常见的雷电事故灾害的阐述，接下来将针对这些事故发生的原因提出几点防治措施，措施的详细介绍如下：

2.1 针对直击雷的防治措施

在石油化工行业中，大型油品储罐通常规格都可以满足《建筑防雷设计规范》GB50057中罐体不做接闪器的要求，即罐壁不小于4mm。但是前文提到如果在罐区附近独立避雷针，若附近存在孤立金属体，很容易导致火花放电造成严重危害，故在油罐区内应尽量避免安装独立避雷针。最适宜的办法就是在罐区外合适位置竖立独立避雷针，这样可以大大减少罐区储罐落雷的几率，减少了雷电对罐区的危害。

对于高建构筑物上方的照明灯具，虽然大型储罐周围有独立避雷针，但是通常大型储罐罐壁本身就是接闪器，加上高层钢结构顶层的金属护栏通常也被设置为接闪带，故高建构筑物上方若装设灯具，也应按照接闪器的规格来考虑。根据GB500650《石油化工装置防雷设计规范》中的要求，灯具的金属外壳壁厚不应小于4mm。灯具金属外壳与钢平台或大型储罐之间必须保证可靠电气连接。

2.2 等电位连接

等电位连接于石油化工厂的防雷接地系统中扮演着非常重要的角色，也以不同的形式出现。等电位连接既有在爆炸危险区中消除孤立金属体火花放电的功能，有防止雷电反击，保护人身以及设备安全的功能。

2.2.1 消除孤立的金属体

在爆炸危险区不允许存在孤立的金属体，这样在爆炸危险区内即使由于雷击出现高电位，也不会出现电势差（假设接地线电阻为零）。即可以消除金属间隙之间的火花放电，保证爆炸危险区域的安全。

2.2.2 共用接地网

GB50057《建筑防雷设计规范》要求防闪电感应的接地装置应与电气与电子系统的接地装置共用。这一条的主要目的就是防止反击。当雷电击打在接闪器上时，大部分雷电流通过引下线泄入大地，流过防闪电感应接地装置的只是数值很小的感应电流。在金属物已普遍等电位连接和接地的情况下，电位分布均匀，那么就不会发生反击。

2.3 防止空气中的雷电感应和地下的地电位反击

为了防止金属静设备上发生雷电感应，根据GB50650《石油化工装置防雷设计规范》中的要求，金属静设备的接地装置应与独立避雷针/接闪杆的接地装置相连。此外，根据GB50057《建筑防雷设计规范》中的要求，金属设备与独立避雷针在空气中的间距应至少不小于3m；根据GB50169《电气装置安装工程-接地装置施工及验收规范》中的要求，独立避雷针与主接地网的地下连接点与35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间沿接地体长度不应小于15m，这样在独立避雷针遭受雷击时，金属设备上不至于被反击。前文中介绍的人体经过独立避雷针/接闪杆与金属静设备之间的空间时发生人体击穿事故。可以通过在独立避雷针/接闪杆与金属静设备之间设置栅栏以及警示标志，阻止人员从该区域进行避免。

2.4 罐区设置环形接地体

当雷电流流入主接地网中时，避免雷电流波在接地网中由于波形反射而抬高峰值的常用举措就是设置环形接地网。GB50169《电气装置安装工程-接地装置施工及验收规范》中规定，人工接地网的外缘应闭合。当主接地网为主边缘闭合时，雷电流波的波形抵消掉波峰和波谷，避免了由于波形反射而是接地网末端出现极高地电位的可能。

2.5 采用浪涌保护器

对于前文提到的雷电过电压入侵的防治，除了之前提出的等电位连接法，还需要采用浪涌保护器法，可以在设备交流电源供电线的旁路上以及电子信息线路电缆芯线上接入浪涌保护器。对于雷电过电压的防治应采用等电位连接和浪涌保护器法的综合防雷措施。

结语

根据上文中的讨论，石油化工系统的防雷接地工作具有极为重要的意义，由于石油化工系统本身的特殊性，任何防雷接地系统上的漏洞都会造成非常严重的经济损失，甚至造成人员伤亡。石油化工系统的防雷是一个有机的整体，需要将防止直击雷、雷电感应、雷电过电压以及雷电反击等雷击现象综合考虑，多种防雷措施相互配合。石油化工系统的防雷接地工作也对细节具有严格的要求，不允许存在任意一个孤立金属体，需要精确计算滚球法的保护面积。只有充分认识并实现石油化工系统中防雷接地工作的重要性，才能确保安全、顺利的生产工作。

参考文献

[1]宋佰春.雷电反击的危害特点与鉴定方法研究[J].中国科技信息，2014（14）：31-33.

[2]黄邦邦.电子信息系统的雷电过电压及防护措施[J].福建建设科技，2006（1）：55.

[3]杜宇峰.大型石油化工企业原油库区防雷技术研究[J].工业技术，2012（4）：14-15.

[4]袁广明.大型浮顶金属油罐的雷击原因及防护[J].广东气象，1999（s2）：15-18.