浅析化工企业防雷措施

摘要：雷电的危害程度仅次于暴雨、洪涝滑坡塌方，已成为第三大气象灾害，雷电灾害对国民经济生活及经济生产造成的巨大负面影响有目共睹。为了减少和减轻雷电对我国经济的破坏性影响，目前几乎所有的建、构筑物设计施工中均采用防雷接地、等电位连接、屏蔽等技术，这在现代化生产与生活中变得越来越重要。本文根据雷电的起因和危害，并结合自身化工行业多年的设计经验，探讨雷电的种类以及防雷抑制措施，特别是针对化工生产装置及储罐的防雷措施提出了具体的防控办法，以及一些合理的防雷方式，来提高企业承载自然灾害水平。

关键词：化工企业雷电危害设计标准规范施工严格验收

Abstract: the harm degree after heavy rain lightning, and flood landslide landslides, has become the third largest meteorological disasters and lightning on the national economic life and economic production the tremendous negative impact to see. In order to reduce and reduce the lightning destructive impact of our country economy, now almost all of the building, the structures in the design and construction are the lightningproof grounding, equipotential connection, shielding and other technology, the modern production and life in becoming more and more important. In this paper, according to the cause and harm of the thunderbolt and connected with its years of design experience in chemical industry, this paper discusses the types of lightning and the lightning protection control measures, especially in chemical plant and tank lightning protection measures put forward concrete measures of prevention and control, and some reasonable lightning protection way, to improve enterprise carrying natural disasters level.

Keywords: chemical enterprise lightning damage design standard construction strictly acceptance

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

我国每年因雷击造成的人员伤亡约有上千人，因雷击造成的各类事故，财产损失约50～100亿人民币。如何减少和防止雷击损失，逐渐引起人们关注。本文对雷电的形成机理、雷电种类及危害进行了分析，并结合规范、利用国际、国内先进的防雷产品和技术，探讨了化工企业防雷设计中一些需要注意的地方。

一、雷电的起因和危害

雷电实质上是带电云层巨大的静电放电现象。雷电的产生，主要是带电云层形成所致，而形成带电云层的原因有多种，最主要的一个原因，是因云滴上升到空中遇冷冻结起电，此时空中云层底部带负电，顶部带正电。当带有正负不同电荷的雷云不断积聚后相遇，或带有大量电荷的雷云接近大地时，产生云与云之间或云与大地之间的放电。随着瞬间空中能量的转换，并迸发出强烈的光和声，这就是人们常见的闪电。巨大雷电能迅速将附近的空气加热到20000℃以上，空气受热急剧膨胀，产生爆炸冲击波，在空气中传播，使雷击范围内生产装置、建筑物等产生强烈的机械振动和热效应，以致被彻底击毁。

防雷装置在受雷击时，雷电流通常会产生很高电位，如防雷装置与建筑物内外的设备之间绝缘距离不够时，会产生“反击”现象。当雷电流经地面雷击点或接地体流入周围土壤时，在它周围形成电压降落。当雷电流经引下线到接地装置时，由于引下线本身和接地装置都有阻抗，因而会产生较高的电压降落，可达几万伏甚至几十万伏，这时人接触，身体就会受到严重损害。

二、雷电的种类

根据雷电的不同形状，大致可分为片状雷、线状雷和球状雷三种。从危害的角度上可分为直击雷、感应雷、球形雷。从发生的机理上可分为热雷、界雷和低气压性雷。片状雷是在云间发生的，对人类影响不大;线状雷是比较常见的闪电落雷现象;球状雷电是一种特殊雷电现象，简称“球雷”，是一种紫色或红色的发光球体，直径从几毫米到几十米，存在时间一般3～5秒钟。球雷通常是沿着地面滚动或在空气中飘行，并还会通过缝隙进入室内，并发生爆炸。

三、防避雷电风险现状

雷电是局部但极强烈的灾害天气，它具有极强的不确定因素。因此，当前我们所做的防雷减灾，更确切地说，只能是利用科技和各种人为手段减少和减轻雷电对人类造成的危害，还不可能完全避免雷击现象的发生。人们要完全消除雷电灾害还有很多的难点要攻克。相关部门也都在逐年地完备自身的防护措施。对于防雷设计工作者而言，就要以特有的认真态度去对待当前的防雷工作，严格遵循现有规范标准和法规，并通过自己的努力使防雷设计更合理化，

四、防雷抑制措施

防雷是一个很复杂的问题，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治―――接闪、均压、屏蔽、接地、分流，才能将雷害减少到最低限度。

(一)接闪装置：就是我们常说的避雷针、避雷带、避雷线或避雷网，接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电，不能任意地选择放电通道，而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。

(二)等电位连接：为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器及直接的方式进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，并最后与等电位连接母排相连。

(三)屏蔽：屏蔽就是利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来，使雷电电磁脉冲波入侵的通道全部截断。所有的屏蔽套、壳等均需要接地。

(四)接地：接地就是让已进入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。

(五)分流：分流就是在一切从室外来的导体与防雷接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器，当直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，雷电电流就由此处分流入地了。

五、化工企业防雷的一些特殊之处：

(一)化工企业内非危险场所的防雷：习惯于作化工装置设计的工程师在做非爆炸危险区域的防雷设计时往往根据《建筑物防雷设计规范 GB50057-94》2000版，认为该类建筑物不符合第2.0.2条、第2.0.3条四~七款及第2.0.4条第五款而直接将该建筑物不设防或人为抬高一级作为第三类防雷建筑物。实际上在一些雷电高发区，建筑物应根据附录一计算建筑物年预计雷击次数，并根据第2.0.3条八、九款及第2.0.4条第二、三、四款将其初定为某类防雷建筑物。如我曾在南方一沿海城市做过一个化工厂设计，当地防雷办对化工企业内的中控室的防雷，不仅需按国家规范在其屋面设避雷网格，还要求在其檐角等地设与屋面避雷网格相连的避雷短针，以达到更好的接闪效果，如图1所示。

图1

（二）化工企业工艺装置露天设备的防雷：根据《建筑物防雷设计规范 GB50057-94》2000版第1.0.2条-该规范不适用于化工户外装置的防雷设计。所以工艺装置露天设备的防雷应根据《石油化工防火设计规范》GB50160-2008第9.2.2条-“当顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针、线保护”。但《石油化工防火设计规范》未对排放爆炸危险气体、蒸汽或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管有规定，这时我们仍需要参考《建筑物防雷设计规范》第3.2.1条及第3.3.2条来确定防雷做法。在工艺方案讨论时，电气工程师应及早参与，与工艺工程师共同商议放空方式、管道壁厚及在放空的地方加装阻火器等。化工企业最常见的是爆炸危险2区，在放空处加装合适的阻火器，且管道及阻火器的壁厚均大于等于4mm，可不再需要专门为放空口设置避雷针、线。这样对那些放空口很高的情况，就不需克服不必要的麻烦，为其设置专用避雷针、线。

（三）采取何种措施可有效控制化工企业爆炸危险生产装置被定为第一类防雷建筑物：根据《建筑物防雷设计规范》第2.0.2条及第2.0.3条第四~七款，基本具有2区及11区爆炸危险环境的建筑物需按第二类防雷建筑物设防；基本具有0区、1区及10区爆炸危险环境的建筑物需按第一类防雷建筑物设防。化工企业中大部分危险释放源为2级释放源。

（四）化工企业储罐的防雷：根据《石油化工防火设计规范》第9.2.3条丙类液体储罐、浮顶罐及内浮顶罐、压力储罐均可不设避雷针、线，但应做接地。而对甲、乙类可燃液体地上固定顶罐，其仅描述了“甲B，乙类可燃液体地上罐，当顶板厚度小于4mm时，应装设避雷针、线，其保护范围应包括整个储罐。”因此，对于甲A类可燃液体地上罐，即使顶板厚度大于4mm，也应装设避雷针、线。以上均针对钢制罐体。

（五）化工企业的管道防雷接地：金属管道在进出装置区处，爆炸危险区域分界处，管道分岔处及端头应进行接地。平行管道净距小于100mm时，应每隔20m加跨接线，当管道交叉且净距小于100mm时，应加跨接线。跨接线处应妥善接地。另管道在管架上的布置应考虑将非危险介质管道布置在上层，危险介质管道放于管架下层，并使其在上层管道的保护范围内。

（六）化工企业的防雷接地：化工企业的防雷接地、工作接地、静电接地、保护接地等共用接地装置，共用接地装置的接地电阻要求小于等于1欧姆。化工企业有大量的工艺仪表等设备，其抗干扰能力较弱。在早先的化工企业接地设计中，往往要求仪表工作接地需单独设置，其接地装置与其他接地装置要保持足够的距离，以防止其他接地系统对其工作的干扰。现在随着理论研究的进步，普遍认为仪表工作接地最终与其他接地系统的接地装置连接共用接地系统，可有效使整个系统成为等电位，更利于抗干扰。

（七）化工企业防雷接地的材料及尺寸：原来防雷接地的材料大部分利用热镀锌钢材，由于化工企业环境往往具有腐蚀性，也有利用不锈钢材或铜材的。近年来随着科技进步，陆续推出了很多新型材料，如铜包钢、锌包钢等，但此类材料在施工中需谨慎处理，一旦出现破损，将引起电化学腐蚀，使其寿命缩短。由于化工企业通常具有腐蚀性环境，其接地装置材料的尺寸需在常规建筑接地装置的材料尺寸基础上做适当放大，如：防雷接地装置一般与静电接地装置共用，对热镀锌钢材来讲，根据《石油化工静电接地设计规范》表3.6.4，当为腐蚀环境时，扁钢最小厚度需由4mm升级为5mm，地上圆钢最小直径需由12mm升为14mm。

（八）线路的屏蔽：由于化工企业有大量的工业仪表及控制系统，其抗干扰能力较弱，因此连接于这些设备的控制电缆应尽量采用双绞线，并采取分屏与总屏结合的屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层尚应在出控制室的地方一点接地。

（九）现场仪表的防雷：应将现场仪表安装在其他防雷装置能够保护-避免其遭受直击雷的地方，同时应根据产品说明书选择合适的专用避雷器，以降低雷电感应及雷电波侵入对仪表的破坏及工作干扰。

六、结束语：

防雷是一个很复杂的系统工作，首先，要在装置的设计、施工中综合考虑，采用多种措施，做好整体防护，保证防雷设施完善，还要考虑投资成本及运行的经济性，另还应在工程中严格验收。最后，要加强对雷击危害的宣传，强化员工的防雷意识，在全员中普及防雷知识。

参考文献：

[1]《建筑物防雷设计规范 GB50057-94》2000版

[2]《石油化工防火设计规范》GB50160-2008

[3]《石油库设计规范》GB50074-2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。