输油站静电来源分析及防静电措施

【摘要】静电问题一直威胁着输油站安全运行，油品运输与储存涉及加温、加压处理，其与运行设备、管道摩擦接触中产生的静电火花累积到一定的量，易发生火灾或爆炸事故。本文首先说明了输油站静电的危害性，然后分析了输油站静电来源，最后探讨了输油站防静电措施。

【关键词】输油站；静电；防静电；跨接；雷击

一、 输油站静电的危害性分析

由于输油站设备众多，管线连接面、密封面、排污孔等数量较多，当存在设备故障或者事故的情况下，油品泄漏的可能性较大，尤其是工艺区油品泄漏后易形成可引燃或引爆的油气区。根据统计表明，10%～ 20%的瓦斯意外燃爆事故是由于静电放电引起的，因此对于瓦斯等可燃气体的静电安全及其评估应给予足够的重视。

（一）静电放电产生火花

静电放电（ESD）是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的现象。静电放电分电晕放电、火花放电、刷形放电、沿面放电四种类型，由于输油站装置区均为金属设备，且设备多棱角，因此在输油站装置区易发生危险性较大的火花放电。火花放电发生在两个带电导体的间隙中，通常是金属，是一种典型的强烈电容性放电，火花产生引燃的能力主要取决于它的能量W。当放电能量大于可燃蒸汽最低点火能（MIE）时则引发静电灾害事故。

或者

式中，W表示放电能量，单位为J；C表示放电物体间的电容，单位为F；V表示放电物体间的电压，单位为V；Q表示静电放电电量，单位为C。

（二）静电灾害隐患

静电放电形成火源，进而形成事故需要四个方面的因素：必须存在电荷分离的有效形式；必须存在积聚分离电荷的条件，并保持一定的电位差；静电放电释放的能量足够大；静电放电必须发生在可引燃的混合物。就输油站来讲，存在含空气的油气空管段和容器，也存在油品泄漏形成动态高浓度油气区的可能，在防静电措施失效后也存在静电火花放电的可能，所以输油站客观存在静电灾害发生的隐患。

二、输油站静电来源分析

（一）储运过程中产生的静电

在输送过程中，油品作为导电率较低的碳氢化合物，与管道内壁、阀件和弯头处产生磨擦、碰撞、摇晃时，容易发生电荷分离，使管道失去电子带正电荷，原油带负电荷，从而产生静电；油品流经过滤器与泵式系统，沿途发生灌装喷溅、冲击罐壁时，因流体分离流速过快，也会产生静电。

（二）油品自带静电

当油品电导率在 10-12～10-11 s/m 时，其自身会产生并携带大量静电荷，危险性很高；当油品电导率超过10-9 s/m，其电导率较高，静电荷容易泄漏，由于自身所带静电荷很少，油品静电危险性随之降低。特别是高电阻油品，掺入水分后，在管道或储罐中具有携带较高静电的可能。

（三）雷云感应

静电感应容易引来雷电袭击，在雷雨天气，输油站管道金属设施顶部会感应产生大量相反电荷。随着雷云放电，顶部大量电荷失去约束，如果此时没接地或接地不良，会形成非常危险的聚集电荷，将沿着金属管道向四周金属设施放电产生火花，危险性极大。

（四）人体产生静电

一般人体带电为2～4kV，常见的纤维毛衣脱下时，产生的静电超过10kV。输油站工作人员在现场活动中，与外在各种介质间摩擦接触，可产生1～10kV的静电，产生火花的能量可达20mJ；此外，人通过带电微粒吸附、感应也可能带电，因此，对工作人员防护静电十分必要。

三、 输油站防静电措施

（一）管道设备防护

控制油品流速、流态的急变是减少静电荷产生的一个有效措施。油品的流速与管径应满足以下关系：v2d

在输油站管道设备处，设置静电接地和静电跨接（见下图），防止静电电位差，而产生放电。

（二）防范雷击

1、 在雷电雨天情况下，输油站管道、仪器仪表外壳会聚集电荷，因此应当确保这些设备材质质量较高。在阴极保护下，当防雷、电气保护、防杂散电流、电磁屏蔽等的接地系统有电气连接时，不必静电接地。

2、改善储油罐结构，安装雷电预警系统和避雷针：①储油罐内壁严格按照相关标准规定粉刷涂料，可以有效消除静电放电的产生；②灌顶采取喷淋技术，可在延缓硫腐蚀的同时，降低储罐温度；③设置接地跨接，加速静电泄漏，使静电难以大量聚集；④加强对储罐体的检查，一旦发现缺陷及时维修。

3、设置地下油罐，可直接有效地避免雷击产生的静电危害，油罐灌顶覆盖土厚度大于 0.5 m，罐坑周围应填厚度为 25 cm 的粗砂，下罐后，再回填 15 cm

的细砂夯实。该类油罐既可以避免地面上油罐因温度的升高，产生原油损耗，又可以避免雷电的袭击，大大降低了雷电的危害。

（三）避免油品与水、空气混入

在不同闪点油品相混或者油品中混入水的情况下，与空气接触时，会大大增加静电产生的可能性，相关研究试验结果表明：当油品含水率为 5%时，会产生

15～60 倍的静电效应，因此要减小油品与水的接触。储罐通风会瞬间增加静电发生概率，为了尽量避免油品与空气结合，可以采取在灌顶充填惰性气体防止油品与空气中的可燃气体的接触掺混，从而降低静电带来的危害。

（四）导走产生的静电

1、输油生产设备设施静电接地和静电跨接

（1）静电接地与跨接是消除静电危害最有效的措施。

（2）静电接地是指设备容器及管线通过金属导线和接地体与大地联通而形成等电位，并有最小电阻值。

（3）跨接是指将金属设备以及各管线之间用金属导线相连接，形成等电位体。

（4）静电接地与跨接的目的一是把产生的静电导走，避免因静电积聚而引发放电着火；二是人为地使设施设备形成等电体，避免因静电电位差而造成火花放电。

2、油罐的接地与跨接

对于金属拱顶油罐，外壁良好接地即可。对于浮顶罐或内浮顶罐，除外壁良好接地外，需将浮顶与罐体、挡雨板与罐顶、活动浮梯与罐顶进行跨接。跨接使用截面不小于25mm2铜绞线。为保证接地安全可靠，油罐接地点应不少于两点，并应沿罐周均匀或对称布置，其间距不宜大于 30 m。

3、管线的接地与跨接

（1）输油生产设施的防静电接地，直径大于或等于2. 5 m或容积等于50 m3时，其接地点应设2处以上。上述设备的金属浮体必须与罐体相连，与地绝缘的部件应接地。

（2）输送原油的金属体（ 除埋地管线外） 管道应做防静电接地。接地的部位如下： 管道在转弯、变径和分岔处； 管道在进户处；直管段每隔100～200 m接地一次，埋地管道应在进户处接地一次；室内金属管道和附件通过工艺设备做防静电接地，附件可不另做跨接。

（五）预防人体静电

输油站工作人员应严格遵守各项规章制度，穿戴防静电的服装、鞋、袜及帽，必要时应该使用腕带直接静电接地；同时，还应在防火岗位的出入口配备静电消除装置，主要是利用该装置使空气电离产生正、负离子对，消除和中和带电体上的静电。

结语

综上，熟悉静电有关知识，认清其产生原因和对储运生产与经营的危害，吸取经验教训，针对不同情况采取合理有效的措施，切实做好防止静电工作，以消除静电引发的火灾和爆炸因素，才能确保输油安全。

参考文献：

[1]赵伟. 金属管道法兰是否需要跨接[J]. 安全. 2011（11）

[2]胡广霞. 油库火灾爆炸危险性分析及预防措施[J]. 安全. 2011（08）