浅析雷电对石油化工储罐的影响及其防范措施

浅析雷电对石油化工储罐的影响及浅析雷电对石油化工储罐的影响及 其防范措施其防范措施 2006 年 8 月 7 日下午 12 时 18 分左右 中国石化管道公司 南京输油处仪征输油站 16 号 15 万方原油储罐遭雷击起火 起 火点多达 5 处之多 该油储罐容量 15 万吨 直径约 100 米 高 22 米 实际容量 11 万吨进口原油 如此巨大的原油储罐雷击 起火 在国内外都十分少见 如果火势扩大 引发燃烧爆炸 在整个罐区内形成连锁反应 后果将不堪设想 事故发生后 扬州市先后调集仪征消防大队 仪征化纤专职消防队 特勤消 防队 16 辆消防车 80 余名消防官兵 仪征市公安局 80 余名公安 干警赶赴火场 一方面沿罐壁对着火罐进行不间断泡沫覆盖 控制火势 阻止油罐发生二次复燃 影响周围临近罐体 另一 方面划定禁戒线 疏导交通 多警种合作 避免了一场更大灾 难的发生 事故的发生虽然是偶然的 但是石油化工储罐怎样 预防雷击 以及在今后类似的油罐设计中如何修改缺陷 避免 雷击起火的问题摆在了我们每个消防人的面前 要想解决这一 技术难题 就必须从雷电的分类 形成的原因及各种雷对物体 的危害入手 知己知彼 做好技术防范 才能尽量避免类似事 件的再次发生 一 雷电的定义 分类及不同雷电的危害 所谓雷电 就是天空中的某一块云层与另一块云层或者与 大地 由于所带的电荷性质相反而产生瞬间剧烈放电的现象 在这放电过程中 往往伴随着强烈耀眼的闪光和震耳欲聋的巨 响 对建筑物危害的雷击主要有三种形式 一是带电的云层对 大地上的某一点发生猛烈放电 叫 直击雷 另一种叫 感应雷 它的形成过程是由带电云层的静电感 应作用 使地面某一范围带上异种电荷 还有一位神秘的人物 那就是 滚雷 又叫 球形闪电 由于人们对它的成因等还不十 分清楚 故还不能有效的防护 当 直击雷 发生时 往往会对地面的物体产生强大的打击 作用 其破坏力也是巨大的 当 雷电 发生后 云层带电迅速 消失 而地面某些范围内由于地电阻或导体电阻的存在 当瞬 间大电流流过时 就会导致小范围或局部的瞬间过电压 感应 雷 在放电过程中 强大的脉冲电流周围的导线或金属物产生电 磁感应而发生瞬间过电压 以致造成瞬间过电压 在微秒到毫 秒之内产生的尖峰冲击电压 该电压常高达 2kv 20kv 二 传统避雷方法的种类 效果及使用缺陷 传统的避雷方法主要包括三类 一是使用避雷针 避雷针防雷法是依靠比被保护物高出许 多的垂直避雷针 将雷击引向自身入地 使被保护物免受雷击 而得到保护 但无法获得一个十分肯定的安全区 装了避雷针 后 还有绕击 反击和感应过电压的情况 当避雷针受到雷击 时 如果接地电阻值过高或者避雷针离开被保护物的距离小于 安全距离 会造成避雷针或引下线上的高电压对被保护物的反 击 避雷针对被保护物的空间距离必须大于 5 米 对被保护物 的接地装置间的地中距离必须大于 3 米 但在实际现场应用中 很难做到 另一方面 当装有避雷针的接地网腐蚀严重 其电 阻超过规定的 46 的要求 导致反击反生 此外 当雷击避雷针 时 如果有人站在附近 而接触针茎或引下线 会受到很高的 接触电压 以及沿地面半径形成的跨步电压 都会对人畜造成 危害 二是采用导体消雷器 其原理是利用雷云和大地之间的电 场能量 使消雷器产生的电荷粒子限制雷云向下的放电光导和 消雷器向上的引发光导 由于传统避雷针的上述缺陷 人们试 图用 消雷 的方法来限制雷电的危害 使用消雷器可以使顶端 的空间电场较均匀 形成一定的屏蔽效果 使向上和向下的引 发光导难以发生 另一方面 当由雷云向下的光导深入到距消雷器顶端 360 300 米时 消雷器上空的空间电荷将迅速地向光导端部转 移 对向下光导的发展才会起抑制和阻挠作用 同时 空间电 荷也进入光导通道 中和光导通道中的部分异性电荷 把原来 可能发生的千安 8226 秒的主放电过程 转化为安 8226 秒的放 电过程 这样 在消雷器附近的反击和感应过电压也就不存在 了 导体消雷器万一不能消雷 仍能起到普通避雷针的屏蔽保 护作用 统计证明 在 345 米的地面保护半径内 防雷效果极 好 三是使用半导体少长针消雷器 它由半导体长针组 接地 引下线和接地装置组成 它是利用少长针的独特结构 在百云 电场下产生强烈的电晕放电 借助布满在空中的空间电荷产生 屏蔽作用并中和雷云电荷 且利用半导体材料的非线性电阻改 变雷电发展过程 延长放电时间 减小雷电流的峰值强度 从 而提高保护效果 它能够消灭由地面向上发展的雷电 当天空 中有强霄云时 能发出 1 2 米长的电晕火花 中和电流达安级 上海东方明珠电视塔 就是采用的半导体少长针消雷器 效果 很好 据统计 可减少雷击主板电电流大为减弱 三 新时期雷灾面临的新特点 当人类社会进入电子信息时代后 雷灾出现的特点与以往 有极大的不同 一是受灾面大大扩大 从电力 建筑这两个传统领域扩展 到几乎所有行业 特点是与高新技术关系最密切的领域 如航 天航空 国防 邮电通信 计算机 电子工业 石油化工 金 融证券等 二是从二维空间入侵变为三维空间入侵 从闪电直击和过 电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到 任何角落 无孔不入地造成灾害 因而防雷工程已从防直击雷 感应雷进入防雷电电磁脉冲 三是雷灾的经济损失和危害程度大大增加了 它袭击的对 象本身的直接经济损失有时并不太大 而由此产生的间接经济 损失和影响就难以估计 四是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上 雷电的 本身并没有变 而是科学技术的发展 使得人类社会的生产生 活状况变了 微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域 微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的雷电电磁 脉冲的作用 造成微电子设备的失控或者损坏 为此 当今时代的防雷工作的重要性 迫切性 复杂性大 大增加了 雷电的防御已从直击雷防护到系统防护 我们必须 站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术 提高人类 对雷灾防御的综合能力 一 完善各种防雷装置的设置 防雷装置包括接闪器 引 下线和接地装置三部分 其中接闪器的作用是将雷电引至本身 沿引下线经接地装置流入大地 使被保护物免遭雷击的破坏 常用的防雷装置有避雷针 避雷线 避雷网 避雷带 避雷器 和保护间隙等 防雷装置还必须按规定采用独立的接地装置 接地电阻一般不大于 10 欧姆 接地装置应远离通道 3 米以上 并尽可能避开行人来往之处 以防雷电流入地时产生的接触电 压或跨步电压的伤害 为防止雷电反击 在避雷针下的构架上 严禁架设各种线路和无线电天线 二 使用新型防雷设施 与 直击雷 相比 感应雷 造成了 更多的设备损坏 为了避免 感应雷 的危害 人类也一直没有 停止探索 现在我国大都使用避雷器 如氧化锌压敏电阻避雷 器来预防 感应雷 但随着近二十年来 半导体和计算机技术 的发展 大量的半导体集成电路和数字计算机设备大量投入使 用 这种老式的避雷器因残压高 有时交达 1000 伏以上 反应 速度慢 常不能有效的保护精密的设备 造成重大损失 故而 近来一种新型的防 感应雷 设备 称电源浪涌抑制器 正在国 外迅速推广普及 该设备主要用来防止 感应雷 的危害 应用 在电源设备上的有二种型式 并联式电源浪涌抑制器 串联式 电源浪涌抑制器 根据各种资料统计 现有的电源浪涌抑制器 的箝位电压大多数都不大于 600 伏 远低于老式避雷器的箝位 电压 保证了各种重要物体的安全工作 三 加强对油罐区的管理 一是严格规范设计 在罐体设 计和施工过程中 要严格按照国家规范的要求设计各种防雷 防静电设施 保证罐体之间的安全间距符合规范要求 二是加 强培训教育 要求职工要认真执行操作规程 增强工作责任心 和安全意识 真正掌握油品知识和安全操作规程 三是规范管 理 管理部门一定要做到经常深入生产实际进行检查 要及时 发现问题 对安全隐患要认真整改 加大生产管理力度 对违 章操作 冒险蛮干者要严格管理并给予必要的经济惩罚 提倡 尊重科学 工作严谨 四是定期检查 罐