避雷针（网）失效分析

避雷针 网 失效分析避雷针 网 失效分析 摘要 应用可靠性技术于安全生产技术管理之中 按照应力 疲 劳 锈蚀 腐蚀等失效原理 结合由于雷击所造成的具体事故 实例 对避雷针 网 进行的失效分析 同时 从 人 机 环境 本质安全化 关键词 避雷针 网 失效分析 对策 1 问题的提出 在 1989 年 8 月 12 日 9 时 55 分 山东省青岛市某公司黄岛油库 发生了一起特大火灾爆炸事故 其主要原因是遭受雷击而起火 四川省广元市五交化工采购站的上西坝仓库 也是由于雷击于 1986 年 8 月 14 日下午 6 时 8 分引起一场大火 烧毁电视机 电风扇 洗衣机 收录机等物资 直接经济损失达 416 9 万元 在 1990 年 7 月 31 日凌晨 4 时 25 分 本厂 6 号厂房遭受雷击 其中 3 个配电柜遭到了不同程度的损坏 造成 16 车间停产 7 天 据有关报导和笔者的调查 上述发生雷事故的油库和建筑物上 均有避雷装置 那么 其上的避雷针或避雷网为什么不起防雷 作用呢 本文将应用可靠技术进行失效分析 2 分析的必要性 一旦发生雷击事故 不但造成重大经济损失 而且造成厂房 设备的破坏 影响生产工作的正常进行 特别是还造成了人员 的伤亡 比如上述某公司的黄岛油库 经分析是老罐区 5 号贮 油罐的避雷失效 由雷电引起的重大火灾爆炸伤亡事故 该油 库前后共燃烧 104 个小时 直接经济损失 3500 万元 造成黄岛 油库职工死亡 5 名 还有 12 人受伤 当时消防队出动 147 辆消 防车 在灭火战斗中 有 14 名消防人员牺牲 85 人受伤 在 救火的过程中 由于石油沸溢喷溅 飞溅的油火还烧毁了消防 车 9 辆 消防指挥车和吉普车各式各 1 辆 鉴于上述发生雷击事故后 所造成的巨大的经济损失和伤亡事 故的情况 对避雷针 网 进行失效分析是必要的 3 失效分析 一般来说 失效分析是预测和预防灾害 从失败入手 着眼于 成功的学科 是从宏观入手 揭示事物或现象的本质和规律 本文将应用失效学的原理 利用 寿命浴盆曲线 分析一下避雷 针 网 的早期失效 偶然失效 耗损失效 3 1 失效效应 失效的效应严重等级的划分 应综合考虑性能 费用 周期 安全性 可靠性等诸方面的因素 即考虑元器件失效后所带来 的对人身安全 任务完成 经济损失 风险程度等方面的综合 影响 下表是常用的 失效效应严重程度等级划分表 表 1 失效效应严重等级划分表 见图 3 202 寿命浴盆曲线在现行的防雷设计规范中 对避雷针 网 的接闪器 引下线和接地装置的几何尺寸 使用材料均 做了严格的规定 笔者认为主要是考虑避雷装置的寿命期问题 防止其失效而丧失使用可靠性 为此 运用 寿命浴盆曲线 对 避雷针 网 进行失分析 y1601 说明 1 20 20ab 段 早期失效 幼儿期 2 20 20bc 段 偶然失效 青壮年期 3 20 20cd 段 耗损失效 老年期 3 203 使用失效分析 对于避雷针 网 使用失效的分析 本文利用 寿命浴盆曲线 进行 结合具体的雷击事故实例 分别从早期失效 偶然失效 耗损失效 3 种类型加以阐述 3 203 1 早期失效避雷针 网 的早期失效 是由于设计 制造 安装中存在的缺陷 以及后 来其它装置 设施安装时 没有考虑避雷问题而造成的 总之 是在避雷针 网 没有使用多长时间的情况下发生的故障 例 如 本厂于 1990 年 7 月 31 日发生的雷击事故 该 6 号厂房系 热处理工段 由于其上方的避雷针位置安装不当 且接闪器的 高度不够 因此避雷的履盖面达不到防雷技术的要求 导致厂 房屋外配电线路落雷 造成厂房内的 3 个配电柜严重损坏 整 个工段被迫停产 7 天 其配电柜被雷击时产生的瞬间短路弧光 对 2 名值班工人也造成了眼睛的伤害 3 203 2 偶然失效对在 用的避雷针 网 没有认真的进行管理 既不进行定期检测 也不进行日常的检查工作 更不进行维护 保养 修理工作 对于其存在的不安全因素缺乏及时整改 使之处于使用不可靠 的状态 在这种情况下造成了 偶然失效 随机失效 例如 前述的四川省广元市五交化工采购供应站上西坝仓库库房的避 雷针 其引下线与接地极被碰断了几个月 该仓库保管员向领 导反映多次 没有引起领导的重视 更没有整改这个事故隐患 因此该仓库上方的避雷针变成了 引雷针 于 1986 年月 14 日 遭受雷击引起大火 烧毁各类电视机 3474 台 收录机 2756 部 电风扇 4144 台 洗衣机 716 台 还烧毁库房 2020 平方米 3 203 3 耗损失效由于避雷针 网 长期使用 在其露天工作 的条件下 由于温度的降低 尺寸的改变 性能的耗损 并以 韧性破坏 疲劳破坏 腐蚀破坏等形式出现 同时 也形成了 雷击事故的隐患或不安全因素 例如 黄岛油 5 号贮油罐的避 雷网 由于较长时间的使用 并且年久失修 其预制板的裂缝 和保护层的局部脱落 造成了避雷网格的钢筋外露 据采访事 故现场的记者报道 5 号罐体上钢筋及金属部件的电气连接外 不可靠处很多 应用可靠性技术分析 存在事故隐患如下 连接不合理在黄岛油库火灾中 先后燃烧爆炸了 5 个贮油罐 总容量为 7600 立方米 首先燃烧爆炸的是半地下式 5 号贮 油罐 系非金属混凝土油罐 其顶部设有避雷网 据有关部门 调查了解 在装设避雷风时 该贮油罐正处于使用状态 从消 防安全考虑不能进行动火焊接 因此个别人擅自将避雷网的网 格连接 盲目的由焊接改为用 铁卡 压接 从此为 5 号贮油罐 埋下了雷击事故的隐患 疲劳缝隙 5 号贮油罐处于露天条件 下工作 由于一年四季和日夜的气温变化 压接避雷网钢筋网 格的 铁卡 在温度效应的作用下 自然的发生热胀冷缩物理 现象 在较长时间的反复循环应力作用下 使之网格的连接处 出现了严重的疲劳现象 从而铁卡与钢筋之间出现了疲劳间隙 影响了雷电的导电性 当导电电阻超过了 0 03 欧姆的规定值 也就形成了遭受 感应雷击 的不安全因素 锈蚀松脱黄岛油 库 5 号贮油罐的避雷网的网格部分 其钢筋与钢筋的交叉处 均用 细铁丝 缠绕为一体 在长期的风吹 日晒 雨淋的情况 下 由于氧化锈蚀 细铁丝丧失了捆绑钢筋的能力 造成原缠 绕外 松脱 形成了间隙 在雷电的静电感应和电磁效应的作 用下 即成为放电间隙 总之 从火灾发生的 三要素 来分析 从 8 月 12 日的凌晨 2 时至 9 时 55 分起火时 5 号贮油罐都在 处于进油的工作状态 先后共灌入了 15000 立方米的石油 那 么 相应的从油罐内置换出来同等体积的油气 这样该油罐顶 部的上方 笼罩着处于 爆炸极限范围内 的油所气层 同时由 于防雷网的耗损失效 其疲劳缝隙 锈蚀间隙等 在雷击时产 生了感应火花放电 一场特大火灾爆炸伤亡事故终于酿成 4 措施和对策对一避雷针 网 的安全使用 从 人 机 环境 系统 本质安全化入手 运用控制事故的原理 监控和保持其使用可 靠性 应采取以下措施和对策 4 201 对于防雷针 网 的设 计 应按国标 gb50057 94 建筑物防雷设计规范 进行 对于 石油化工行业的防雷装置 应按 gb1599 95 石油与石油设施 雷电安全规范 进行 避免防雷针 网 的早期失效 4 2 避雷 针 网 的制造 安装工作 应按工艺规程和技术规范进行 特别是接闪器与引下线 引下线与接地极的焊接部位要达到技 术要求 并应进行质量验收工作 防止其偶然失效 4 3 定期检 验避雷针 网 时 应按 避雷装置检测项目和标准 进行技 术检测 不能只测量一下接地电阻合格 就片面的认定整个避 雷系统合格 4 204 由于树木的逐年增高 虽然还没有超过避 雷针的高度 但是有可能超过避雷针的保护范围 保护范围的 夹角为 45 度 在其与建筑物净距小于 5m 的情况下 易受到 雷击树木时所产生的雷电反击 因此 每年应对避雷针 网 附近的树木进行清理 防止树木造成避雷失效 5 205 在避雷 针 网 的附近 新增加的突出建筑物的金属物 如 风帽 放散管 架设的金属装置等 如果超出避雷针 网 的保护 范围 易使避雷针 网 失效而成为引雷物 这个问题在检验 时也不容忽视 4 6 在独立的避雷针 网 或引下线上 不得缠 绕电话线 广播线 电视线和低压架空线 否则防雷装置将失 去作用 造成 雷电波 的侵入 4 207 在独立的避雷针 网 的接地装置上 不得串联其它电气或静电接地装置 否则过高 的雷电冲击电压 会导致火灾爆炸事故的发生 甚至造成人员 的伤亡 4 8 对于支撑避雷针 网 或引下线的支架 亦应做为 年检内容之一 防止由于腐朽或腐蚀而失去支持能力 而造成 避雷装置的失效 影响避雷的效果 4 209 在易受机械损坏的 地方 在地面上 1 7m 至地下 0 3m 的一段避雷引下线 应加钢 管或竹筒的保护措施 防止避雷针 网 的偶然失效 而造成 的雷击事故 4 10 在年检中发现的不合格的避雷针 网 或周 围环境的不安全因素 应在雷雨到来之前 做好维修 保养和 整改工作 防止避雷装置的耗损失效 4 2011 对于比较重要 部位的避雷针 网 从安装之日起 就应建立防雷信息档案 和监控系统 及时的反馈其失效信息 以便有效的采取防范措 施 5 结语通过对避雷针 网 的失效分析 知道存在着早期 失效 偶然失效 耗损失效而造成雷击事故的可能性 但是只 要加强设计 制造 安装 检测 维护 保养 监控等各个环 节的工作