《化工HSE与清洁生产》课件-项目7 雷击防护

1.雷击防护概述雷击防护概述

概述2020年5月16日夜，一场猛烈的雷阵雨袭击了抚顺市，21时33分，抚顺石化公司石油三厂污水缓冲池，由于上面漂浮着少量的轻质油，遇雷电瞬间燃起冲天大火，过火面积约为300平方米。经当地消防部门奋力扑救，明火于21时58分被扑灭，未造成人员伤亡。石油三厂污水缓冲池引发火灾，原因为遭受直击雷击中，过火面积约为300平方米。雷击防护概述

概述雷电危害是全球最严重的十大自然灾害之一，我国是雷电灾害频繁发生的地区之一，每年发生的雷电灾害都造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。同时，我国化工企业数量增加、规模不断扩大，化工装置密集，工艺日趋复杂。一旦遭受雷击，将直接影响化工装置的平稳运行，甚至损坏生产装置，造成安全事故。技术筑牢安全屏障，守护人民群众的生命财产安全。雷电概要01防雷分类02课堂小结03PART01雷电概要一、雷电概要（一）雷电的概念电闪和雷鸣：当带有不同电荷的雷云或雷云与大地凸出物相互接近到一定程度时，将会发生激烈的放电，同时出现强烈闪光。由于放电时温度可高达20000℃，空气受热急剧膨胀，随之发生爆炸的轰鸣声。带电积云是构成雷电的基本条件一、雷电概要（二）雷电种类雷电根据其表现形式和特性可以分为多种类型：根据雷电的不同形状，大致可分为片状、线状和球状三种形式；从危害角度考虑，雷电可分为直击雷、感应雷和球形雷；从雷云发生的机理来分，有热雷、界雷和低气压性雷。一、雷电概要（二）雷电种类01.直击雷带电积云与地面建筑物等目标之间的强烈放电；特点：威力最大，巨大的电流通过会造成毁灭性的伤害。一次雷击的全部放电时间一般不超过500ms，50%的直击雷有重复放电的性质，平均每次雷击有3-4个冲击。电压数千千伏。一、雷电概要（二）雷电种类02.感应雷也称雷电感应，分为静电感应和电磁感应两种；特点：主要影响电子设备，高强度的感应电荷会在电力输电网络和其他金属材料制成的线路系统中形成强大的瞬间高压电场，对用电设备的高压弧光放电，导致电气设备烧毁。一、雷电概要（二）雷电种类02.感应雷静电感应由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。电磁感应由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。一、雷电概要（二）雷电种类03.球雷雷电放电时形成的发红光、橙光、白光或其他颜色光的火球；特点：球雷是一团处在特殊状态下的带电气体。出现的概率约为雷电放电次数的2%，其直径多为20cm左右，其运动速度约2m/s。雷雨季节可能从门、窗、烟囱等通道侵入室内。一、雷电概要（三）雷电参数01.雷暴日一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。通常说的雷暴日是指年平均雷暴日，单位为da。雷暴日数越大，说明雷电活动越频繁。年平均雷暴日不超过15da的地区为少雷区，超过40d/a的为多雷区。雷电流幅值：主放电时冲击电流的最大值雷电流陡度：雷电流随时间上升的速度一、雷电概要（三）雷电参数02.雷电冲击过电压直击雷冲击过电压高达数千千伏感应雷过电压也高达数百千伏一、雷电概要（四）雷电危害雷电的危害包括直击雷的危害、雷击电磁脉冲的危害雷电危害直击雷雷电电磁脉冲电效应热效应机械力静电感应电磁感应电磁脉冲雷电反击一、雷电概要（四）雷电危害火灾和爆炸高温电弧能直接引燃邻近的可燃物造成火灾；高电压造成的二次放电可能引起爆炸性混合物爆炸等；冲击电压可能击穿电路绝缘导致短路起火；球雷侵入可引起火灾。火灾和爆炸雷电直接对人放电会使人遭到致命电击，二次放电也能造成电击；球雷打击也可能致命；绝缘破坏可能高压窜入低压导致触电。一、雷电概要（四）雷电危害设备和设施毁坏数百万伏乃至更高的冲击电压可能毁坏发电机或劈裂电杆；巨大的雷电流瞬间产生大量热量使电流通道中的液体极具蒸发，体积膨胀，造成被击物破坏。大规模停电电力设备或电力线路破坏后即可能导致大规模停电。PART02防雷分类二、防雷分类（一）防雷分类建筑物应根据建筑物重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。第一类防雷建筑物第二类防雷建筑物第三类防雷建筑物二、防雷分类（一）防雷分类01.第一类防雷建筑物凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者；具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物；具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。二、防雷分类（一）防雷分类02.第二类防雷建筑物国家级重点文物保护的建筑物；国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆，国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物；国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物；国家特级和甲级大型体育馆；制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者；二、防雷分类（一）防雷分类02.第二类防雷建筑物具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者；具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物；有爆炸危险的露天钢质封闭气罐；预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所；预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。二、防雷分类（一）防雷分类03.第三类防雷建筑物省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；预计雷击次数大于或等于0.01次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物，以及火灾危险场所；预计雷击次数大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物；在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。1雷电的定义、类别和危害。2防雷建筑物的类别。2.雷击防护技术防雷装置01防雷技术02课堂小结03PART01防雷装置一、防雷装置（一）防雷装置概述防雷装置包括外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成；内部防雷装置主要指防雷等电位联结及防雷间距。一、防雷装置（一）防雷装置概述防雷的基本措施目的类型方法作用雷电防护外部防雷接闪器（避雷针、避雷线、避雷带（网））防直击雷引下线接地装置内部防雷合理布线防雷电感应屏蔽防雷电感应安全距离防反击、防生命危险等电位联结防反击、防生命危险过电压保护防雷电侵入波一、防雷装置（二）外部防雷装置用于防直击雷的防雷装置，由接闪器引下线和接地装置组成。接闪器利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地以此保护被保护物免受雷击；避雷针、避雷线、避雷网、避雷带等。引下线用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体；一般以钢筋或扁钢等制成，也可以利用建筑物结构柱内的钢筋兼作。接地装置接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散入大地；接地体：埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体；接地线：从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体；或从接地端子、等电位连接带至接地体的连接导体。一、防雷装置（二）外部防雷装置避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都可作为接闪器，建筑物的金属屋面可作为第一类防雷建筑物以外其他各类建筑物的接闪器。避雷针主要用来保护露天变配电备及比较高大的建(构)筑物；一般用直径为20mm左右的镀锌圆钢或扁钢制成，长2500mm左右，端部呈尖状。它是利用尖端放电原理，当带电的云层接近时，针尖感应异性电，并且持续放电避免设置处所遭受直接雷击。一、防雷装置（二）外部防雷装置避雷线主要用来保护输电线路，终路上的避雷线也称为架空地线；避雷线可以限制沿线路侵入变电所的雷电冲击波幅值及陡度。避雷网主要用来保护建(构)筑物，分为明装避雷网和笼式避雷网两大类；明装避雷网：沿建筑物上部明装金属网格作为接闪器，沿外墙装引下线接到接地装置上；笼式避雷网：把整个建筑物中的钢筋结构连成一体，构成一个大型金属网笼。一、防雷装置（二）外部防雷装置避雷带主要用来保护建(构)筑物。该装置包括沿建筑物屋顶四周易受雷击部位明设的金属带、沿外墙安装的引下线及接地装置构成。GB50057-2010《建筑物防雷设计规范

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一般而言，使用避雷带或避雷网的保护性能比避雷针的要好。一、防雷装置（三）内部防雷装置内部防雷装置主要由屏蔽导体、等电位连接件和电涌保护器等组成。对于变配电设备，常采用避雷器作为防止雷电波侵入的装置。由屏蔽导体可构成屏蔽层，当空间干扰电磁波入射到屏蔽层金属体表面时，会产生反射和吸收，电磁能量被衰减从而起到屏蔽作用；通常用电阻率小的良导体材料制成，如建筑物的钢筋及金属构件；电气设备及电子装置金属外壳；电气及信号线路的外设金属管、线槽、外皮、网、膜等。屏蔽导体等电位连接件将分开的装置、诸导电物体连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。一、防雷装置（三）内部防雷装置用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件；把窜入电力线、信号传输线的瞬态过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，防止设备或系统遭受闪电电涌冲击而损坏。电涌保护器主要用来保护电力设备，它是一种专用的防雷设备。用来防护雷电产生的过电压沿线路侵入变配电所或建筑物内，以免危及被保护电气设备的绝缘；主要分为阀型避雷器和氧化锌避雷器等。避雷器PART02防雷技术二、防雷技术（一）建筑物的防雷技术第一类防雷建筑物应装设独立避雷针防止直击雷；非金属屋面应装避雷网，室内金属设备和管道应良好接地。123第二类防雷建筑物可在建筑物上装避雷针或采用避雷针和避雷带混合保护，以防直击雷。第三类防雷建筑物防止直击雷可在建筑物最易遭受雷击的部位(如屋脊、屋角、山墙等)装设避雷带或避雷针，进行重点保护。若为钢筋混凝士屋面，则可利用其钢筋作为防雷装置。二、防雷技术（二）石油化工企业的防雷技术生产工艺装置的防雷要遵照GB50650-2011《石油化工装置防雷设计规范》、GB50160-2008《石油化工企业设计防火标准》、GB12158-2006《防止静电事故通用导则》、SH/T3164-2012《石油化工仪表系统防雷工程设计规范》、SH/T3081-2019《石油化工仪表接地设计规范》、SH/T3097-2017《石油化工静电接地设计规范》、SH/T3038-2017《石油化工装置电力设计规范》。二、防雷技术（二）石油化工企业的防雷技术石油化工企业生产装置的变配电间及电子系统设备间（仪表间）都应建造在爆炸危险区域以外，其系统防雷措施应包括接闪、分流、接地、均压、电磁封锁、合理布线，在适当位置安装电涌保护器等措施。二、防雷技术（二）石油化工企业的防雷技术石油化工装置在户外的机泵、储罐、储槽、换热器、料仓、塔等设备，相互通过管线连接，具体防雷做法如下：对高层金属构架、壁厚大于4mm的金属密闭容器（包括塔、储罐、储槽、换热器、料仓等）及管道可不设避雷针保护，但必须做防雷接地，设统一的联合环型接地装置，接地电阻小于10Ω（应满足最小要求为标准），接地点不少于2处。排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管在管口处应加设管帽并在接闪器保护范围内，接闪器与雷闪的接触点应在管帽上方2m以上，并加装阻火器，且在接闪器保护范围内。易燃易爆物的管道在下列部位应设静电接地设施，其中包括：进出装置或设施处、爆炸危险场所的边界、管道泵及其过滤器、缓冲器等。对在爆炸危险场所内可能产生静电危险的设备和管道均应采取静电接地措施，所有连接法兰盘应进行跨接处理，保证良好的电气连接。二、防雷技术（二）石油化工企业的防雷技术当罐顶钢板厚度大于4mm，且装有呼吸阀时，可不装设防雷装置。但油罐体应作良好的接地，接地点不少于两处。当罐顶钢板厚度小于4mm时，虽装有呼吸阀，也应在罐顶装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m，保护范围高出呼吸阀不应小于2m。浮顶油罐(包括内浮顶油罐)可不设防雷装置，但浮顶与罐体应有可靠的电气连接。易燃液体的敞开贮罐应设独立避雷针，其冲击接地电阻不大于5Ω。覆土厚度大于0.5m的地下油罐，可不考虑防雷措施，但呯吸阀、量油孔、采气孔应做良好接地。金属贮罐的防雷技术：二、防雷技术（二）石油化工企业的防雷技术非金属贮罐的防雷技术：非金属易燃液体的贮罐应采用独立的避雷针，以防止直接雷击。同时还应有防止感应雷措施。户外架空管道的防雷技术：户外输送可燃气体、易燃或可燃体的管道，可在管道的始端、终端、分支处、转角处以及直线部分每隔100m处接地，接地电阻不大于30Ω；当上述管道与爆炸危险厂房平行敷设而间距小于10m时，在接近厂房的一段，其两端及每隔30~40m应接地，接地电阻不大于20Ω；当上述管道连接点(弯头、阀门、法兰盘等)，不能保持良好的电气接触时，应用金属线跨接；接地引下线可利用金属支架，若是活动金属支架，在管道与支持物之间必须增设跨接线；若是非金属支架，必须另作引下线；接地装置可利用电气设备保护接地的装置。二、防雷技术（三）人身防雷技术雷电对人的伤害方式有直接雷击、接触电压、旁侧闪击和跨步电压。1.直接雷击在雷电现象发生时，闪电直接袭击到人体，因为人是一个很好的导体，高达几万到十几万安培的雷电电流，由人的头顶部一直通过人体到两脚，流入到大地。人因遭到雷击而受伤，严重的甚至死亡。2.接触电压当雷电电流通过高大的物体，如高的建筑物、树木、金属构筑物等泄放下来时，