化工企业设备设施雷电风险防控技术

化工企业设备设施雷电风险防控技术导入全国年平均雷暴日分布图对应西北、内蒙古大部，年雷暴日数少于20天，属于雷电活动较少区域。对应华北、东北大部，年雷暴日数在20-40天之间，属于中等雷电活动频率区域。多雷区对应长江流域及以南大部分地区，年雷暴日数达40-80天，属于雷电高发区域。强雷区对应华南沿海、云南南部及海南，年雷暴日数超过80天，属于雷电活动最频繁区域。导入1989年黄岛油库“8•12”特大火灾事故对地雷击感应火花引爆油气半地下混凝土油库19人亡（14名消防员）预制板裂缝钢筋外露+100余人受伤+3540万元直接经济损失屏蔽网连接处铁卡固定取样孔用铁丝网覆盖气象监测和6人目击：存在对地雷击现象。5#油罐截止至火灾发生时一直在进油，必然产生油气。Catalogue目录雷电危害防雷技术雷电防护措施NHOHOHOHH_{2}NH_{2}N01雷电的危害一、雷电的危害雷电分类及危害形式电效应直击雷热效应机械效应感应雷•电磁感应•静电感应电磁感应接触物体爆炸人体接触灼伤球形雷引燃危险物品雷电波侵入一、雷电的危害(一)电效应在雷电放电时，能产生高达数万伏的冲击电压，足以烧毁电力系统的发电机、变压器、断路器等电气设备或将输电线路绝缘击穿而发生短路，继而因失电或晃电导致装置跳车、化学反应紊乱。雷电造成美国30%的电力故障。一、雷电的危害(二)热效应当几十甚至几千安培的强大雷电流通过导体时，在极短时间内转换大量的热能。雷击点的发热能量为500~2000J，可熔化50~200mm的钢板，故在雷电通道中产生的高温，往往会酿成火灾事故。事故发生时，气象部门监测到该公司周围10km范围内地闪出现19次，最大地闪强度111.7kA，平均地闪强度33.4kA。视频监控捕捉到的呼吸阀闪火图片事故罐（内浮顶）损毁图片一、雷电的危害(三)机械效应由于雷电的热效应，还将使雷电通道中木材纤维缝隙和其他结构中间缝隙里的空气剧烈膨胀，同时使水分及其他物质分解为气体。因而在被雷击物体内部出现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏或爆炸。2024年3月27日22时17分39秒，某油库TG-104汽油储罐位置发生雷电活动，17分43秒，该储罐罐顶呼吸阀区域发生闪火，17分44秒，该储罐内浮盘以上油气空间发生闪爆，储罐罐顶被掀开，同时储罐罐壁往外扩，储罐罐顶因重力作用掉落于储罐内。储罐内库存油品持续燃烧，直至3月28日15时40分被扑灭。雷电击中罐顶呼吸阀强大的雷电流产生热效应使汽油蒸发油气膨胀产生强大的机械压力储罐变形油气泄漏导致事故一、雷电的危害(四)静电感应当金属物处于雷云和大地电场中时，金属物上会感应出大量的电荷。雷云放电后，云和大地间的电场虽然消失，但金属物上所感应积聚的电荷却来不及逸散，会产生很高的对地电压。静电感应电压往往高达几万伏，可以击穿数十厘米的空气间隙，发生火花放电，因此，它对于存放易燃、易爆物品的储罐和仓库是很危险的。雷击引起的油罐浮顶导静电片与罐壁发生间隙放电，产生的火花引燃一次密封和二次密封之间的油气，从而导致油罐浮盘密封处火灾。邻近感应雷，空间电磁感应产生高电位差。一、雷电的危害(五)电磁感应雷电具有很高的电压和很大的电流，同时又在极短暂的时间内发生。因此，在它周围的空间里，将产生强大的交变磁场，不仅会使处在这一电磁场的导体感应出较大的电动势，而且还会在构成闭合回路的金属物中产生感应电流，这时如果回路中有的地方接触电阻较大，就会产生局部发热或发生火花放电，这对于存放易燃易爆物品的储罐是非常危险的。密封间隙放电形成电弧，电弧高温直接引燃密封腔内原油蒸气。流沿浮顶、罐壁泄放。T032邻近T031，雷电感应电动势，在金属罐体中出现感应电流。一、雷电的危害(五)电磁感应当雷电流快速变化，在周围空间激发瞬态强电磁场，以电磁波的形式辐射传播，并在未直接连接的导体、回路上感应出过电压、过电流，导致各类控制系统、火灾报警系统等微电子系统及电气系统误动作，或永久性损坏，引发晃电、停电、设备故障、电器跳闸、控制系统失效等后果。绝缘强度低过电压耐受能力差اللهملاً电磁干扰敏感一、雷电的危害(六)雷电波侵入高压脉冲波管道化学品火灾爆炸桥架侵入室外室内线路电气设备短路雷电在架空线路、金属管道上会产生冲击电压，使雷电波沿线路或管道迅速传播。若侵入厂房内，可造成配电装置和电气线路绝缘层击穿，产生短路，或使厂房内易燃易爆物品发生爆炸。一、雷电的危害(七)人员伤害雷击电流迅速通过人体，可导致呼吸中枢麻痹，心室纤颤或心搏骤停，以致使脑组织及主要脏器受到严重损害，出现休克或突然死亡，雷击时产生的电火花，还可使人遭到不同程度的电灼伤。02防雷技术二、防雷技术躲(Avoid)等电位连接（Bonding）通过选址和规划，躲开多雷区或易落雷地点。将金属部件电气连接，使其电位均衡，防止因电位差而产生危险火花。传导（Conducting）分流（Dividing）利用接闪器、引下线将雷电流安全引导至大地，控制其泄放通道。通过多根引下线将雷电流分散，降低单一路径的电流强度。接地（Grounding）屏蔽（Shielding）为雷电流提供入地通路，并将其迅速泄放入大地，是雷电防护系统的最终环节。利用法拉第笼，减弱雷电电磁脉冲对内部电子设备的干扰。二、防雷技术理论基础：闪电是电流源，防雷的基本途径就是要提供一条雷电流对地泄放的合理的阻抗路径，而不能让其随机性选择放电通道，简言之就是要控制雷电能量的泄放与转换。外部保护内部保护过电压保护将绝大部分雷电流直接引入地下泄散。阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备。限制被保护设备上雷电过电压幅值。二、防雷技术防雷技术特点外部防雷保护内部防雷保护接闪器有机结合等电位连接接地屏蔽等电位连接过电压保护屏蔽二、防雷技术（一）接闪器-类型在防雷工程中，可根据防护需求选用单一类型接闪器，例如防雷建筑可单独装设独立避雷针；也可采用两种及以上接闪器组合防护，如避雷针与避雷带、避雷针与避雷网联合使用。二、防雷技术（一）接闪器-原理先导避雷针顶端处电场携带电荷的雷暴云大地及避雷针感应出发生畸变极性相反的电荷出现雷电流经避雷针、引雷电先导尖端出现吸引到避雷针下线和接地流入大地避雷针顶端处电场畸变集中高电场区图避雷线、带、网等接闪器与避雷针原理相同。由于避雷线、带、网等接闪器的结构特征使大气电场畸变的效果不如避雷针，所以引雷效果也不如避雷针。二、防雷技术（一）接闪器-保护范围单支接闪杆保护范围计算（滚球半径大于接闪杆）12xx'

在距地面hr处作一平行于地面的平行线，以杆尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点，以A、B为圆心，hr为半径作弧线，弧线与杆尖相交并与地面相切。弧线到地面为其保护范围，保护范围为一个对称的锥体。建筑物防雷类别滚球半径hr(m)第一类防雷建筑物30第二类防雷建筑物45第三类防雷建筑物60二、防雷技术（一）接闪器-保护范围接闪杆保护范围学品实单支接闪杆保护范围双支接闪杆保护范围二、防雷技术（二）等电位连接ABCDA雷击于防雷装置时，AB段引下线电感和电阻的存在，使得A点的暂态电位升高，当AC之间的暂态电位超过空气的绝缘耐受强度时，C设备会被放电击穿。预先在引下线与设备之间用导体连接，雷击时引下线的B点与C设备之间保持等电位，不会发生放电击穿现象。二、防雷技术(三)屏蔽保护法拉第笼想象成电梯里面打电话建筑物笼式避雷网雷云形成强电场，笼体感应电荷形成反向电场，抵消外部电场实现屏蔽；直击雷发生时，雷电流仅沿笼体金属骨架泄放入地，笼体整体等电位，消除内部接触电压、跨步电压与感应雷击危害。金属储罐二、防雷技术(四)过电压保护雷电侵入波大地避雷器浪涌保护器二、防雷技术(五)防雷接地接地材料的截面积足够大土壤电阻率足够小与大地保持等电位接地电阻足够小高幅值泄散雷电流快速冲击电流避雷针接地装置泄流作用示意图03雷电防护措施三、雷电防护措施电气仪表生产装置区主要装置区管道与管架罐区雷电防护危险化学品仓库装卸区三、雷电防护措施(一)生产装置区雷电防护《危险化学品企业雷电安全规范》（GB15599-2025）第6.2.1条：上述设备设施应采取防雷保护的设备。三、雷电防护措施(一)生产装置区雷电防护在空旷地区分散布置的水处理场所的普通设备。安置在地面上分散布置的少量机泵和小型金属设备。地面管道与管架。无需采取防雷保护的设备，但应可靠接地防雷电感应。三、雷电防护措施(一)生产装置区雷电防护生产装置区内露天布置的钢制塔、容器等，当顶板厚度不小于4mm时，可不设接闪杆保护，但应设防雷接地。直径大于或等于2.5m或容积大于或等于50m³的设备，其接地点不应少于2处，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m(GB50650规定18m)。材质厚度要求钢制4mm铜制5mm铝制7mm三、雷电防护措施（二）罐区雷电防护-金属储罐钢制储罐避雷要求铝制储罐避雷要求钢制储罐顶板厚度铝顶储罐顶板厚度≥4mm时不应装设避雷针；<7mm时应装设防直击雷设备；采用铝合金穹顶技术时应采取防止雷击击穿铝顶的措施（加固）。<4mm时应装设防直击雷设备。防直击雷设备，一般是储罐设置避雷带或是接闪杆（避雷针），滚球法确定其保护范围。三、雷电防护措施（二）罐区雷电防护-金属储罐防雷接地布置01金属储罐应设环形防雷接地，接地点不少于2处，沿罐周均匀或对称布置，间距不超过30米，接地体距罐壁大于3米。断接卡安装02引下线距地面0.3至1.0米处装设断接卡，采用2个M12不锈钢螺栓加防松垫片进行连接。03接地电阻要求接地体冲击接地电阻不超过10Ω。三、雷电防护措施（二）罐区雷电防护-非金属储罐独立接闪杆与被保护物水平距≥3m，设独立接地装置，接地电阻≤10Ω。储存可燃性物质的非金属储罐应装独立接闪杆(网)等防直击雷设备。接闪网用≥φ12mm热镀锌圆钢或≥40mm×4mm热镀锌扁钢制作，网格≤5m×5m或6m×4m，引下线≥2根且沿四周均匀/对称布置，间距≤18m，接地点≥2处。三、雷电防护措施（二）罐区雷电防护-非金属储罐••••••避雷网格：5*5或4*6罐顶应装设阻火器和呼吸阀。储罐的防护护栏、上罐梯、阻火器、呼吸阀、量油孔、人孔、透光孔、法兰等金属附件应接地，并应在防直击雷装置的保护范围内。三、雷电防护措施（二）罐区雷电防护-外浮顶储罐浮顶与罐体电气连接导电片第2层密封浮顶绑定电缆第1层密封罐壁浮顶制动蹄两根截面不小于50mm²的扁平镀锡软铜复绞线或绝缘阻燃护套软铜复绞线将浮顶与罐体做电气连接。转动浮梯电气连接排水管线跨接连接转动浮梯两侧分别与罐体和浮顶各做2处电气连接。用浮顶排水管线实现罐体与浮顶电气连接，每条排水管线的跨接导线横截面不小于50mm²的扁平镀锡软铜复绞线。罐周均布电气连接绝缘处理要求采用有效、可靠的连接方式将浮顶与罐体沿罐周做均布的电气连接。外浮顶储罐二次密封金属构件与罐壁、导向柱与浮顶电气绝缘。三、雷电防护措施（二）罐区雷电防护-内浮顶储罐内浮顶储罐应采用两根直径不小于5mm的不锈钢钢丝绳将浮顶与罐体做电气连接。三、雷电防护措施(二)罐区雷电防护-仪表附件电涌保护器安装金属管电气连接在相应的被保护设备处,应装设与设备耐压水平相适应的电涌保护器。配线屏蔽保护配线金属管上下两端与罐壁应做电气连接。罐顶仪表与金属储罐相接的电气、仪表配线应采用金属管屏蔽保护。法兰连接也是电气连接吗?储罐上安装的信号远传仪表金属外壳应与罐体做电气连接。三、雷电防护措施(三)管道雷电防护火灾爆炸危险场所内的金属管道阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属导线跨接。对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接，但应构成电气通路。三、雷电防护措施（三）管道雷电防护管道系统所有金属件（含护套金属包覆层）应接地。管道两端及每隔200m~300m应接地，冲击接地电阻不应大于10Ω；土壤电阻率高的地区可适当增大，3000Ω·m以下地区不应大于30Ω。200m金属管道接地电阻≤10Ω三、雷电防护措施(三)管道雷电防护金属管道中间的非金属管段两端的金属管均应接地，或采用金属导体跨接后接地；非金属管段上的所有金属件应等电位连接并接地。金属管道接地电阻≤10Ω三、雷电防护措施(三)管道雷电防护-放空管路可燃气体放空管路应安装阻火器或装设接闪器，当装设接闪器时保护范围应按照滚球法确定。易遭直击雷着火的放空管三、雷电防护措施（三）管道雷电防护-放空管路氮气保护蒸汽保护三、雷电防护措施(三)装卸区雷电防护罩棚内易燃液体装卸作业棚顶设接闪网，有效拦截雷电流，为装卸罩棚提供基础防雷保护。当接闪网无法有效保护爆炸危险1区时，加装接闪杆增强局部防护能力，确保高危区域安全。罩棚若为双层金属屋面，当顶面金属层厚度＞0.5mm且搭接长度＞100mm时，可直接作为接闪器使用。接闪网防护接闪杆防护金属屋面防护三、雷电防护措施(三)装卸区雷电防护装卸作业设施等电位钢轨、管道、鹤管、栈桥等装卸设备设施应做电气连接并接地，冲击接地电阻不应大于10Ω，两组跨接点间距不应大于20m。三、雷电防护措施（四）危险化学品仓库雷电防护火灾爆炸危险场所库房的金属门窗、进入库房的金属管道、库内的金属货架及其他金属装置应与接地装置电气连接。等电位，形成法拉第笼。金属货架金属门窗其他进入库房的金属装置金属管道避免活动部件因感应雷形成点火源导致危化品燃烧爆炸。电气连接接地装置(ElectricalConnection)火灾爆炸危险场所库房三、雷电防护措施（四）危险化学品仓库雷电防护计算雷击