石油化工工程中常見雷擊危害防治措施

楊 光

［江蘇省泰州市中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州 225300］

對石油化工行業(yè)實(shí)施防雷防靜電工作相當(dāng)重要，主要是因?yàn)樵谑突S內(nèi)存儲了各種危險(xiǎn)化學(xué)品，當(dāng)遇到明火或者電時(shí)，極其容易發(fā)生燃爆現(xiàn)象。雷擊是一種自然災(zāi)害，人們無法從根本上消除這個(gè)危害，如果石油化工工程遭受了雷擊，期間就會產(chǎn)生一些火花，這些火花會引起一些電的產(chǎn)生，就會發(fā)生一些無法想象的災(zāi)害。

1 雷電的定義以及分類

雷擊其實(shí)就是天空中的一層云層和另一層云層或者地面，由于地面電荷的特性，所造成瞬間的強(qiáng)放電。在具體放電的整個(gè)過程中，一般都會伴隨著明亮奪目的火花和震耳欲聾的聲響。被雷擊的方式有很多種，對房屋建筑物產(chǎn)生危害。一是點(diǎn)狀云層在地面某一點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈放電。這種稱為直擊雷，還有一種是磁感應(yīng)雷。整個(gè)過程的關(guān)鍵在于，帶有點(diǎn)云的尖端放電效應(yīng)促使地面的某一區(qū)域攜帶一些不同的電荷。最后就是滾雷。也可以稱之為球形閃電?，F(xiàn)階段對其原因還不是很清楚，無法保證有效的安全保護(hù)。

2 石油化工工程主要的雷擊危害

2.1 直接產(chǎn)生的雷擊危害

石油化工工程中的大型建筑物會遭受直接的雷擊危害，因此，在展開石油化工廠工程時(shí)，應(yīng)該在這些大型建筑物上設(shè)置避雷針。在安裝避雷針時(shí)需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定中的要求，以此展開滾球法的執(zhí)行任務(wù)，將大型儲罐上的呼吸閥以及阻火器放在相對安全的保護(hù)范圍內(nèi)，這樣才能保證這些大型建筑物有效避免雷擊產(chǎn)生的直接危害[1]。另外，為了方便巡視工作的順利開展，在很多大型儲罐上會設(shè)置一圈環(huán)繞式的照明，由于這些燈具的外殼通常都采取了金屬材質(zhì)，所以石油化工工程會直接遭受雷擊產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)和危害。

2.2 雷電感應(yīng)產(chǎn)生的危害

社會時(shí)代的發(fā)展促使當(dāng)前石油化工工廠的精密電子儀器設(shè)備開始變得越來越多，所以對工作環(huán)境提出了更高的要求。當(dāng)石油化工工程遭受雷電感應(yīng)所產(chǎn)生的危害后，不僅能對人們的安全與健康造成了威脅，同時(shí)還對廠區(qū)內(nèi)的電子設(shè)備帶來嚴(yán)重危害[2]。

2.2.1 對人體帶來的危害

在進(jìn)行石油化工工程時(shí)，需要確保避雷針的設(shè)置和最近金屬物件之間保持最小的安全距離，還要保證避雷針的獨(dú)立設(shè)置。但在實(shí)際的設(shè)置過程中，雖然已經(jīng)加強(qiáng)了這方面的注意，但是當(dāng)雷電擊中了獨(dú)立的避雷針后，此時(shí)的避雷針會發(fā)出較強(qiáng)的電流，一旦周圍存在金屬設(shè)備或者其他金屬結(jié)構(gòu)裝置后，就會發(fā)生火災(zāi)或者其他危害。發(fā)生這些情況的主要原因在于避雷針和金屬物時(shí)間存在的電勢差距較大，此時(shí)，要是有人從金屬物和避雷針之間穿過，對人體會造成嚴(yán)重性的危害，甚至導(dǎo)致人員的身亡[3]。

2.2.2 雷電感應(yīng)對于防火防爆工作的危害

化工單位在實(shí)施工程的過程中，需要注意避雷針和大型儲罐之間的距離，只有保證距離的安全性及可靠性才能確保后續(xù)防雷工作的順利開展。通常情況下，大型儲罐自身或者周圍一定會存在一些金屬物件，當(dāng)遇到雷雨天氣時(shí)，當(dāng)避雷針遇到直擊雷時(shí)，此時(shí)罐體的附近會出現(xiàn)一些感應(yīng)較強(qiáng)的電位。如果此時(shí)的金屬物電位在零這個(gè)狀態(tài)，因?yàn)槔子晏鞖庀鄬諝庵械臐穸容^高，就會減少罐體和金屬物之間的絕緣距離，換句話而言，這些間距會導(dǎo)致火花的可能性，最終對化工廠危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的易燃易爆氣體造成引爆的概率。

2.2.3 雷電感應(yīng)對于電子設(shè)備造成的危害

通常情況下，石油化工部門需要在罐體的周圍設(shè)置一些警報(bào)器或者其他的電子儀器設(shè)備，同時(shí)還要設(shè)置一些獨(dú)立的避雷器，如果不這樣做，就會直接導(dǎo)致罐體遭受直擊雷，此時(shí)雷電產(chǎn)生的電流會在第一時(shí)間擴(kuò)散出去。通過觀察部分罐區(qū)發(fā)現(xiàn)，還是存在一些非環(huán)形的直接地網(wǎng)，基本上這些情況分布在罐區(qū)的兩側(cè)，在這個(gè)過程中，雷電電流其實(shí)會直接流到接地線的頂端，最終引發(fā)反射情況的發(fā)生，這其實(shí)就是在無形中抬升了雷電電流的波形峰值。需要注意的是，如果此時(shí)電子設(shè)備的周圍存在一些金屬物件，石油化工企業(yè)如果沒有做好等電位的連接，那么原先堆疊的波形就會直接擊穿空氣中的間隙，導(dǎo)致這些金屬物存在帶電的趨勢，最終就會產(chǎn)生火花放電的事件。

2.3 雷電穿過電壓入侵后產(chǎn)生的傷害

石油化工廠在建設(shè)的過程中，通常會敷設(shè)一些低壓電纜，這些電纜通常被埋在地下，所以說，低壓電纜在遭受雷擊之后引發(fā)雷電穿過電壓的可能性非常小。對于化工廠的建筑物而言，當(dāng)雷電擊中了機(jī)柜間或者變電所后會形成一定的電磁感應(yīng)，此時(shí)低電位的反擊就會促使雷電穿過電壓，這對于機(jī)柜間和變電所中的電子設(shè)備造成一定的影響，輕則產(chǎn)生一些細(xì)微的故障，重則就直接損壞了這些設(shè)備，最終還影響這些設(shè)備的自控能力。

2.4 雷擊的電磁脈沖

當(dāng)雷電的電流經(jīng)過電阻之后或者電感之后，期間其實(shí)會產(chǎn)生電磁效應(yīng)，其中涵蓋了閃電的電涌以及輻射電磁場等。對于石油化工企業(yè)而言，雷電的電磁脈沖對企業(yè)的安全運(yùn)營產(chǎn)生一些直觀性的影響，主要影響的是企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)。對于DCS監(jiān)控系統(tǒng)以及消防報(bào)警系統(tǒng)而言其實(shí)也產(chǎn)生了較大的影響，特別是當(dāng)這些電氣系統(tǒng)遭受影響之后，雷電電磁脈沖的電壓經(jīng)過電流時(shí)，就會引起系統(tǒng)操作失誤現(xiàn)象的發(fā)生，最終就變成了永久性的破壞，這樣就影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對企業(yè)的生產(chǎn)形成了沖擊。

2.5 靜電感應(yīng)

通常情況下，在雷云的底部都會帶著靜電荷，如果雷云處于較低的位置，加上靜電場本身的問題，這時(shí)候這些區(qū)域中的金屬其實(shí)會因?yàn)槔自频碾姾尚再|(zhì)發(fā)生一些變化。此時(shí)的雷云如果放電，就會直接發(fā)生電荷現(xiàn)象，一些金屬導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷這時(shí)候就是去了束縛感，最終變成了一些可以自由移動的電荷。那么這時(shí)如果沒有及時(shí)就進(jìn)將雷電泄入地中，就會導(dǎo)致電位變高，同時(shí)還會擊穿附近金屬物件以及產(chǎn)生火花放電的現(xiàn)象，火花本身就非常的易燃易爆，所以造成的后果不堪設(shè)想。

3 我國石油化工工程中預(yù)防雷擊的有效方式

3.1 對直擊雷進(jìn)行預(yù)防的方式

在很多大型化工廠中經(jīng)?？梢钥吹揭恍┰O(shè)備儲罐，這些儲罐其實(shí)都是按照國際標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的，當(dāng)管壁大于4mm之后就不能再設(shè)置接閃器了[4]。與此同時(shí)，石油化工企業(yè)需要在罐區(qū)的附近設(shè)置一些避雷針，主要是為了避免那些獨(dú)立金屬物導(dǎo)致火花事故的發(fā)生，從而減少直擊雷產(chǎn)生的危害，同時(shí)還能確保設(shè)備設(shè)施的安全運(yùn)行。另外，在一些較高的建筑物上直接設(shè)置了照明燈，雖然大型儲罐的周圍設(shè)置可獨(dú)立的避雷針，但一般情況下會因?yàn)檫@些儲罐本身就是接閃器，加上高層建筑的頂層基本上都是由鋼結(jié)構(gòu)組成的護(hù)欄，這些護(hù)欄也會被安裝上接閃器，所以當(dāng)較高的建筑物上安裝燈具之后，需要充分考慮接閃器的實(shí)際規(guī)格。簡而言之，在進(jìn)行一些外部設(shè)備裝置的過程中，比如照明燈之類的燈具，無論是設(shè)計(jì)還是安裝都需要按照國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，這樣才能確保燈具的金屬外殼厚度不會低于4mm，另外還要保證金屬外殼和大型儲罐之間可以完成電氣的連接。

3.2 等電位的連接

目前的石油化工工程比較重視等電位連接工作，主要原因在于這項(xiàng)工作可以預(yù)防一些獨(dú)立金屬發(fā)生放電的情況，期間耗能有效預(yù)防雷電的反擊現(xiàn)象。也就是說，在這個(gè)過程中需要確保高危險(xiǎn)區(qū)域中的獨(dú)立金屬可以免遭雷擊，就算遇到這種情況也要保證在雷擊之后不會產(chǎn)生任何的電壓。在解決雷電反擊現(xiàn)象時(shí)，期間需要安裝接地網(wǎng)，按照相關(guān)要求以及規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)去安裝防閃電感應(yīng)的接地裝置或者電子系統(tǒng)的接地裝置，以此實(shí)現(xiàn)它們的共同使用。當(dāng)雷電落到了接閃器上，這時(shí)候大部分的電流會被引到地面上，如果安裝了接地網(wǎng)和其他設(shè)施設(shè)備，促使等電位的順利連接，這時(shí)候的電位就會被均勻分布，雷電的反擊現(xiàn)象就可以得到控制[5]。

3.3 防止地下電位出現(xiàn)反擊以及雷電感應(yīng)

在開展化工工程時(shí)，相關(guān)部門需要連接避雷針的接地裝置以及金屬設(shè)備，這樣做的目的是為了形成公用的接地網(wǎng)。另外，一定要保證這兩者之間的距離超過3m，從而保證避雷針和接地網(wǎng)的地下連接距離控制在15m之外，也只有這樣才能防止避雷針遭受雷擊，同時(shí)還能避免雷擊金屬設(shè)備現(xiàn)象的發(fā)生。另外，在避雷針和金屬設(shè)備之間需要設(shè)置好警示標(biāo)志，這樣做是為了防止陰雨天氣有人從這個(gè)區(qū)域穿過，以免造成不必要的損失。

3.4 安裝保護(hù)裝置

做好過電壓的防治工作，不僅要加強(qiáng)電位之間的連接性，同時(shí)還要安裝一些有效并且合理的保護(hù)裝置。也就是說，需要在儀器上安裝線路的保護(hù)裝置，確保雙重保護(hù)工作的展開以及推進(jìn)，這樣才能保證等電位的連接以及外加的保護(hù)器可以有效避免因?yàn)殡妷簡栴}直接損壞這些儀器設(shè)備。

3.5 建立防雷系統(tǒng)

在石油化工工程中需要建設(shè)防雷系統(tǒng)，建設(shè)的目的主要是為了預(yù)防雷擊對設(shè)備設(shè)施造成損壞，同時(shí)也是為了確保人們的生命安全。防雷系統(tǒng)在石油化工工程中屬于一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，正是因?yàn)轶w系的完整性以及專業(yè)性，在展開工作時(shí)，工作人員需要充分考慮各種雷擊所產(chǎn)生的危害，這樣才能在日常工作中不會掉以輕心，同時(shí)還能保證整個(gè)工程的順利生產(chǎn)[6]。

3.6 防止靜電方面的措施

3.6.1 在石油產(chǎn)品中直接加入防靜電添加劑

將一些防靜電添加劑加入石油產(chǎn)品中，可以有效增加油品的導(dǎo)電性能，同時(shí)還能加強(qiáng)它的吸濕性，這樣就能以最快速度減少靜電方面的聚焦，同時(shí)還能消除雷擊帶來的危害。

3.6.2 防止人體產(chǎn)生靜電

通常情況下，石油的運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)常設(shè)置在易燃易爆區(qū)，所以工作人員不能穿那些化纖材質(zhì)的衣服以及圍巾和手套等等，同時(shí)也不能隨意將自己的衣服脫下來，期間也不建議使用化纖類的抹布去擦拭油罐容器。如果工作人員想要登上油罐的頂部，那應(yīng)該特別注意衣服的材質(zhì)，在實(shí)際的登罐過程中需要用水去一下沒有油漆的那一面，這樣做的目的是為了導(dǎo)出人體的靜電。

3.7 防雷擊工程的良好設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)防雷工程時(shí)需要展開系統(tǒng)的并且因地制宜的措施，將外部防御以及內(nèi)部防御措施相互結(jié)合起來，通過貫徹整體的防護(hù)思想，工作人員還應(yīng)該綜合運(yùn)用分流、均勻以及屏蔽和接地等技術(shù)，從而構(gòu)成一個(gè)完整的保護(hù)系統(tǒng)，這樣才能獲得更明顯的防護(hù)效果。在現(xiàn)代的防雷技術(shù)中主要包含：①通過外部的防雷裝置去實(shí)現(xiàn)接閃的分流，比如安裝接閃桿以及網(wǎng)等等，引導(dǎo)落雷電，這樣就能減少雷電電流的產(chǎn)生，從而減少直擊雷產(chǎn)生的危害。②做好屏蔽工作，使用一些導(dǎo)電類的材料去緩解交變電磁場，然后制定一些區(qū)域并做好穿透方面的屏蔽，這樣才能有效預(yù)防感應(yīng)雷通過空間后對電磁場形成破壞。③設(shè)計(jì)人員需要加強(qiáng)接地方面的設(shè)計(jì)，通過借助一些接地方面的裝置給雷電流提供一些低阻抗的泄流通道，這樣才能預(yù)防雷擊之后產(chǎn)生危害。④期間的合理布線是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，盡可能減少一些不閉合的環(huán)，另外還要保證線路變直，布線時(shí)應(yīng)該遠(yuǎn)離一些較大的輻射設(shè)備和較強(qiáng)的干擾源。由此可見，合理并且不受任何限制的措施才能減少耗費(fèi)電磁場中感應(yīng)環(huán)路的面積，就能避免一些線路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。⑤加強(qiáng)等位工作的連接，促使原先分離的金屬部件直接連接到雷電的保護(hù)系統(tǒng)中，這樣才能確保導(dǎo)電等位連接通過浪涌保護(hù)器的連接之后，保障雷擊電流造成的電位差直接變少。⑥展開電涌的保護(hù)工作，對那些不是直接參與的等電位連接而言，期間需要通過使用電涌的保護(hù)措施，并安裝SPD去限制瞬時(shí)過電壓，這樣才能有效地保護(hù)儀器 設(shè)備。

4 結(jié)束語

通過觀察當(dāng)前的石油化工工程可以明顯發(fā)現(xiàn)，雷擊對其產(chǎn)生的危害相當(dāng)嚴(yán)重，必須根據(jù)工程的實(shí)際情況采取相關(guān)措施，并定期做好防雷工作，才能保護(hù)人員及設(shè)備的安全。因?yàn)槔纂妼儆谧匀滑F(xiàn)象，沒有任何的規(guī)律可言，同時(shí)也很難預(yù)測如何去消除或者預(yù)防這些問題。因此，工作人員需要不斷摸索并結(jié)合相關(guān)的理論知識并和實(shí)際相互結(jié)合起來，這樣才能有效減少雷擊對于石油化工工程所造成的傷害，以此促進(jìn)我國石油化工工程的全面建設(shè)以及可持續(xù)性發(fā)展。