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1、浅析雷电对石油化工储罐的影响及其防范措施 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
2、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
3、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2KV20KV
4、。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，
5、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360300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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、，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
11、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。罐区的技术人员要定期对各种防雷设施进行检查，特别是在雨季里要及时向气象部门咨询，了解当地雷击的主要类型，有针对性的加强预防；五是重点防范。遇有雷电交加的恶劣天气，要安排足够的人力对各个罐体进行检查，一旦发现罐体遭雷击起火后，要第一事件开启固定灭火设施，并启动应急预案，做好专职消防队到场前的火灾自救工作，并及时向救援人员提供准确的数据和资料。
浅析雷电对石油化工储罐的影响及其防范措施
