雷电对石油化工企业的危害及安全防护

摘要：雷电是大自然中一种常见的放电现象，一旦雷云对地面放电，将会对地面建筑物、民众造成一定程度的危害，严重时甚至导致人员伤亡，由此造成的影响与损失不容忽视。本文将以石油化工企业为例，着重论述了雷电对石油化工企业的危害，并在此基础上提出安全防护措施，以期能够为防雷减灾、保障石油化工企业的安全、正常运营提供一定的借鉴与参考。

关键词：雷电；危害；防雷措施

引言

雷电如果产生在高空，虽然很强烈，但对人和地面物体，没有危害。如果雷云向地面放电，将会产生有很大破坏作用的雷电过电压，如果不采取防护措施，对人及地面物体造成极大的破坏。防雷安全保护是石油化工企业安全措施的特别重要组成部分。石化企业在生产过程中，储存、使用大量的易燃物质，产生易燃气体、粉尘，形成爆炸性气体或爆炸性粉尘环境，一旦遭受雷击起火，点燃爆炸性气体或粉尘混合物，轻则生产停产、设备损坏，造成经济损失，重则造成人员伤亡，产生恶劣的社会影响。因此，对石化企业的防雷安全应高度重视，从设计、施工、检测等各个环节，全面做好防雷措施。

1雷电的种类及危害

雷电，即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。在这个放电的过程，通常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：

一种是带电的云层对大地的某一点发生猛烈放电，叫“直击雷”。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。

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，使地面某一方位带上异种电荷。“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，在微秒到毫秒之间产生的尖峰冲击电压。

2石油化工企业的组成及特点

石油化工企业是由罐区及泵区、生产装置区，烟囱火炬、管架、生产控制室、污水处理厂、消防泵房等部分組成。

①主体装置用金属制成。生产装置有很多金属反应塔、储罐、管道、设备、框架，可以说，石油化工生产装置是用金属材料堆积起来的。

②易燃易爆高温高压。生产所使用的原料及其产品大多数为易燃、易爆、有毒物质；工艺管道、容器和设备多为高温、高压。

③电子产品被广泛应用。生产过程控制广泛应用电子产品。随着电子技术的发展，DCS、PLC、UPS等电子产品在石油化工企业广泛应用，自动化程度不断提高，在降低劳动强度、增加工艺可控性的同时，对防雷提出了更高的要求，这是因为电子设备中有大量的集成电路，集成电路承受静电压很低，如大规模集成块在3.5V，CPU在1.75V左右，容易受雷电过电压的侵害，防雷，防静电极为重要。

④电力是不可缺少的能源。生产装置有供配电线路、设备和用电设备。电力是石油化工的基本动力能源，是生产不可缺少的。

3雷电对石油化工企业的影响及危害

3.1直击雷

发生直击雷时，闪电通道的高温可能引燃周围的易燃物质从而引起爆炸等事故。直击雷可对石化企业的内所有建筑物造成危害，主要表现为击毁、击坏建筑物或设备，尤其对罐区、户外生产装置区、装卸站设施等危险区域危害更大，因为雷电通道的高温可直接点燃或引爆这些区域内的危险物质，因此在这些区域，必须一致控制雷击点，将雷击点控制在安全空间。

3.2静电感应

由于雷云底部带静电荷，当雷云位于某一地域时，由于静电场的作用，该地域上的金属导体会感应出雷云底部电荷性质相反的电荷。当雷云主放电时，雷云底部电荷被中和掉，金属导体上的感应电荷失去束缚，变成可以自由移动的电荷，如果没有及时就近泄入地中，就会产生很高的电位，击穿与附近金属物火花放电。若有可燃物充斥于这些空间中，火花可能引燃或引起爆炸，造成严重后果。

3.3 电磁感应

由于闪电时持续时间为毫秒或微秒级的脉冲波，在极短的时间内，；雷电流升至几十甚至上百千安，又在极短的时间内，从几十甚至上百千安降至零，因此雷电流抖度很大。此雷电流所带来的感应电压可能使导体过热，或因为环路不通畅而发生火花放电，或与附近其他金属之间反击而产生火花放电，若有可燃物质充斥于这些空间中，火花也可能引燃或者爆炸，造成不可预计的后果。

3.4雷电波侵入

雷电波实质上是一种高电压的脉冲波，可能由雷电直接击中管道线路引发，也有可能由于雷电感应管道线路而引发。当雷电波沿着管线入侵室内时，高压电可能会对沿线的设备或人员造成反击。由于石化企业的特殊性，厂区内的管道、电缆桥架等分布众多，且大多为架空敷设，这些管道线路很多都通入室内，若闪电直接击中这些管道线路或者雷电在这些管道线路上感应出过电压，则过电压就将沿着这些管道线路入侵建筑内，造成管线连接的设备损坏，或人员接触这些管线，因触电伤亡。

3.5雷击电磁脉冲

雷击电磁脉冲是指雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。雷击电磁脉冲对石化企业的影响，主要是对于企业内的生产控制系统，DCS监控系统、消防报警系统等微电子系统，以及电气系统的影响，雷击电磁脉冲引发的过电压过电流，可能引起这些系统误动作，或永久性损坏，从而影响生产，造成严重的经济损失。

4安全防护措施

在防雷工程设计时应系统地、因地制宜地将外部防护和内部防护有机地结合起来，贯彻整体防御思想，综合运用分流、均压、屏蔽、接地和保护等各项技术，构成一个完整的防护系统，才能取得明显的效果。现代防雷的6项技术概括如下：

①接闪分流--通过外部防雷装置（避雷针、网、带等），引导落雷点，泄方雷电流，减少直击雷的危害；

②屏蔽--用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽，屏蔽是减少感应雷通过空间的电磁场形成破坏的基本措施；

③接地--通过接地装置给雷电流提供一条低阻抗的泄流通道；

④合理布线--尽量减少不闭合的环，线路尽量直，布线应远离大的辐射设备与大的干扰源。合理的布线能减少瞬变电磁场中的感应环路面积，避免在线路中产生感应电势；

⑤等电位连接--将分离的金属部件连接到雷电保护系统中，这种直接的导电连接或通过浪涌保护器的连接使得雷击电流造成的电位差减少；

⑥电涌保护--对于不能直接参与等电位连接的带电体，如电源的相线和中线，仪表信号线等，应采取电涌保护措施，安装SPD，限制瞬时过电压，保护仪器设备。

参考文献

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[4]董永明.浅谈雷电对石油化工企业的危害与防护[J].甘肃科技，2008（10）：58

作者简介：赵晓丹（1986-）男，汉族，四川省巴中市通江县人，本科学历，助理工程师，从事研究方向：雷电防护。

（作者单位：巴中市气象局）