石油化工工程中常见雷击危害防治措施

石油化工工程中常见雷击危害防治措施

侯永鹏

新疆恒泰安全技术咨询有限公司  新疆乌鲁木齐市  830000

摘要：雷击是危害性比较大的自然现象。雷电是最为常见的自然灾害，不同季节有不同的雷电发生频率，雷电灾害会给社会人民带来巨大的财产损失与人身安全的威胁，防雷工作迫在眉睫不容忽视。本文主要对石油化工工程中常见雷击危害防治措施进行论述，详情如下。

关键词：石油化工工程；雷击危害；防治措施

引言

雷电活动剧烈程度与不同地区、地理位置和土壤电阻率、建（构）筑物形状有关。热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷电活动多；山区雷电活动多于平原；土壤电阻率突变的地方以及地下埋有导电矿藏的地区易受雷击；地面突出物容易被雷电击中。

1雷电气象的分类及危害

闪电是一部分带电云和另一部分带电云的放电现象，带电的云和大地间强烈的闪电伴随着响亮的声音。根据雷电危害模式，分为以下几类。

1.1直接雷击

直接雷击是当带电云和地面突起之间的电场强度达到空气击穿强度时的闪电现象。每个放电过程分为3个阶段：先导放电、主放电和余辉。先导放电是雷云对地面非明亮放电的一种。当先导放电接近陆地表面时，从地面到雷云产生非常明亮的主放电。主放电具有微弱的残余光。通常的直接雷击具有重复放电特性。平均而言，每一次雷击都会产生3~4次冲击，并且可能会发生几十次冲击。第一次冲击的先导排放为一阶先导排放，第二次冲击后的先导排放为箭头先导排放。先导放电时间约为20ms，箭头先导放电时间为1ms，主放电时间不大于0.1ms，余辉持续时间小于50ms。

1.2电磁感应雷

磁感应闪电是闪电放电时因周围空间巨大的冲击、雷电流产生的快速变化的磁场引起的。这种强磁场会使周围的金属导体产生较高的感应电压，而电磁感应雷就会对建筑物内的电子设备造成干扰和损坏，从而使周围的金属部件产生感应电流，产生大量的热量而引发火灾。

1.3球形雷

球形雷可分为线形、片状和球形。常见的是线形，少见的是片状雷，特殊情况下会出现球形。线状闪电是一种曲折的巨大电火花，长度约3km，有的长达10km。线状闪电是一种强闪电，对电力、通信系统、人、动物、建筑物等构成极大威胁。线状闪电主要是雷云和地面之间的放电，也有一些是雷云和地面之间的放电。这种雷击一般分为先导放电和主放电，它们在不同的地方。在大多数情况下，雷云和地球之间的放电过程不是单一的，而是由在同一通道中连续发生的成千上万次单一放电组成。重复放电次数一般近30次，单次放电持续时间一般可达20ms，最大放电间隔50ms，最小放电间隔10ms。

2石油化工工程中常见雷击危害防治措施

2.1合理布置接地网

石油化工工程涉及到一些电缆建设工作，接地电阻的大小不仅与土壤电阻率有关，还与接地网的尺寸、形状、接地金属的材料、横截面大小等因素密切相关。根据矿区现有土质和土壤构造，以深埋接地极、多支外引式接地装置来扩大接地网面积、采用接地模块和降阻剂、伸长水平接地体等方法来降低接地电阻。变电所接地要以敷设水平接地体为主、水平接地和垂直接地相结合的人工接地网。人工接地网顶部埋深0.8m；水平接地体的间距采用5m～10m，变电所实测接地电阻要求小于4Ω，避雷器接地电阻不应大于10Ω。如接地电阻不满足要求时，可以在接地极增加一些降阻剂来改变周边土壤导电属性降低接地电阻。还可以做外引接地网，外引接地网与主接地网间应有2处以上的连接线，外引接地网及外引接地线的深度为顶部埋深的1.5m。水平接地体宜采用镀锌扁钢侧埋，垂直接地体采用等边镀锌角钢或相同截面的镀锌钢管，长度应不小于2.5m，打入地下进行深埋。

2.2导电片的设置

导电片安装在浮顶上部，属于二次密封的供货范围，是目前国内外储罐采用的安装形式，技术成熟，虽然导电片属于突出的尖锐物体，考虑到储罐浮顶的液位设计，即使浮顶处于最高液位，通常导电片离罐壁顶端约有300mm的距离，处在罐壁锥形防雷区域内，不会发生直接引雷的现象。导电片安装于浮顶上部方便日常运行管理，但其缺点为若导电片与罐壁接触不良或存在间隙，雷击电流经过时会产生电火花并引燃密封处存在的油气，发生着火事故。导电片与罐壁的接触不良或间隙是由于浮顶晃动、罐壁锈蚀或结蜡等原因造成，这些原因对于运行时的储罐不可避免，故美国API协会提出浸液式导电片，其与罐壁的接触点位于液面以下隔绝了点火的必要条件——空气，即使导电片与罐壁产生电火花也不会引起储罐着火事故。浸液式导电片在NFPA780—2011和APIRP545—2009两个标准中最早被提出，NFPA780在2014版和2017版中皆要求必须采用浸液式导电片，但目前执行的最新版本NFPA780—2020和APIRP545—2012并未强制要求采用，而是需根据储罐建造的实际情况判定是否采用浸液式导电片。要根据APIRP545—2009中的实验报告，使得目前标准和API协会的规范要求采取灵活方式，即结合储罐的实际情况，采取适宜的导电片形式，而不再强制要求采用浸液式导电片。

2.3石油自升式钻井平台雷击风险评估技术

根据平台结构特点，划分雷击风险的不同软件，该软件的一大优势在于能够对长管道进行比较精准的模拟，通过该软件所能够得到一系列长管道的数据，与现场的真实数据非常接近，因此在长管道的应用上具有非常大的价值，尤其是在计算管道的设计、运营参考数值，优化系统工艺参数，仿真结果等方面，我们能够得到与现场数据十分接近的结果，准确程度非常高，得到业内广泛认可。除此之外，TGNET能够对气体管道中的单相气体进行稳态和瞬态模拟，这种模拟也是它的软件具有的一个非常重要的特色，同时能够相对友好的进行人机交互。

2.4解决防雷检测技术落后的局面

完善防雷检测系统的升级和防护措施是提升雷电探测技术的重大课题之一，也是提升员工的专业素质和雷电探测技术的重大任务。因此，要提高雷电检测技术，需要相关部门对员工进行检测，定期对员工进行培训，帮助员工在雷电检测工作中更好地了解相关技术，更加富有责任感，雷电检测工作也需要经常进行相应的实践。

2.5平台设备浪涌保护器的设置

相关标准规范有以下规定:仪表系统的现场仪表端、变送器现场端、电磁阀等现场电信号执行器类仪表端、电子开关现场端等应设置电涌保护器，对应的控制室端也均应设置电涌保护器。根据以上要求，应设置浪涌保护器的设备包括几种:①顶驱本体的电磁阀、编码器端口的防爆箱中，变频器游动电缆进线端的对应线路端口;②司钻控制台的转速、转矩信号端口;③泥浆返流、泥浆池液位、计量罐液位传感器现场端的定制防爆箱内，和相应的钻井仪表控制箱对应线路进线处(连接在安全栅之前);④钻井仪表的传感器信号(转速、转矩、泵冲、悬重、立管压力传感器)接收端的防爆箱内;⑤钻井仪表、钻井仪表控制箱的网线进线接口处;⑥二层台、套管平台摄像头的控制线路和视频线路接口，以及司钻房处的上述线路接口处;⑦硫化氢、可燃气体探头(应设置满足防爆等级要求的装配式浪涌保护器)和室内气体监测系统端。

结语

随着科技的进步，近年来石油化工工程有大量的弱电设备设施，在雷雨季节饱受雷电灾害困扰，已造成较为严重的经济损失并影响到安全生产。通过开展防雷技术研究工作，分析防治措施，可以有效预防雷击。

参考文献

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