浅谈雷电预警仪在原油库区的应用

浅谈雷电预警仪在原油库区的应用

作者姓名；马顺星、尉照伟、蒋先浩

单位名称：青岛港国际油港有限公司

单位省市：山东省青岛市

单位邮编：266409

【摘要】大型储油罐区域防雷电安全在输油管道站场中占有非常重要的地位。管道储运公司仪征输油站、岚山输油站储油罐都在不同时候因雷击造成浮顶与罐壁间的二次密封局部起火等情况。因此可见雷电预警系统在大型储油罐区起着至关重要的作用，现将新型雷电预警系统在大型储油罐区的应用，进行一些有益的探讨。

【关键词】大型储油罐区；雷电预测；测量准确；雷电侦测网

石油及其衍生产品具有易挥发、易燃、易爆的特点，在其生产、加工、存储和转运过程中，一旦遭受雷击，往往会引起爆炸着火事故，造成重大人员伤亡及财产损失。但由于传统雷电防御技术的局限，每年依然频发严重的安全事故。因此世界各国均大力发展雷电监测预警技术，试图在雷电发生早期能够准确地预测雷电的发生区域、强度及运移规律，采取主动防御措施，防患于未然。

1雷电的危害

雷电对于石油石化行业的危害主要体现在3个方面。一是雷电引发油库火灾或人身伤害等安全事故;二是雷击造成供电中断，引发生产过程中断、计量失灵等生产事故;三是对于雷电过度防御造成无效停工，影响作业效率。

1．1安全事故

1．1．1雷击是大型油库火灾事故的第一大原因

多项研究表明，雷击是油库火灾事故的第一大火源。中国石油天然气行业标准SY/T6556-2003［1］对1951～1995年期间107例大型地面储罐火灾进行研究，65例确定为雷击引发，占总数的61%。LASTFIＲE对16家石油公司直径40m以上大型顶储罐火灾调查，发现62起火灾中有55起为密封圈火灾，其中52起由雷电引起。瑞典SP研究所对1951～2003年期间的480起油库火灾进行调查，1/3是雷击造成的。利用公共情报分析工具对北美地区的油库雷击火灾进行查询，仅2019年4～7月的4个月时间，在美国有公开报道的油库雷击火灾事故就超过20起。而国内2006年仪征油库、2007年镇海炼化、2007年镇海国储库、2011年大连新港油库、2010年克拉玛依商储库、2012年鹤山油库的雷击火灾事故，说明我国石油库面临的雷击事故的问题和严重性与全球是类似的。

1．1．2雷电天气下进行作业是主要的隐患环节

对大量油库火灾案例的研究发现，雷击引发油库火灾多发生在如下作业环节:①油库收发油作业环节。油库收发油过程中，浮顶沉降导致罐体内壁悬挂油品，在双层密封圈之间的空间形成爆炸性混合物(这也是大型油罐火灾多为密封圈火灾的原因)，一旦遭遇雷击，极易导致起火或闪爆。数据证实，大多数的油库雷击火灾都是发生在收发油过程中;②开罐作业环节。除收、发、输转油作业之外，量油、洗舱等开罐作业，也是因雷击引发闪爆及火灾的隐患环节;③油轮作业环节。

1．2生产事故

雷电除了引起安全事故外，生产事故的影响后果也是相当大的。其中，供电中断和电气设备雷击故障往往对装置是致命的。

1．2．1供电中断

输电线路夏季(雨季)断电的主要原因是雷击，国内统计雷击的比例高达60%～80%，配电网因雷击跳闸的比例也达到40%～60%。由于技术和成本的原因，输配电网无法完全避免雷击跳闸事故的发生。因此，跳闸之后的及时修复、减少停电时间是降低损失的关键。事故发生之后，抢维修人员需执行巡线，确定故障类型和故障点。但由于输电线路距离长，穿越地形复杂，并且雷雨天气巡线作业难度高，导致修复时间过长。根据国内油田的统计数据，线路跳闸后的修复时间平均4～6h，其中80%时间用于巡线查找故障点。通过引入闪电定位技术，当供电线路发生跳闸时，对电网SCADA系统中的跳闸时间和故障线路与闪电定位系统中的雷击信息进行匹配，就能够精准地判断跳闸是否由雷电引发，并且确定雷击发生的杆塔位置。以此为依据，指导维修人员执行强送电、紧急修复、事故原因确认等工作，进而大幅减少停电时间。

1．2．2电子电气设备雷击故障

电子电气设备的雷电事故80%以上是因为雷电流脉冲沿市电线路窜入所致。主动防御的重点在于，雷暴临近本场时，及时关停电气系统，或者改由UPS/EPS供电，阻断雷击路径;或关停灾备，以备极端状况下自控系统的及时恢复;或将联锁自保改为手动，以免将雷电流脉冲误识别为装置故障引发停车。

1．3效率损失

在石油石化的安全管理规定中，对雷电天气下的作业做了严格的要求，一旦发现雷电，必须停止油库、油轮作业和危险物品的装卸作业。由于雷电临近量化预测手段的缺失，导致现场人员有时在雷电很远、没有真实危险的状况下，就频繁停工，导致效益损失。实证研究表明:雷雨天气下油库、油轮作业和装卸站的危化品装卸作业的停工，有80%以上属非必要停工。

2功能作用

在储油罐组区域安装雷电预警系统，通过实时测量记录地面上的静电场值与变化率,能够在雷电将至罐区时，提前测雷预警，便于做到提前预防,减少雷击伤亡事故的发生。

2.1可以观察到PLC室、信息机房等敏感的通讯电子场所，采用自动隔离供电系统启动备用UPS电源来确保设备的安全，免遭雷害。

2.2自动检测。通过控制箱输出的网络接口可通过网络与电脑相连，显示静电场变化记录，必要时可实施远程监控。时间上的延误取决于Internet网的传输时间，以及接入网络的Ethernet/ADSL终端设施的质量。

2.3配有监控软件WinstormReseau的中央监控，使操作者可借助于程序手段来判断雷电威胁，从而有足够的超前时间来保护工业设施与警示在风险场合作业的人们。

2.4通过INTERNET网点TCP/IP（或SNMP）传递的数据格式是采用ModicomModBUSTCP协议。

3结论

雷电预警系统在雷电影响石油化工装置保护区0.5h以内，通过预警系统向现场作业人员发出分级预警信息，并采取有效的应急处置措施，有效避免了石油化工装置的雷电事故的发生。同时也减少了由于雷电预警不准确，盲目采取停工停业造成的生产效率损失，影响了企业的经济损失。雷电预警系统的推广应用，不仅对石油化工装置发挥了积极作用，同时也对国家其他行业减少雷电影响起到了借鉴作用。

6参考文献

［1］SY/T6556-2003大型地面常压储罐防火和灭火．

［2］俞小鼎，周小刚，王秀明．雷暴与强对流临近天气预报技术进展［J］．气象学报，2012，70(3):311-337．

［3］姚叶青，袁松，张义军，等．利用闪电定位和雷达资料进行雷电临近预报方法研究［J］．热带气象学报，2011，27(6):905-911．

［4］张长秀，牟善军，刘全桢，等．海南地区新型雷电预警系统预警效率的评估与分析．安全、健康和环境，2019，19(3):7-10．

［5］王克信，主治宇．基于雷电监测预警的加油站防雷预案执行研究［J］．中国安全生产科学技术，2015，15(11):191-196．