石油化工企业防雷技术

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1、石油化工企业 防雷技术中国石油天然气股份有限公司 安全技术研究所第一部分 石油化工和石油化工企业 雷电灾害事故案例雷电是一种大气自然现象，它是联合国减灾十年委员会公布 的对人类威胁最严重的八大自然灾害之一。在科学技术不发达的 古代，雷电被蒙上了神秘的色彩，除了灾难，它留给人类更多的 是迷信和恐惧。直到17世纪中叶，美国科学家富兰克林通过实验 证实了天电（雷电）与地电的同一性，并发明和使用了“避雷针” ，人们才逐步对雷电有了理性和科学的认识。地球上，任何时刻 都会有约2000个地点出现雷暴，平均每天要发生800万次闪电， 每次闪电在微秒级瞬间可释放出55KWh以上能量。据统计，全球平均每年因雷电

2、灾害造成的直接损失超过10亿 美元，死亡人数在3千人以上，这个数据的统计还不包括我国。 我国每年因雷击造成的人员伤亡约有3000人至4000人，财产损失 在50亿到100亿元人民币。一、黄岛油库爆炸事故1、事故经过1989年8月12日9时55分，随着一条刺目的闪电撕破长空，其5号半地 下储油罐内储存的1.6万吨原油燃烧，火焰高达数十米，形成3400余平方米 的大火。黄岛油库火灾造成40名消防战士和5名油库职工牺牲，66名官兵和12 名油库职工受伤，烧毁油罐5座，原油34.6万吨老罐区所有配套设施，造成 直接经济损失3540万元。2、事故原因及分析事故原因是由于该库区遭受对地雷击产生感应火花而引

3、起爆油气。根 据是：(1)8月12日9时55分左右，有6人从不同地点目击，5号油罐起火前，在 该区域有对地雷击。(2)中国科学院空间中心测得，当时该地区曾有过二三次落地雷，最大 一次电流104kA。(3)5号罐的罐体结构及罐顶设施随着使用年限的延长，预制板裂缝和 保护层脱落，使钢筋外露。罐顶部防感应雷屏蔽网连接处均用铁卡压固。 油品取样孔采用九层铁丝网覆盖。5号罐体中钢筋及 金属部件的电气连接 不可靠的地方颇多，均有因感应电压而产生火花放电的可能性。(4)根据电气原理，5060米以外的天空或地面雷 感应，可使电气设施100200毫米的间隙放电。从5号 油罐的金属间隙看，在周围几百米内有对地的雷

4、击时， 只要有几百伏的感应电压就可以产生火花放电。(5)5号油罐自8月12时凌晨2时起到9时55分起火时 ，一直在进油。与此同时，必然向罐顶周围排放同等体 积的油气，使罐外顶部形成一层达到爆炸极限范围的油 气层。此外，根据油气分层原理，罐内大部分空间的油 气虽处于爆炸上限，但由于油气分布不均匀，通气所孔 及罐体裂缝处的油气浓度较低，仍处于爆炸极限范围 。 二、五万立方米浮顶原油罐雷击着火一九八七年八月十一日下午七时四十分左右，某石化 公司五万立方米原油罐 103 # 浮顶原油罐被雷击造成油气着 火。职工及时发现报警，厂立即出动了 8 台消防车进行补救 ，十分钟左右控制住火势。附近文冲造船厂、黄

5、埔港务局以 及广州市消防队先后派出 26 台消防车前来支援，至晚上 9 时 30 分油罐火灾全部扑灭。火灾未发生人身伤亡，未影响 正常生产，油罐设备未遭受损坏。据事故后调查计算，事故 烧掉原油 1.51 吨。三、1999年8月27日凌晨2时许，浦东高桥上海炼油厂 遭雷击，105号浮顶油罐（储油量2万吨）被雷击中起火。由 于厂消防队扑救及时，火势于2时32分扑灭，未造成重大损 失。经检查，油罐防雷装置符合设计规范要求。据分析，起 火原因是油罐密封胶圈渗漏出的油气与空气混合被雷击中引 起燃烧。四、黄陂县石油总公司横店石油储库“713”特大雷击 火灾事故分析 武汉市黄陂县石油总公司横店石油储库199

6、8年7月13日下午4时10分遭 直击雷击，造成库区4号储罐起火爆炸，烧毁0号柴油125t及1000m3柴油罐 一座，造成重大经济损失。火灾发生后，出动消防车42台，参加灭火指挥 及现场工作人员达300余人，经过1小时30分钟的全力抢救，大火于下午5 时40分全部扑灭，保证了库内1万余吨石油的安全。事故原因为：1、由于该段时间武汉及郊县持续高温，连续4天气温高达3839， 持续高温给位于洼地的地槽（地下8m）内的4号储油罐不断加热，同时由 于罐体与地槽壁相隔1m，使大量热量储存在罐体周围，不易散热，这样 使油罐内的0号柴油加热气化。由于该储罐为1000m3，可储存2000t油，但 当时油罐内仅储

7、油211t，罐内存在大的空间，使气化的柴油气体受热膨胀 ，导致油气从呼吸阀外泄。当时由于该地区强对流天气发展，罐顶空气瞬 时受抑制、少流动，这样外泄油气大量集中于油罐顶处，难以散发。4时 10分，当雷击时，使罐体及油气在雷击金属罐体产生的电火花作用下，产 生明火（当时有一名加油司机及一位加油工在50m外，听到一声惊雷后， 首先发现4号罐顶产生明火）。由于明火燃烧后，通过排气阀引着罐内油 气，在罐内燃烧膨胀，内压加大，使仅有2mm厚的罐顶首先爆炸引起大火 。2、从当时的天气情况看，该地区正处于强烈发展的强对流区内， 雷电活动频繁，武汉中心气象台雷达回波已证实，1998年7月13日下午4 时后，每

8、隔10分钟的雷达回波反映十分明显。另外从黄陂县气象站实况观测资料上可看出，该站西南方向的横店 ，从14时48分开始就有雷电由东南向西南发展，15时后雷电正处于横店 地区，当日雷电活动时，黄陂降水量为28.8mm。以上观测事实证明， 当时该油库遭到强烈雷击属实（当日该地区高压线均已打坏）。3、从该库防雷设施的检测结果看：4号罐于1975年建成后，罐底接 地体已大部分腐烂，位于罐体周围的接地体连接方式为猴卡连接，不符 合断接卡要求，由于接地体引下线为8钢筋，连接处接触面小，不利 于雷电流下泄，同时4组地网间连接不良，互相同存在明显电位差，达 不到均压要求。接地电阻值相差最大达3，且有一组地网断接卡

9、上下 电阻值相差较大。4、原4号罐壁厚为4mm，罐顶厚为2m m，按国标石油库设计规 范（GBJ74一84）及其局部修订条文的规定可设置避雷针。该罐避雷 针高7m，为法兰盘连接，但均已锈蚀，且罐顶钢板存在明显腐烂，致 使发生油气外泄。由于避雷针是以罐体作为引下线的，这样罐顶油气外 泄时，正好处在引雷入地的避雷针下，当雷击产生电火花时易引起燃烧 。五、微电子设备雷灾1、1998年6月17日中午，12点15分左右某石化分公 司气体车间球罐区水罐上避雷针和罐装场地分别落雷。 造成球罐操作室仪表多台损坏，办公大楼内的程控交换 机损坏，严重影响生产的正常进行。2、某石化分公司98年10月26日的丙烷车间

10、操作室仪 器仪表雷电损坏事故。3、茂名石化公司97年4月19日的西罐区装车台计算 机控制系统雷电损坏事故。4、2000年长岭炼油厂的DCS控制系统的雷电损坏事 故等。5、2001年某石化分公司有机合成厂雷灾事故，造成 大面积微电子设备损坏。六、加油站雷灾事故1、2000年9月20日，陕西米脂县城区加油中心卸油的油罐车、储油罐 遭雷击，引起爆炸，损失40万元。 2、2000年4月5日，陕西新桥加油站的加油机和计算机被雷电击坏， 损失2万元。 3、2000年7月24日8时前，上海营口路加油站遭雷击，雷电流强度达- 36.0KA，击坏20KA电源避雷器、2个加油泵马达。4、2000年7月25日15:

11、15时，上海纪王加油站遭雷击，雷电流强度达到 -24.1KA，击坏20KA电源避雷器、读卡机线路板等设备。5、1999年8月12日，上海浦东有2个加油站遭雷电侵袭，加油机电脑 损坏。6、2000年7月25日，位于上海周浦镇的公共加油站遭雷击，击坏加油 泵马达。7、2001年月日凌晨时左右，广东省高州市根子镇和丰加油站 遭雷击起火，烧掉汽油、柴油近吨，个容量为吨的储油罐被烧 变形，油库顶烧塌，加油机及一大批附属设施被烧毁。 8、2002年全国上报雷电事故3372起，其中加油站的雷电事故74起，占 雷电事故2.2%，74起加油站雷电事故的直接经济损失168.38万元。雷电事故主要损坏的是：计算机主

12、板、接口板、税控机主板、电视机 、电话机等等。第二部分 石油化工企业防雷技术第一章 雷电基础知识 第一节 雷击一、雷击所谓的雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间 迅猛的放电。雷击形式.ppt二、雷击三种主要形式一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”。二是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电 迅速消失，而地面某些范围由于流散电阻大，以至出现局部高电压；或者由于直击雷放电过程中， 强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次 雷”或称“感应雷”

13、。三是“球形雷”。在雷电频繁的雷雨天，偶然会发现紫色、殷红色、灰红色、蓝色的“火球”。这些 火球有时从天空降落，然后又在空中或沿地面水平方向移动，有时平移有时滚动。这些“火球”一般 直径为十到几十厘米，也有直径超过一米的。“火球”存在的时间从几秒到几分钟，一般为几秒到十 几秒居多。这种“火球”能通过烟囱、开着的窗户、门和其他缝隙进入室内，或者无声地消失，或者 发出丝丝的声音，或者发生剧烈的爆炸。这种“火球”虽然发生的几率很小，但发生的次数也相当多 。人们常把它叫做“球形雷”。第二节第二节 雷电活动及雷击的选择性雷电活动及雷击的选择性一、雷电活动雷电活动从季节来讲以夏季最为活跃，冬季最少；从地区

14、分布来讲是 赤道附近最活跃，随纬度升高而减少，极地最少。二、雷电日一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣的天数称该地区年平均 雷电日。三、雷电活动规律及雷击的选择性1、我国年平均雷电日数按地理环境分布规律2、地质条件3、地形与地物条件4、建筑物结构及其所附属构件条件5、建筑物内外设备的条件6、建筑物易受雷击的部位。第三节第三节 雷电危害方式雷电危害方式一、直击雷危害雷电流热效应、雷电流冲击波效应、雷电流电动力效应二、雷电的二次危害作用静电感应、电磁感应、雷电反击和引入高电位第四节 现代防雷技术一、现代防雷技术的特点：现代防雷技术的理论基础在于：闪电是电流源，防雷 的基本途径就是要提供一条雷电

15、流（包括雷电电磁脉冲辐 射）对地泄放的合理的阻抗路径，而不能让其随机性选择 放电通道，简言之就是要控制雷电能量的泄放与转换。现 代防雷保护的三道防线： 外部保护-将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；内部保护及过电压保护-阻塞沿电源线或数据线、信 号线引入的侵入波危害设备； 过电压保护-限制被保护设备上雷电过电压幅值。 这 三道防线相互配合，各尽其职，缺一不可。 二、 LPZ防雷分区：按电磁兼容的原理把微电子设备系统所在建筑物或构筑物按需要保护 的空间由外到内分为不同的雷电防护区 (LPZ),以确定各LPZ空间的雷击电 磁脉冲的强度及应采取的防护措施。雷电防护区可分为：直击雷非防护区（LPZ OA

16、）：本区内的各类物体完全暴露在外部防 雷装置的保护范围之外，都可能遭到直接雷击；本区内的电磁场未得到任 何屏蔽衰减，属完全暴露的不设防区。 直击雷防护区（LPZ 0B）： 本区内的各类物体处在外部防雷装置保 护范围之内，应不可能遭到大于所选滚球半径雷电流直接雷击；但本区内 的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护区。 第一屏蔽防护区（LPZ1）： 本区内的各物体不可能遭到直接雷击， 流经各类导体的电流比LPZ 0B区进一步减小；且由于建筑物的屏蔽措施 ，本区内的电磁场强度也已得到了初步的衰减。 第二屏蔽防护区（LPZ 2）：为进一步减小所导引的电流或电磁场而 增设的后续防护区。 第三屏蔽防护区（LPZ 3） 需要进一步减小雷击电磁脉冲，以保护敏 感设备的后续防护区 。 将一座内置微电子设备系统的建（构）筑物划分为几个雷电防护区示 意图见图 。三、防雷分区通俗说明： 四、过电压造成建（构）筑物及设备损坏的几个方面：1、雷电 （1）直击雷（2）感应雷（3）雷电波侵入（4）球形雷 2、