1、浅谈石化企业防雷措施 摘要：雷电对人类生活和生产活动产生巨大的影响，危险源集中的石油化工企业，其防雷工程的可靠性极为重要。本文针对传统防雷针的不足及改进作了探讨，并重点论述了石化企业的防雷接地和电子信号系统防雷建设中的工作要点。 关键词：雷击；化工企业；防雷工程；接地；电子信号系统 随着现代化建设的高速发展和高科技的广泛应用，雷电构成的威胁日趋严重，尤其是在大型的化工企业中，通常会有塔、钢结构等高耸的设备、构筑物，大量的易爆易燃物品处于爆炸危险环境，严重威胁设备的运行与人员安全。由于化工企业防雷工作的特殊性和复杂性，目前很多化工企业的防雷工程仍有不少隐患，因此，建设科学、合理的防雷工程变得更为
2、重要。 1 直击雷的防护 1.1 有关规定 化工企业防雷和防静电接地检测实施细则中，针对直击雷的防护作了如下规定： (1)相关化工企业的建筑物、技 术工艺装置应有防直击雷装置。 (2)化工企业的工艺装置内露天布置的塔、容器等，当罐壁厚度超过 4mm时，可不设避雷针，但必须设防雷接地。 (3)化工企业的可燃气或液体的钢罐，必须有环型防雷接地，并应符合下列规定： 避雷针 (线 )的保护范围，应包括整个储罐； 装有阻火器的甲、乙类可燃液体的固定顶钢罐，当罐壁厚度 4mm 时，可不设避雷针 (线 )； 丙类液体储罐可不设避雷针 (线 )，但必须设防雷接地； 浮顶金属罐可不装设防直击雷装置，但必须有两根
3、截面积 25mm2 的软铜绞线将浮顶与罐体作电气连接，连接 点不少于 2处； 压力储罐可不设避雷针 (线 )，但必须设防雷接地。 1.2 传统避雷针的不足 直击雷的防护是任何区域的防雷中都不可缺少的。目前直击雷防护的主要手段仍然是避雷针、避雷带等传统方法，其保护半径通常按滚球法确定。避雷针的主要机理是导体引雷、雷电入地，换言之，在雷电场的作用下，由于避雷针尖附近的电场畸变和集中所形成的强电场区中的空气分子因游离而产生的 “ 迎面先导 ” 具有引雷作用而将雷电引下，并通过避雷针及其引下线而疏导至大地。 1.3 对传统避雷针的改进 避雷针系统由 接收器、接地引下线和接地体（接地极）三部分串联组成。
4、避雷针的接收器指避雷针顶端的金属针头，接受器的位置都高于被保护的物体。引下线是避雷针的中间部分，是用来连接雷电接收器和接地体的接地部分，引下线的截面积不但应根据雷电流通过时发热情况计算，使其不会因过热而融化，而且还有足够的机械强度，接地体是整个避雷针最底下的部分。它的作用不仅安全地把雷电流由此引入地中，而且还要进一步使雷电流流入大地时均匀分散，避雷针的工作原理实质就是引雷，利用自身高空的位置，当雷电积云运动到避雷针的上方时，把雷电引上自身发生闪击放电，通过 良好的接地网导入大地分散开去，从而保护周围比其矮小的建筑物或者设备免受雷击。 2 防雷接地系统与接地工程 接地是避雷技术最重要的环节，无论
5、是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。从避雷的角度讲，把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。目前，国际国内防雷理论和工程界比较流行共用接地和等电位连接： （）共用接地就是把同一 建筑物内的许多不同性质的接地装置如防雷地、电气安全接地、交流电源工作地、通信及计算机直流地统统地连接在一起，使之成为一个等电位体； （）等电位连接是把建筑物内及附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋，自来水管、煤气管及其它金属管道、电力系统的零线等用电气连接的
6、方法连接起来（焊接或者可靠的电气连接），使整座建筑物成为一个良好的等电位体。当雷电来袭时，由于建筑物内部及其附近基本上做到等电位，因而不会发生建筑物内部的设备被高电位反击和人员被雷击的事故。由于采用了等电位连接，对建筑物接地电阻的要求可以放宽。 这一点对干旱、沙漠等土壤电阻率高的地区尤为重要，可以明显减少接地系统的成本投入。 在地网设计时，通常应遵循以下原则： （）尽量采用建筑物地基的钢筋和自然金属接地物统一连接地来作为接地网； （）尽量以自然接地物为基础，辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形； （）应采用统一接地网，用一点接地的方式接地。 根据个人施工经验，在防雷接地系统的实施中，不仅
7、仅依靠专门的接地网络，而是充分利用地网中的建筑物、构筑物基础，将其与专门的地网联成一体，对接地电阻的降 低有明显效果，而且没有成本增加，是很理想的一种施工方法。 在地网施工中加强细节管理，对降低地网整体的地阻和提高长期使用效果也有明显作用，以普遍使用的镀锌扁钢、镀锌角钢为材料的地网为例，严格控制接地体搭接的长度、搭接施焊及防腐的质量，地沟开挖的深度满足规范要求、垂直接地体的有效长度达到规范或设计规定的长度，加强水平与垂直接地体的联接、选用良好的降阻剂产品、使用粒度均匀、砂石含量较少的回填土，回填工序施工时降阻剂和回填土较好的包裹接地体，这些细节上的完善都为形成一个良好的接地系统打下了坚实基础。
8、另一方 面，地网与建筑物、设备等的联接点的质量、数量、分布均匀与否都会对整个接地系统发挥作用有影响，这些都需要企业相关管理部门和施工单位加以重视。 3 电子信号系统的防雷技术 在化工装置中，往往会有大量的数据、信号在生产第一线采集，并经过各种传输线缆汇集到机房或控制中心，当有雷暴发生时，整个电子信号系统，特别是机房内的电子设备及传感器等极易遭受雷电的危害，尤其是雷电电磁脉冲造成的损害更为严重，所以信号系统的防雷也是石化企业防雷管理的重要内容。 3.1 有效拦截 信号系统防雷的 第一道防线是拦截直击雷。最经济、最有效的方法仍然是避雷针（避雷带、避雷网）法。尽管避雷针对于电子信息设备有很多负作用，
9、对其应抱趋利避害、积极、稳妥的态度，采取有效的技术措施予以抑制。必要时采用各种经过实践检验的、对雷电流某一物理效应有明显效果的新型避雷针和优化避雷针，以降低雷电流陡度，从而减小二次雷击的感应电压。 3.2 屏蔽 屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。屏蔽的目的，一是限制某一区域内部的电磁能量向外传播，二是防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。 由于电 场、磁场及电磁场的性质不同，因而屏蔽的机理也不同。按屏蔽的要求不同可分别采用屏蔽室（盒、管）的完整屏蔽体，或金属网、波导管及蜂窝结构的非完整屏蔽体。屏蔽一般分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽几种。 静电屏蔽（电场屏蔽）是为了消除和抑制
10、静电电场的干扰。 磁场屏蔽 是为了消除或抑制由磁场耦合引起的干扰。磁场屏蔽又分为低频屏蔽和高频磁屏蔽两种情况。 电磁场屏蔽一般在远离干扰源的空间单纯的电场或磁场是少见的，干扰是以电场、磁场同时存在的高频电磁场辐射的形式发生的。雷电电磁脉 冲在远场条件下可看作平面电磁场传播。因此，应同时考虑电场和磁场的屏蔽。电磁场屏蔽体现在工程实际中，就是对重要的机房采取六面屏蔽，或者把特别敏感的仪器放入特别建造的屏蔽室内，现代建筑很多为钢筋混凝土构造，已经非常接近法拉第笼的结构，因此许多建筑本身就有一定的屏蔽作用。所以，在土建施工中即有意识地将钢筋进行焊接并增加钢筋密度，将为以后建筑物内设备的防雷打下良好的基
11、础。 信号传输电缆的全屏蔽电缆的屏蔽是一项很重要的技术措施，它要求对机房内、外所有架空、埋地的电缆都用金属层屏蔽起来，以防雷电电磁脉冲的 干扰，这称作全屏蔽。当全屏蔽电缆接触或穿过另一金属部分时，还要采用中间接地点。因此，全屏蔽电缆要求多点接地。 3.3 安装电子避雷器 进入室内的网络设备应安装线路避雷器，要求在选用避雷器件时，启动电压应为保护线路信号电压峰值的 1.5 倍，雷电流通量大于等于 0.2kA，特性阻抗为 600 ，工作频率 0 5MHz。 对室外有接收装置并有信号线与室内设备相连接的，应在天线接收装置引入线路与设备之间串入相应型号的避雷器。 以上线路以及设备上安装的信号避雷器应就
12、近做好接地，接地电阻 应小于 4 （个别对接地有特殊要求的要小于 1 ）。而且其接地线不能接在避雷针、避雷带上，应接在专用避雷器接地线上并与地网直接连接。在电源线、信号线上加装保安器（俗称避雷器），雷电电磁脉冲侵袭时，及时把雷电流分流入地从而起到保护作用。选用防雷器件时，要注意其响应时间大小。 3.4 均压 均压也称电位均衡连接（简称等电位连接）。就是把所有导体相互作良好的导电性连接，并与接地系统连通。其中非带电导体直接用导线连接，带电导体通过避雷器连接。其本质是由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线、等电位连 接器（即避雷器、地线隔离器）和所有导体组成一个电位补偿系统。 4 结语 总之，化工企业的防雷工程的建设是一个复杂的系统工程，应重点考虑直击雷的防护、接地效果、电子信号的防雷等方面，同时，还应积极采用可靠的新技术以更有效地消除雷害。只有这样才能保证化工企业的设备正常运行及人员生命安全。 参考文献 刘彦民 薛庆忠 周红翠，石油化工工程设施的防雷 J石油工程建设，2000.05 周明辉 石油化工企业防雷措施的探讨 J城市建设理论研究， 2011.06 注：文章内所有公式及图表请用 PDF 形式查看。
