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 摘要：石油化工企業(ye)的(de)很多原料和產品具(ju)有易(yi)燃易(yi)爆的(de)特點，因此，雷電對石油化工企業(ye)的(de)危(wei)害性(xing)比較大。本文分析(xi)了雷電對石油化工企業(ye)生產危(wei)害的(de)原理和途徑，為科學采取防(fang)雷措(cuo)施提(ti)供參考。

引言

石(shi)油化工(gong)是各(ge)行(xing)各(ge)業(ye)(ye)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)基礎，是工(gong)業(ye)(ye)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)動脈。石(shi)油化工(gong)行(xing)業(ye)(ye)的(de)(de)生產(chan)裝置大都高溫(wen)、高壓連續(xu)生產(chan)，且生產(chan)原料都屬于易(yi)燃易(yi)爆產(chan)品，形成(cheng)了(le)易(yi)遭(zao)雷電危害的(de)(de)生產(chan)環(huan)境。對于石(shi)化行(xing)業(ye)(ye)來說，雷電造(zao)成(cheng)的(de)(de)危害如果不(bu)及時控(kong)制，會造(zao)成(cheng)難以估(gu)計的(de)(de)損(sun)失(shi)，造(zao)成(cheng)工(gong)業(ye)(ye)控(kong)制系統的(de)(de)癱瘓(huan)導致生產(chan)停頓(dun)，其經濟損(sun)失(shi)難以估(gu)量(liang)。本文(wen)就此做出了(le)深入的(de)(de)分析并提出建議(yi)。

1、石油化工企業的組成

罐區及泵區。這是石油化工企(qi)業的(de)常規(gui)組(zu)成部分(fen)，罐(guan)區用來儲存各種生產(chan)原料(liao)及產(chan)品，罐(guan)體之間、罐(guan)體與泵(beng)區之間通(tong)過管道連接。泵(beng)區通(tong)常與罐(guan)區組(zu)合在一起，用于將(jiang)罐(guan)體內(nei)的(de)物(wu)質，用機(ji)泵(beng)將(jiang)罐(guan)內(nei)物(wu)質輸送至生產(chan)場(chang)所，或抽離罐(guan)體進(jin)行(xing)運(yun)輸。

生產裝置區。這是(shi)石油化工企業(ye)的(de)核心組成部分。生(sheng)(sheng)產裝置(zhi)(zhi)的(de)組成比較復雜，不同的(de)工藝流(liu)程，所需要的(de)裝置(zhi)(zhi)千差萬別(bie)。生(sheng)(sheng)產裝置(zhi)(zhi)內發生(sheng)(sheng)著各(ge)種化學(xue)反應或(huo)(huo)物理反應，在這個過(guo)程中，涉及到各(ge)種易(yi)燃(ran)物質，生(sheng)(sheng)產過(guo)程中可能(neng)產生(sheng)(sheng)各(ge)種易(yi)燃(ran)氣體(ti)，或(huo)(huo)者需要排放易(yi)燃(ran)廢氣。

煙囪和火炬。這是化工企業的(de)顯著標(biao)志。煙囪是作為加熱設施的(de)排煙通道，火炬(ju)用(yong)于排放燃燒各(ge)種易燃氣體。通過壓縮機氣柜等(deng)設施，使火炬(ju)的(de)氣壓始終(zhong)比(bi)外界空氣壓力(li)大。

管架。管(guan)架(jia)用(yong)于管(guan)道輸(shu)(shu)送(song)或作為戶外電(dian)纜橋(qiao)架(jia)的安置場所。管(guan)道用(yong)于生產區(qu)和儲存(cun)區(qu)之間的物質輸(shu)(shu)送(song)，電(dian)纜橋(qiao)架(jia)用(yong)于配(pei)電(dian)設施與用(yong)電(dian)設施之間的電(dian)能輸(shu)(shu)送(song)。

生產控制室。控(kong)制(zhi)室用于(yu)對(dui)生產過(guo)程進行控(kong)制(zhi)，內部(bu)存在(zai)大(da)量的微電子(zi)設備(bei)(bei)，用于(yu)控(kong)制(zhi)各個(ge)設備(bei)(bei)的起(qi)動(dong)、停車、工(gong)作狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的監(jian)視(shi)、危險(xian)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)報警以及罐(guan)區內各個(ge)罐(guan)體的液(ye)位、溫度監(jian)視(shi)等。

污水處理廠。石化企業在(zai)生產過程中，一般會產生大量的工業廢水，這些(xie)廢水必須(xu)經(jing)過處理(li)達(da)標后，才能排放。

消防泵房。內部有消防泵等消防設(she)施(shi)。

變配電所。由于(yu)一(yi)些大(da)功率設(she)備(bei)用(yong)電(dian)需要，石化企業一(yi)般(ban)均自設(she)變(bian)電(dian)所，從公(gong)共變(bian)電(dian)站至少引兩路高壓線(xian)，進(jin)入變(bian)電(dian)所。經變(bian)電(dian)所變(bian)壓后，出現給各個區的分配(pei)電(dian)室(shi)，由分配(pei)電(dian)室(shi)出線(xian)至各用(yong)電(dian)設(she)備(bei)。

裝卸車設施。由裝卸(xie)平臺、儲罐、管(guan)道、計量(liang)等設施組成(cheng)。

2、石油化工企業的生產和環境特點

2.1生產裝置大都由金屬制成

石油化工(gong)生產中(zhong)的(de)(de)反應塔、框架、儲(chu)存(cun)罐、儀表、管道、電(dian)纜等(deng)各種設(she)備都是(shi)用金屬(shu)制成。可以說，石油化工(gong)生產中(zhong)的(de)(de)裝備是(shi)由良好的(de)(de)導電(dian)體組成的(de)(de)。

2.2設施高溫高壓、原料易燃易爆

石化生(sheng)(sheng)產裝備中的加熱爐(lu)、空壓機泵房、罐(guan)容器(qi)等裝置(zhi)大都處于(yu)高溫(wen)、高壓連(lian)續生(sheng)(sheng)產中，此(ci)外，石化生(sheng)(sheng)產裝置(zhi)生(sheng)(sheng)產的石油化工(gong)原(yuan)料、半成(cheng)品(pin)、成(cheng)品(pin)以及各種輔(fu)助材料大都屬于(yu)易燃易爆物(wu)質(zhi)，且會傷害人類或破壞環境。

2.3電子設施廣泛應用

現(xian)在的石化(hua)產(chan)業生產(chan)和控制過(guo)程中廣(guang)泛應用(yong)電(dian)(dian)子產(chan)品，例如DCS、UPS、PLC等電(dian)(dian)子產(chan)品已經在石化(hua)企業廣(guang)泛應用(yong)，這使得該行業自動化(hua)程度逐(zhu)步(bu)提高(gao)，對(dui)(dui)勞動力的依賴度下降，增加了(le)(le)工藝的可控性(xing)，但由于(yu)電(dian)(dian)子設備中有大量的集(ji)成電(dian)(dian)路，而集(ji)成電(dian)(dian)路承受靜(jing)電(dian)(dian)壓的能力很(hen)低，對(dui)(dui)防雷提出了(le)(le)更高(gao)的要(yao)求，特別是大規模(mo)集(ji)成塊，容易受雷電(dian)(dian)過(guo)電(dian)(dian)壓的侵害，防雷、防靜(jing)電(dian)(dian)尤其重(zhong)要(yao)。

2.4生產過程高度連續性

石化生(sheng)(sheng)產(chan)是(shi)一個(ge)連續生(sheng)(sheng)產(chan)的過程(cheng)，裝置開(kai)始投料后將不斷地投料，各生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)序緊密相連，一個(ge)工(gong)序或者一臺設備(bei)發生(sheng)(sheng)故障(zhang)，都(dou)會造成裝置的停車甚至發生(sheng)(sheng)重(zhong)大事故。因此，石油化工(gong)企業對危(wei)害的化解能力(li)較(jiao)弱，重(zhong)點在于(yu)防御。

3、雷電對石油化工企業的危害及分析防護

3.1雷電過壓力的傳播分析

直接雷(lei)(lei)擊和感(gan)應雷(lei)(lei)擊是雷(lei)(lei)電危(wei)害(hai)的兩(liang)種主(zhu)要形式，也(ye)是雷(lei)(lei)電對石化企(qi)業主(zhu)要的危(wei)害(hai)方式。直擊雷(lei)(lei)過(guo)電壓(ya)產生的原(yuan)因是由于(yu)地(di)面物(wu)體直接被雷(lei)(lei)擊中，強大的電流經過(guo)該(gai)物(wu)體阻(zu)抗泄入(ru)大地(di)，并在物(wu)體上產生較高的電壓(ya)降。

感(gan)應(ying)過(guo)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)是因(yin)為(wei)雷(lei)云臨近地面(mian)物體(ti)時，在地面(mian)物體(ti)上(shang)(shang)由于靜(jing)電(dian)效應(ying)集(ji)聚大量的(de)(de)(de)電(dian)荷，集(ji)聚在物體(ti)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)電(dian)荷在雷(lei)云上(shang)(shang)的(de)(de)(de)電(dian)荷在雷(lei)云放電(dian)之后被(bei)釋放產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)過(guo)電(dian)壓(ya)。雷(lei)電(dian)點化工設(she)備造(zao)成極大危害(hai)(hai)，使儀表設(she)備或管路被(bei)直接擊中，導(dao)致儀表失靈，進(jin)而對變送器的(de)(de)(de)各種電(dian)子線路板造(zao)成嚴重的(de)(de)(de)損害(hai)(hai)。此外，雷(lei)電(dian)流會流入儀表支架產(chan)生(sheng)強大的(de)(de)(de)感(gan)應(ying)磁場(chang)，從(cong)而對DCS等電(dian)子設(she)備造(zao)成極大的(de)(de)(de)危害(hai)(hai)。

3.2雷電產生的危害效應及其分析

雷電(dian)(dian)過電(dian)(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)(de)危害(hai)效(xiao)應(ying)(ying)主要有機(ji)械(xie)效(xiao)應(ying)(ying)、熱效(xiao)應(ying)(ying)和電(dian)(dian)磁效(xiao)應(ying)(ying)。機(ji)械(xie)效(xiao)應(ying)(ying)是雷電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)磁場(chang)，能夠(gou)產(chan)生(sheng)舉得電(dian)(dian)動(dong)力，會對電(dian)(dian)路設備的(de)(de)支持部分造(zao)成機(ji)械(xie)損壞，且易造(zao)成人員傷害(hai)，熱效(xiao)應(ying)(ying)能夠(gou)產(chan)生(sheng)強(qiang)大電(dian)(dian)流(liu)，其(qi)(qi)熱量能夠(gou)燒毀(hui)設備、熔斷線路、引發爆炸和火(huo)災；雷電(dian)(dian)產(chan)生(sheng)的(de)(de)電(dian)(dian)磁效(xiao)應(ying)(ying)其(qi)(qi)過電(dian)(dian)壓(ya)能夠(gou)擊(ji)穿電(dian)(dian)子器件、電(dian)(dian)氣(qi)絕緣、開關跳(tiao)閘等。

3.2.1直擊雷

直(zhi)擊(ji)雷(lei)(lei)是指接(jie)(jie)閃擊(ji)于(yu)建(jian)(jian)（構）筑、其他物(wu)體、大(da)地或外部(bu)防雷(lei)(lei)裝上(shang)，產(chan)生(sheng)電(dian)效應、熱效應和(he)機械力者。直(zhi)擊(ji)雷(lei)(lei)可能(neng)使建(jian)(jian)筑物(wu)受損、人員傷亡(wang)，也可能(neng)造成設備損壞(huai)而停產(chan)。發(fa)生(sheng)直(zhi)擊(ji)雷(lei)(lei)時，閃電(dian)通道的(de)(de)高溫，可能(neng)引(yin)燃周邊的(de)(de)易燃物(wu)質從而引(yin)起爆炸等事故。防范(fan)直(zhi)擊(ji)雷(lei)(lei)的(de)(de)原則，一是利用接(jie)(jie)閃器(qi)控(kong)制雷(lei)(lei)擊(ji)點，將(jiang)雷(lei)(lei)擊(ji)引(yin)離需要保護的(de)(de)物(wu)體或空間，二(er)是將(jiang)雷(lei)(lei)電(dian)流安全散入大(da)地，在這個(ge)過(guo)程中，要避免對周圍金屬物(wu)或系(xi)統造成反擊(ji)危險，要求要有(you)低(di)的(de)(de)接(jie)(jie)地電(dian)阻，引(yin)下線應短直(zhi)，電(dian)感值要小，以降(jiang)低(di)引(yin)下線及接(jie)(jie)地裝置上(shang)的(de)(de)電(dian)壓。

直擊(ji)雷可對石化企(qi)業(ye)內的所有建（構）筑物造(zao)成危(wei)害，主要(yao)(yao)(yao)表現為擊(ji)毀(hui)、擊(ji)壞建（構）筑物或(huo)設備(bei)。尤其對罐區(qu)、戶外(wai)生產裝置(zhi)區(qu)、裝卸站設施(shi)等危(wei)險(xian)區(qu)域(yu)危(wei)害更大，因為雷電通道的高(gao)溫(wen)可直接(jie)(jie)點(dian)燃或(huo)引爆(bao)這(zhe)(zhe)些區(qu)域(yu)內的危(wei)險(xian)物質，因此在(zai)這(zhe)(zhe)些區(qu)域(yu)，必須(xu)要(yao)(yao)(yao)控制雷擊(ji)點(dian)，將(jiang)雷擊(ji)點(dian)控制在(zai)安(an)全空間。利用金屬(shu)罐體。金屬(shu)裝置(zhi)本身作為接(jie)(jie)閃器時，必須(xu)滿(man)(man)足(zu)相關(guan)防雷規范的要(yao)(yao)(yao)求，當不滿(man)(man)足(zu)要(yao)(yao)(yao)求，應(ying)設接(jie)(jie)閃器保護。

3.2.2閃電效應

靜電感應。由于(yu)(yu)雷雨云(yun)底部帶凈電(dian)(dian)(dian)荷，當雷云(yun)位于(yu)(yu)某一地域時，由于(yu)(yu)靜電(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)作用(yong)，該地域上的(de)(de)金(jin)(jin)屬導體會(hui)感應(ying)出與雷雨云(yun)底部電(dian)(dian)(dian)荷性(xing)質相(xiang)反的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷。當雷云(yun)主(zhu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)時，雷雨云(yun)底部電(dian)(dian)(dian)荷被中(zhong)和掉，金(jin)(jin)屬導體上的(de)(de)感應(ying)電(dian)(dian)(dian)荷失去束(shu)縛，變成可以自由移動的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷，如(ru)果沒有及時就(jiu)近泄入地中(zhong)，就(jiu)會(hui)產生很高的(de)(de)點(dian)位，擊穿與附近金(jin)(jin)屬物(wu)之(zhi)間(jian)的(de)(de)空(kong)(kong)拿起(qi)間(jian)隙(xi)，與附近金(jin)(jin)屬物(wu)火花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)。若(ruo)有可燃物(wu)質充(chong)斥于(yu)(yu)這些空(kong)(kong)間(jian)中(zhong)，火花(hua)可能(neng)引(yin)燃或引(yin)起(qi)爆炸，造成嚴(yan)重后果。

電磁感應。由于閃擊是持(chi)續時間(jian)為(wei)毫(hao)秒或微秒級的脈沖波，在(zai)極短的時間(jian)內，雷(lei)電(dian)流(liu)從零(ling)升至(zhi)幾十甚至(zhi)上(shang)百千安，又在(zai)極短的時間(jian)內，從幾十甚至(zhi)上(shang)百千安降至(zhi)零(ling)，因此雷(lei)電(dian)流(liu)抖度(du)很(hen)大。近環路上(shang)的感應電(dian)壓(ya)是與雷(lei)電(dian)抖度(du)成正比的。

此感應電(dian)壓(ya)可(ke)能因(yin)為(wei)導體(ti)過熱，或因(yin)為(wei)環(huan)路不通暢(chang)而發生(sheng)火(huo)花放電(dian)，若有(you)可(ke)燃(ran)物質充斥于這些空間中(zhong)，火(huo)花可(ke)能引燃(ran)或引起爆炸，造成嚴(yan)重后果。

閃電(dian)(dian)感(gan)(gan)應(ying)(ying)對石(shi)化企業的(de)危害，主要表現(xian)為(wei)對危險(xian)場(chang)所的(de)危害。如，當管(guan)道(dao)因(yin)靜電(dian)(dian)感(gan)(gan)應(ying)(ying)出(chu)(chu)大(da)(da)(da)量電(dian)(dian)荷(he)時(shi)(shi)，若(ruo)管(guan)道(dao)未(wei)接(jie)地或(huo)者接(jie)地電(dian)(dian)阻過大(da)(da)(da)，或(huo)管(guan)道(dao)連接(jie)處過度電(dian)(dian)阻過大(da)(da)(da)，導致靜電(dian)(dian)泄放入地不暢，則(ze)(ze)有(you)(you)可能(neng)(neng)(neng)對附近(jin)物體放電(dian)(dian)，若(ruo)這時(shi)(shi)有(you)(you)可燃(ran)(ran)氣體或(huo)液(ye)體，則(ze)(ze)可能(neng)(neng)(neng)引燃(ran)(ran)這些物質。再如，相鄰管(guan)道(dao)之(zhi)間若(ruo)環(huan)路面(mian)積過大(da)(da)(da)，則(ze)(ze)有(you)(you)可能(neng)(neng)(neng)因(yin)為(wei)電(dian)(dian)磁(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)在(zai)管(guan)道(dao)之(zhi)間感(gan)(gan)應(ying)(ying)出(chu)(chu)過大(da)(da)(da)的(de)電(dian)(dian)壓，此電(dian)(dian)壓可能(neng)(neng)(neng)擊穿管(guan)道(dao)，管(guan)道(dao)內若(ruo)有(you)(you)可燃(ran)(ran)氣體或(huo)液(ye)體，則(ze)(ze)非常危險(xian)。因(yin)此，規(gui)定平行敷(fu)設的(de)管(guan)道(dao)，間距小于(yu)100mm時(shi)(shi)，應(ying)(ying)每隔不大(da)(da)(da)于(yu)30m跨接(jie)一次，以減小感(gan)(gan)應(ying)(ying)環(huan)路面(mian)積，從而減小感(gan)(gan)應(ying)(ying)電(dian)(dian)壓。

3.2.3雷電波侵入

雷(lei)電波侵入實質(zhi)上是(shi)一(yi)種高電壓(ya)的脈沖波，可能由(you)(you)雷(lei)電直接(jie)擊中管(guan)道線路引發，也有可能由(you)(you)于(yu)雷(lei)電感應管(guan)道線路而引發。當(dang)雷(lei)電波沿(yan)(yan)著管(guan)線侵入室內時(shi)，高電壓(ya)可能會對(dui)沿(yan)(yan)線的設備或人員造成反擊。

由于石化企業(ye)的特(te)殊性，廠區內管(guan)(guan)道。電(dian)纜橋(qiao)架等(deng)分布眾多，且大多數為架空敷設，這(zhe)些(xie)(xie)管(guan)(guan)道線(xian)(xian)路(lu)很多都通(tong)入(ru)(ru)室(shi)內，若閃電(dian)直(zhi)接(jie)擊(ji)中這(zhe)些(xie)(xie)管(guan)(guan)道線(xian)(xian)路(lu)或者雷(lei)電(dian)在這(zhe)些(xie)(xie)管(guan)(guan)道線(xian)(xian)路(lu)上感應出過電(dian)壓(ya)，則(ze)過電(dian)壓(ya)就將沿(yan)著這(zhe)些(xie)(xie)管(guan)(guan)線(xian)(xian)侵入(ru)(ru)建筑內，造成與這(zhe)些(xie)(xie)管(guan)(guan)線(xian)(xian)連接(jie)的設備損(sun)壞(huai)，或人員解(jie)除這(zhe)些(xie)(xie)管(guan)(guan)線(xian)(xian)，因觸(chu)電(dian)壓(ya)而(er)傷亡。若在管(guan)(guan)線(xian)(xian)入(ru)(ru)戶前(qian)接(jie)地（帶(dai)電(dian)導體通(tong)過SPD間接(jie)接(jie)地）則(ze)能明顯降低侵入(ru)(ru)室(shi)內的脈沖(chong)電(dian)壓(ya)，從而(er)降低危(wei)險(xian)。

4、結語

石油(you)化(hua)工企(qi)業(ye)(ye)由于自身的特殊性，極易(yi)造(zao)成雷(lei)電災(zai)害，目前(qian)石化(hua)企(qi)業(ye)(ye)的防雷(lei)工作(zuo)中還存在(zai)很多(duo)問題，應該加強企(qi)業(ye)(ye)的安全管(guan)理(li)和防雷(lei)技術的開發，使(shi)得防護(hu)體系更加規范化(hua)、科學化(hua)，從而使(shi)得雷(lei)電對石化(hua)企(qi)業(ye)(ye)的危害降到最低。

  簡介：許獻(xian)忠

（作者(zhe)單位：青海省格爾木市氣象局）

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