石化行業(yè)雷電及防雷保護(hù)

1、雷電及防雷保護(hù) 2010-10-221內(nèi)容提要 遵循標(biāo)準(zhǔn)1.0 概述2.0 雷電及雷電事故概述3.0 雷電防護(hù)區(qū)劃分4.0 石化 防雷體系5.0 石化系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)：6.0 石化系統(tǒng)SPD的設(shè)置7.0 雷電事故剖析：8.0 結(jié)束語2遵循標(biāo)準(zhǔn)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB5005892建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB5005794（2000版）石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范GB500742002汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范GB50156200231.0 概述雷電是一種常見的自然現(xiàn)象。當(dāng)自然界發(fā)生雷電時(shí)，它會產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃光，并伴有霹靂的轟鳴聲。由云層向大地發(fā)生的雷擊，叫落地雷，它會擊毀房屋，殺傷人畜，擊壞設(shè)備

2、，造成雷擊事故。42.0雷電及雷電事故概述雷電放電的特點(diǎn)是：放電電壓高（500KV以上），電流幅值大（10330KA），波幅變化快，波過程時(shí)間短（20400S左右，雷電波的頻率寬，頻率可達(dá)到50100KHZ。）雷電放電的規(guī)律是：當(dāng)主放電形成以后，往往會發(fā)生重復(fù)雷擊放電，一般重復(fù)雷擊放電23次，有少數(shù)雷擊可高達(dá)3040次。我國最多記錄到重復(fù)放電42次。 52.1雷電事故形成的特征 雷電事故的形成，概括起來不外乎雷電的熱效應(yīng)、電效應(yīng)、機(jī)械力效應(yīng)。 62.2 雷電效應(yīng)的危害雷電熱效應(yīng)的危害：雷電的電效應(yīng)的危害：雷電機(jī)械力效應(yīng)的危害：72.2.1雷電熱效應(yīng)的危害：當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，由于電能向熱能的轉(zhuǎn)換，雷

3、擊通導(dǎo)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧放電，使金屬溶化或飛濺，引燃周圍的易燃物質(zhì)（油氣與空氣的混合物，易燃粉塵，易燃纖維），引起爆炸火災(zāi)事故。 82.2.2 雷電的電效應(yīng)的危害1：當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，由于強(qiáng)大雷電流的瞬時(shí)變化，電磁場的瞬間變化，（又稱電磁脈沖），會在附近的導(dǎo)體上（電線、電纜及其金屬導(dǎo)體），產(chǎn)生感應(yīng)電勢（電壓或電流），此電勢或電流超過其設(shè)備所承受的量，設(shè)備就會損壞。電勢、電流、電磁脈沖會使信息系統(tǒng)設(shè)備受到干擾，輕者使其不能正常工作，重者會造成永久性損壞， 92.2.2 雷電的電效應(yīng)的危害2：由于靜電感應(yīng)的作用，會在大地的物體上（電線、電纜及金屬導(dǎo)體），感應(yīng)與雷云電荷相反的異性靜電荷，隨著雷擊的發(fā)生，雷

4、云電荷迅速消失，大地導(dǎo)體上的靜電荷就變?yōu)樽杂呻姾?，形成電勢（電壓）和電流波，又稱靜電感應(yīng)雷電，或電流超過設(shè)備所能承受的量，設(shè)備也會損壞，跟隨而來的電勢、電流或電磁脈沖也會使信息系統(tǒng)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)受到干擾，輕者也會使其不能正常工作，重者會造成永久性損壞。 102.2.3 雷電機(jī)械力效應(yīng)的危害：當(dāng)雷電擊于建筑物或構(gòu)筑物上，會在通道及雷擊點(diǎn)迅速加熱空氣和水蒸氣，引起迅速膨脹而產(chǎn)生爆破聲，把細(xì)長物體打彎折斷，把建筑物覆蓋層打裂飛濺，甚至倒塌、破壞。 113.0 石化裝置雷電防護(hù)區(qū)劃分 雷電防護(hù)區(qū)按下圖規(guī)定劃分：123.1 雷電防護(hù)區(qū)劃分規(guī)定1直擊雷非防護(hù)區(qū)（LPZoA）：本區(qū)所有物體及建筑物完全暴露在外部

5、分雷裝置的保護(hù)范圍之外，可能會遭受直接雷擊且雷擊電磁場均未得到任何屏蔽或衰減。直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZoB）：本區(qū)內(nèi)的各類物體勻處在外部防雷裝置的保護(hù)范圍之內(nèi)，不可能遭受到大于所選定滾球半徑相對應(yīng)的雷電流的直接雷擊，但本區(qū)內(nèi)雷擊電磁場未得到任何屏蔽，屬充分暴露在直擊133.0雷電防護(hù)區(qū)劃分規(guī)定2第一屏蔽（防護(hù)區(qū)（LPZ1）：本區(qū)內(nèi)的各種物體不可能遭受直接雷擊。流經(jīng)各類導(dǎo)體的雷電流已經(jīng)分流，比（LPZoB）區(qū)減少，且由于建筑物有屏蔽措施，本區(qū)內(nèi)的雷擊電磁場得到初步的衰減。第二、三屏蔽防護(hù)區(qū)（LPZ2、LPZ3）：為進(jìn)一步減小雷擊電流及電磁場強(qiáng)度而引入的后續(xù)防護(hù)區(qū)，一般指建筑物內(nèi)專設(shè)的屏蔽室或設(shè)備屏蔽

6、的外殼等。144.0 石化 防雷體系外部防雷體系：截閃； 引下線分流； 均壓（等電位連接） 接地。 內(nèi)部防雷體系：電磁封鎖（屏蔽）； 合理布線； 安裝SPD(電涌保護(hù)器154.1 接閃：用高架接地金屬導(dǎo)體，如避雷針、避雷帶（網(wǎng)）、建筑物金屬桅桿、金屬塔架等，安裝于建筑物頂面及旁邊，使被保護(hù)建構(gòu)筑物免受直接雷擊的破壞。用對雷電自身有防護(hù)能力的罐、塔去攔截雷閃。接閃器會攔截雷電放電，因此接閃器必須具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度及電氣導(dǎo)電性能，同時(shí)必須安裝有一條或多條從接閃器到大地的低阻抗路徑。使接閃雷擊電流順利泄入大地。164.2 分流：接閃器將雷擊攔截（接閃）后，將接閃到的雷電流分多路引導(dǎo)泄入大地，使每條支

7、路的雷電流對附近導(dǎo)體或電線、電纜上的感應(yīng)電勢或電流減少。174.3 均壓：（等電位連接）將附近相鄰的金屬導(dǎo)體，用導(dǎo)電體相互連接并接地，使其上的電勢（電壓）均衡相等，防止相互產(chǎn)生雷電反擊火花，防止維護(hù)操作人員接觸相鄰導(dǎo)體產(chǎn)生電擊，保護(hù)人身及設(shè)備安全。184.4 接地：接地是防雷保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。它包括接地極、接地極互相之間的連線，接地帶及各接地設(shè)備的接地引線等，從防雷及安全考慮，接地系統(tǒng)的接地電阻越低越好，但過低的接地電阻要消耗大量的人力、財(cái)力。因此通常是在滿足跨步電壓，接觸電勢的情況下，達(dá)到國家用防雷規(guī)范規(guī)定的數(shù)值就可以了。一般地段要求接地電阻值不大于10， 194.5 電磁封鎖：為防止從交流供

8、電線路及信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸線路上傳輸過來的電涌，損壞設(shè)備并危及人員安全，對外部傳輸線及線纜，應(yīng)使用封閉金屬線槽或穿金屬管道敷設(shè)，并對金屬線槽,穿線金屬管道進(jìn)行可靠適度的多點(diǎn)接地，以最大限度的減少感應(yīng)雷擊所產(chǎn)生的電涌破壞設(shè)備事故。204.6 合理布線：當(dāng)接閃的雷電流沿分流引下線泄入大地的過程中，由于電磁的耦合作用，會在附近的導(dǎo)體（電線、電纜）上感應(yīng)出電勢（電壓）或電流，簡稱電涌。此電涌的數(shù)值與距引下線的距離平方成反比關(guān)系，為了減電線電纜上的電涌，在布置電源線、信號線時(shí)，要盡量遠(yuǎn)離防雷引下線， 214.7 安裝SPD(電涌保護(hù)器)：盡管我們采取了以上六項(xiàng)措施，在供電線路上，信息系統(tǒng)傳輸線上，仍會發(fā)生

9、電涌擊壞設(shè)備的事件，為了保護(hù)供電及信息系統(tǒng)設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備所處的建筑物內(nèi)，在所有連線的進(jìn)線端、設(shè)備附近、防雷區(qū)界面處等適當(dāng)位置安裝電涌防護(hù)裝置225.0石化系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)： 隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，大型石化企業(yè)不斷涌現(xiàn)，為保護(hù)石化企業(yè)連續(xù)平穩(wěn)安全的運(yùn)行，信息系統(tǒng)廣泛的用于石化企業(yè)的監(jiān)控與管理中。如自動監(jiān)控壓力、流量、溫度、工業(yè)電視監(jiān)控、自動火災(zāi)報(bào)警等應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，跟隨而來的是雷擊事故時(shí)有發(fā)生，成為影響石化企業(yè)連續(xù)、平穩(wěn)安全運(yùn)行的最大障礙。 235.1 石化系統(tǒng)的環(huán)境特征：石化生產(chǎn)裝置的環(huán)境特征： 石化生產(chǎn)裝置大都是高溫、高壓連續(xù)生產(chǎn)的裝置 石化生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的原料和成品大都屬于易燃易

10、爆物質(zhì)， 石化生產(chǎn)裝置建構(gòu)筑物:大都由塔、罐容器、加熱爐、空壓機(jī)泵房、生產(chǎn)裝置機(jī)泵及眾多的金屬管道將其相互連接組成。具有高溫、高壓連續(xù)生產(chǎn)的性質(zhì)， 245.2 防爆區(qū)域劃分分區(qū)定義根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域級別是根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間來劃分的：0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性混合物氣體的環(huán)境。I區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境。II區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。 255.3石化生產(chǎn)裝置防爆級別石化生產(chǎn)裝置生產(chǎn)的原料和成品大都屬于易燃易爆物質(zhì)

11、，裝置區(qū)絕大部分是級爆炸危險(xiǎn)區(qū)，少數(shù)屬0級、級爆炸危險(xiǎn)區(qū)。在爆炸危險(xiǎn)區(qū)安裝使用的儀器、儀表、電氣設(shè)備都應(yīng)該采用與爆炸氣體相適合，與爆炸危險(xiǎn)區(qū)相對應(yīng)的防爆型產(chǎn)品，才能確保安全。265.4石化信息系統(tǒng)設(shè)備的弱點(diǎn)A.集成電路的間隔。集成電路內(nèi)部絕大部分元器件的間隔很小。很小的過電壓都會造成反擊閃絡(luò)。 B.信息系統(tǒng)工作電壓一般較低:由于石化信息系統(tǒng)要求具有長期穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，為了降低電能消耗，信息系統(tǒng)工作電壓一般都限得較低，一般是3伏、5伏、12伏等。任何超出工作電壓的沖擊（如雷電過電壓），都有可能導(dǎo)致信息系統(tǒng)誤動作或永久性破壞。275.5電涌對石化信息系統(tǒng)設(shè)備的不良影響。A.干擾效應(yīng): B.提前老化

12、效應(yīng)： C.毀壞效應(yīng)：在強(qiáng)大電涌的沖擊下，可導(dǎo)致信息系統(tǒng)設(shè)備即時(shí)失效。仔細(xì)觀察,均可看見電路板燒焦，電器元件溶化等現(xiàn)象。這種毀壞有時(shí)產(chǎn)生非常之快，使電源穩(wěn)壓系統(tǒng)來不及反應(yīng)。 285.6 沖擊電涌的來源：電涌是指電路中突然出現(xiàn)的瞬間過電壓或過電流現(xiàn)象。它產(chǎn)生于雷擊電磁脈沖、雷電產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、供電電壓波動（公用電網(wǎng)較大負(fù)荷的投切）、靜電放電、電源開關(guān)的通或斷等而引起的電壓或電流的急劇變化、電磁場的干擾等，都會在導(dǎo)體（電纜、電線、信息系統(tǒng)傳輸線上）都會產(chǎn)生電涌。296.0 石化系統(tǒng)SPD的設(shè)置石化生產(chǎn)裝置供配電系統(tǒng)的電源端石油庫供配電系統(tǒng)的電源端儀表系統(tǒng)供電電源UPS電源端306.1供配電電源的S

13、PD1）石化生產(chǎn)裝置 石化生產(chǎn)裝置的供配電電源，大多采用6（10）kV電纜供配電，電源由總配電間的兩段母線引來。6（10）kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式多數(shù)采用經(jīng)消弧線圈接地、少數(shù)經(jīng)高阻接地或經(jīng)低阻接地等。因此SPD接線圖見下圖：31生產(chǎn)裝置典型供電系統(tǒng)圖326.2石化生產(chǎn)裝置供電系統(tǒng)圖中SPD的選擇1說明；A、 石化生產(chǎn)裝置電源由工廠總變電所各段母線提供雙電源。一般在總變電所高壓母線上裝設(shè)有SPD1?？傋冸娝礁魃a(chǎn)裝配電間大都鎧裝電纜配線，鎧裝電纜兩端都接地，在生產(chǎn)裝置變電所高低壓母線上都應(yīng)分別裝設(shè)SPD2、SPD3。B、 SPD選型：SPD1、SPD2選Y5CS-7.6/22（Y5CS-12.7

14、/36） 8/20s標(biāo)準(zhǔn)放電電流 5kA SPD3 選VAL-MS/3 8/20s 標(biāo)準(zhǔn)放電電流20kA Up2.5kV336.2石化生產(chǎn)裝置供電系統(tǒng)圖中SPD的選擇2C、 SPD1、SPD2接相線-地線（L-G）。SPD3接線由變壓器與低壓配電柜的距離決定。石化生產(chǎn)裝置一般距離較小，采用相線-地線（L-G）就可以了。選限壓型SPD，不用開關(guān)型SPD。注意UC值的選擇。346.3儀表系統(tǒng)供電電源的SPD選擇石化生產(chǎn)裝置的儀表系統(tǒng)供電電源，一般由生產(chǎn)裝置的低壓母線提供電源，經(jīng)UPS（不間斷供電電源）給電子系統(tǒng)供電，因此SPD由電氣專業(yè)在輸入側(cè)裝SPD。無UPS的場合也由電氣專業(yè)在配電柜輸入側(cè)裝S

15、PD。當(dāng)電氣配電柜經(jīng)室外到儀表控制室時(shí)，由儀表專業(yè)在配電柜輸入側(cè)裝SPD。保護(hù)水平VP1.5KV357.0 雷電事故剖析1：1 貴州省遵義某石油庫3000米3覆土隱蔽罐, 由于雷擊引起反擊,造成位于罐頂上部鋼質(zhì)操作室內(nèi)的油氣爆炸著火.2山西太原某加油站雷電事故:某雷雨天,突然一生爆炸聲,罐室蓋板跳起又落下,油罐接地處火苗燃燒.3.四川航空部某廠油庫,輸油管線進(jìn)泵房未接地,每次外部打雷,管線法蘭連接處都有火花發(fā)生.367.0 雷電事故剖析2：4 黃島油庫特大雷擊火災(zāi)事故分析: 黃島油庫五號罐為石砌非金屬距形48X72m2半地下油罐,事故發(fā)生時(shí),油罐正以每小時(shí)1500t的速率進(jìn)油,1989-8-1

16、2,為雷雨天, 上午8時(shí)一聲巨響,五號罐爆炸起火.377.0 雷電事故剖析3：5 儀征輸油站06年8月7日該站16原油罐雷擊著火情況分析 油氣與空氣混合物存在:事故發(fā)生時(shí)16罐是以2000立方米小時(shí)的速度出油，浮盤緩慢下降，罐體內(nèi)壁上不可避免地會懸掛少量原油，其揮發(fā)出的輕組分與空氣形成爆炸性混合物。若油罐密封不嚴(yán)密，存在泄漏現(xiàn)象， 雷擊火花存在 387.0 雷電事故剖析4：6 石家莊煉油廠氫壓機(jī)廠房雷電損害 約2003年氫壓機(jī)廠房曾四次因雷擊造成停產(chǎn).2004年加裝法國提前放電避雷針后,事故仍未避免.增加合理布線及電磁屏蔽措施后,改善.397.0 雷電事故剖析5： 廣東省的廣州石化煉油廠油罐區(qū)防雷及接 地改造后,減少了雷害:1. 拆除罐頂避雷針及拆除儲罐區(qū)消雷塔2. 對浮頂油罐進(jìn)行良好的電氣聯(lián)接。3. 對 原油罐的儀表如:油罐液位系統(tǒng)，溫度傳感系統(tǒng)，脫水控制系統(tǒng)，工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)等單元增加SPD保護(hù)4. 接地系統(tǒng)改造：罐區(qū)、末站中心控制室及油泵房等連成公用接地網(wǎng)系統(tǒng)。407.0 雷電事故剖析6：7 神華煤液化現(xiàn)場火災(zāi)系統(tǒng)雷擊事故： 神華煤液化工程于2008年6月10日、2008年8月8日先后發(fā)生火災(zāi)報(bào)警設(shè)備遭雷擊大面積損壞事故（同時(shí)也有部分電視機(jī)、網(wǎng)絡(luò)辦公設(shè)備計(jì)算機(jī)等損壞）。兩次事故共計(jì)造成7塊200型及3