油庫防雷技術(shù)的改進(jìn)措施探討

吉樂涵 竺振宇 尤逸超 陽洋

[摘 要]近幾年來，國內(nèi)油庫的數(shù)量隨著我國能源需求迅速增長，油庫庫容也跟隨猛增，例如某些國家石油儲備基地，罐區(qū)面積大、儲油罐數(shù)量多，隨之而來的是其安全問題的保障。據(jù)統(tǒng)計，我國大部分地區(qū)在夏季雷電活動較為頻繁，而油庫的防雷安全措施有著重要的地位。本文介紹了我國儲油罐區(qū)防雷的現(xiàn)狀，提出了幾點在多雷環(huán)境下儲油罐區(qū)的防雷改進(jìn)措施。

[關(guān)鍵詞]防雷;儲油罐區(qū);措施;安全

[中圖分類號]TE88 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 雷電對儲油罐區(qū)的影響

1.1 雷電的性質(zhì)

為了更有力地改進(jìn)防雷措施，首先需要明白雷電本身的性質(zhì)。雷電產(chǎn)生時電壓能夠達(dá)到30萬伏甚至以上，電流也能超過20萬安培，同時也能夠產(chǎn)生巨大沖擊力和熱量，在自然界中是一種能量巨大的現(xiàn)象，并存著極大的危險性。

根據(jù)雷電的不同狀態(tài)，對的物體作用方式也不同，常見的線狀雷通常會直接擊害物體，球形雷是較為罕見的，通常圍繞擊害物體。而雷電的擊中危害大致可以分類成直接雷害與間接雷害兩種。直接的雷害就是雷電直接攻擊暴露在外沒有保護(hù)的物體;感應(yīng)雷害則是通過雷電放電時所產(chǎn)生的電磁脈沖破壞附近的電子設(shè)備或其他精密設(shè)備，同時間接型雷害能夠通過電磁脈沖讓電子設(shè)備內(nèi)部發(fā)生放電，甚至冒出火花。

我國把年平均有雷暴的天數(shù)大于40天的稱作多雷區(qū)，小于等于15天的稱作少雷區(qū)，又由于我國大部分地區(qū)處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雷電活動在6-8月比較頻繁，東南沿海地區(qū)許多城市都被列入了多雷區(qū)，而油庫、輸送管道在人口密集的沿海地區(qū)的分布也甚多，防雷工作顯得尤為重要。

1.2 雷電對于儲油罐區(qū)的影響

油料是一種易燃易爆的危險品，如果儲油罐區(qū)對于防雷問題稍有疏忽就會發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故，威脅到作業(yè)人員甚至周邊群眾的生命安全，同時也會帶來巨大的財產(chǎn)損失。

2 我國儲油罐區(qū)防雷安全措施現(xiàn)狀

2.1 安裝直擊雷預(yù)防設(shè)備

預(yù)防直擊雷的設(shè)備通常是以避雷針或稱接閃器的形式存在的，在生活中我們可以在建筑物或者一些高大樹木頂上看見此種裝置，儲油罐區(qū)亦是如此。避雷針作為用來避雷的裝置，它的原理其實與名稱中的“避”字并不是那么貼切，與其說是避雷針，不如說是“引”雷針。其定義是在需要被保護(hù)的物體或者建筑上安裝一根接收雷電的裝置，連接到埋在地下泄流地網(wǎng)，把雷電引流到地下的，起到保護(hù)物體的作用。原理則是在雷電接近被保護(hù)物體時，避雷針能夠在其頂端產(chǎn)生一個局部電場，從而影響雷電向針放電，避免被保護(hù)物體受到雷擊。

而在油庫中，通常會建設(shè)使用避雷帶或者避雷網(wǎng)。避雷帶是將原本使用鋼線接閃的避雷針用扁平的金屬帶代替，相比較避雷針，它的外觀與建筑結(jié)合性更好，保護(hù)范圍也更大，效果更好。避雷帶通常使用扁鋼制作，厚度大于等于4mm，截面積大于等于48mm?。避雷網(wǎng)與前兩者相比較，它對于建筑物來說并不是一個載外裝置，與建筑物的融合度更高。在建筑物中，暗裝避雷網(wǎng)通常把最上層的屋頂作為引雷的裝置，如果是在一些防水層和隔熱層比較厚的建筑物中，為了保證達(dá)到一定的安全規(guī)范，還需另裝輔助避雷網(wǎng)。

2.2 油庫接地裝置

油庫接地裝置的原理是將雷電產(chǎn)生的電流倒入地下后，有一種稱為SPD的電涌保護(hù)器，能夠有效保護(hù)雷電電磁脈沖與感應(yīng)，通常設(shè)置在低電壓入戶區(qū)域的主配電柜中。有了第一層的保護(hù)，漏電保護(hù)系統(tǒng)作為第二層保護(hù)，它的合理設(shè)置為TN-S制動力系統(tǒng)、三線制照明電路。

對于接地電阻大小來說，在油庫建設(shè)中，設(shè)施設(shè)備不同，其所需的接地電阻也會不同，接地電阻1Ω對儲油罐、出油管線來說是最適合的，如若接地裝置需要整個并聯(lián)連接，則其安全有效接地電阻需要小于等于0.4Ω。在儲油罐區(qū)中，密封金屬油罐、外浮頂油罐一般選擇安裝接地裝置，避雷針不作優(yōu)先選擇;其他油罐則大部分都會選擇安裝避雷針或者避雷網(wǎng)、帶。

3 現(xiàn)有防雷技術(shù)存在的問題及改進(jìn)措施

3.1 針對避雷針的改進(jìn)

老舊式避雷針引雷范圍小，速度慢，考慮將老舊式避雷針更換為UND-ESE提前放電避雷針，其優(yōu)點如下：

（1）在一樣的高度上，UND-ESE提前放電避雷針的保護(hù)范圍會比普通避雷針大;（2）提前放電避雷針上行先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的匯合點遠(yuǎn)離針尖，能夠有效地減小雷電電流的幅值;（3）在相同的環(huán)境條件下，提前放電避雷針的敏感度比普通避雷針高很多，能夠進(jìn)行提前放電，減少反應(yīng)時間，引雷作用顯著，對雷電的非直接擊害如繞擊、側(cè)擊削弱更有效果，準(zhǔn)確性更強，減少了雷電擊中保護(hù)物的幾率;（4）提前放電避雷針的防風(fēng)、抗腐蝕能力強，重量體積小，安裝簡易方便，不需要再另外加裝同軸屏蔽電纜。維護(hù)程序簡單，不需要其他能源消耗;（5）價格合適，性價比高，適合大批采購。除了將避雷針本身的引雷范圍擴(kuò)大外，還可以在儲油罐區(qū)外一定距離外設(shè)置類似于一個防護(hù)屏障的阻雷區(qū)，當(dāng)在雷暴天氣有雷害時，可以將雷擊引離儲油罐，進(jìn)一步地提高罐區(qū)的防雷安全性能。

3.2 針對浮頂油罐的防雷措施改進(jìn)

避雷針雖能將雷電引流，但在事故中，原油儲罐一、二次密封油氣聚積，大量氣體存積在罐內(nèi)，某些浮頂油罐的浮盤在電流接入地下時容易產(chǎn)生火花，從而引起火災(zāi)。針對這一問題，提出以下措施：

3.2.1 改造浮盤密封結(jié)構(gòu)

可以將浮頂油罐的浮盤密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，例如盡量避免帶內(nèi)隔膜形式的不銹鋼板作為密封;設(shè)置油罐無油氣空間密封裝置，例如將外密封膜設(shè)置在下密封在浮頂外邊緣板之間同時與兩端密封接合成為整體密封;二次密封與浮盤做電氣連接。

3.2.2 充氮防雷滅火系統(tǒng)

采用充氮防雷滅火系統(tǒng)，當(dāng)兩層密封之間的油氣濃度達(dá)到一定高度的時候系統(tǒng)自動沖入氮氣稀釋油氣濃度，這樣一來即使有雷擊后有電流通過產(chǎn)生火花，氮氣作為惰性氣體保護(hù)，不會發(fā)生爆炸。但是在沖氮防雷滅火系統(tǒng)中也有著許多的安全隱患，例如檢測可燃?xì)怏w濃度的準(zhǔn)確度較低、氮氣作為不可呼吸氣體對人工休檢的風(fēng)險較大、檢測儀的拆裝校驗破壞密封性等，還需要進(jìn)一步的技術(shù)更新。

3.3 針對接地裝置的改進(jìn)措施

直接接地是原有儲油罐防止直擊雷措施的主要方式，但是直接接地是將接地裝置直接安裝埋在土壤或其他埋地中，腐蝕問題也隨之而來，接地裝置阻值的大小也會跟隨腐蝕變化，影響著防雷系統(tǒng)的安全運行。接地裝置的受損有可能是由于電化學(xué)腐蝕、吸氧腐蝕，在環(huán)境較差、環(huán)境污染比較嚴(yán)重的地方原因主要為吸氧腐蝕。除了腐蝕問題，加之儀表不精準(zhǔn)、環(huán)境等其他影響測量地網(wǎng)接地電阻準(zhǔn)確值的因素，防雷接地裝置存在著較大的安全隱患。改進(jìn)接地裝置，需要先從防腐做起。

3.3.1 選用合適的接地材料

做接地系統(tǒng)之前就地考察當(dāng)?shù)赝寥狼闆r，選用合適的接地材料，粕去再生剛。使用性能優(yōu)良的高效降阻劑，高效降阻劑是一種新型的降阻材料，具有穩(wěn)定的化學(xué)功能、弱堿性、易凝固的保護(hù)接地裝置，一般在電阻率比較大的土地中作為防腐的處理劑，在土壤中既能夠不受土壤環(huán)境本身的腐蝕，也能夠阻防空氣的腐蝕。

3.3.2 陰極保護(hù)法

陰極保護(hù)法的原理是釋放一個外加電流在被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面，使腐蝕發(fā)生的電子停止流失?；蛘咴诮拥亟饘倩蛘吆辖鸩课惶砑雨枠O，通過轉(zhuǎn)移腐蝕對象來保護(hù)接地金屬。值得注意的是在有陰極保護(hù)法的接地中不需要再在接地網(wǎng)中增加降阻劑。

3.3.3 涂刷保護(hù)漆

接地的連接處是腐蝕最為嚴(yán)重的地方，連接處接觸著地內(nèi)和空氣兩種不同的環(huán)境，腐蝕的類型不同，電位也會存在不同，最終會導(dǎo)致連接處出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，一般可以涂刷保護(hù)漆防腐蝕。由于連接處的檢修也比較方便，同時也要定期對其進(jìn)行修理維護(hù)。

3.4 針對人為問題和防雷安全管理方面

首先關(guān)于防雷的重要性和雷電的知識要積極開展講座，強調(diào)油庫防雷的重要性。在開展建設(shè)之前先對當(dāng)?shù)貧夂蜻M(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，收集資料，做出相應(yīng)的防雷措施。對于各項建設(shè)防雷工作，類似于安裝防雷裝置等工作，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定要求。積極鼓勵相關(guān)技術(shù)人員深究防雷技術(shù)改進(jìn)措施，向著更快更好的防雷裝置和技術(shù)方法的推廣普及。

4 結(jié)語

儲油罐區(qū)針對防雷的技術(shù)與措施現(xiàn)今還是有許多不完善的地方，充氮技術(shù)、防腐問題等等，都還有值得深究和上升的空間，防雷的安全設(shè)施和管理還能夠更加完善。隨著我國的能源需求逐漸增大，油庫的規(guī)模增大后，一旦發(fā)生事故，其帶來的后果和損失是不可設(shè)想的，其安全管理至關(guān)重要，防雷作為安全管理中的重要，需要采取科學(xué)有效的方法來完善、鞏固這項工作，才是最高效、最有效的。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王金龍.外浮頂原油儲罐防雷技術(shù)探討[J].安全技術(shù)，2018（11）.

[2] 梁立波.油庫建設(shè)工程與防雷接地關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（08）.

[3] 沈萍，張強，樊超，等.淺談接地裝置的腐蝕機理及防腐措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017（17）.