防雷防静电技术措施

　　一、防雷的技术措施

　　根据雷电的不同形状，雷电大致可分为片状、线状和球状三种形式。片状雷电是在云间发生，对人们影响不大；线状雷电就是比较常见的闪电落雷现象；球状雷则是一种特殊雷电现象，简称“球雷”。“球雷”是一种紫色或红色的发光球体，直径从几毫米到几十米，存在的时间一般为3～5 s。球雷通常是沿着地面滚动或在空气中飘行，还会通过缝隙进入室内。“球雷”碰到建筑物便可发生爆炸，并往往引起燃烧。

　　在线状雷中直接对建筑物或其他物体放电产生破坏性的热效应和机械效应的雷电叫做直击雷；若是落雷处邻近物体因受静电感应或电磁感应产生高电位引起放电，叫做感应雷；再一种是落雷时沿架空线和金属管道引起的高电位，称为雷电波。

　　1、雷电的危害及其火灾危险性

　　（1）电效应

　　雷电放电时，能产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，足以烧毁电力系统的发电机、变压器等电气设备和线路，引起绝 缘击穿而发生短路，导致可燃、易燃、易爆物品着火和爆炸。

　　（2）热效应

　　当几十至上千安的强大雷电流通过导体时，在极短的时间内将转换成大量的热能。雷击点的发热能量可熔化50～200 mm3的钢，故在雷电通道中产生的高温，往往会酿成火灾。例如，某炼油厂一个容积为1 500 m2的钢筋混凝土地下式原油储罐，遭雷击后爆炸起火，罐顶全部爆毁（直径48 m），内支撑大部倒塌，经济损失26万元。

　　（3）机械效应

　　由于雷电的热效应，还将使雷电通道中木材纤维缝隙和其他结构中间缝隙里的空气剧烈膨胀，同时使水分及其他物质分解为气体，因而，在被雷击物体内部出现强大的机械压力，致使被击物体遭受严重破坏或造成爆炸。

　　以上三种效应是直接雷击所造成的，这种直接雷击所产生的电、热、机械的破坏作用都很大。

　　（4）静电感应

　　当金属物处于雷云和大地电场中时，金属物上会感应出大量的电荷。雷云放电后，云与大地间的电场虽然消失，但金属物上所感生积聚的电荷却来不及立即逸散，因而产生很高的对地电压。这种对地电压，称为静电感应电压，往往高达数万伏，可击穿数十厘米的空气间隙，发生火花放电。因此，对于存放可燃物品及易燃、易爆物品的仓库仍是很危险的。

　　（5）电磁感应

　　雷电具有很高的电压和很大的电流，同时又是在极短暂的时间内发生的。因此在它周围的空间里，将产生强大的交变电磁场。不仅会使处在这一电磁场中导体感应出较大的电动势，并且还会在构成闭合回路的金属物上（如露天堆垛物捆扎用的铁皮、铁丝等）产生感应电流。如果这时回路上有的地方接触电阻较大，就会局部发热或发生火花放电。这对于存放易燃、易爆物品的建筑物以及易燃、可燃材料的露天堆场也是非常危险的。

　　（6）雷电波侵入

　　雷击在架空线路、金属管道上会产生冲击电压，使雷电波沿线路或管道迅速传播。若侵入建筑物内，可造成配电装置和电气线路绝缘层击穿产生短路，或使建筑物内的易燃、易爆物品燃烧和爆炸。

　　（7）防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用

　　当防雷装置接受雷击时，在接闪器、引下线和接地体上都具有很高的电压。如果防雷装置与建筑物内、外的电气设备、电气线路或其他金属管道相距很近，它们之间就会产生放电，这种现象称为反击。反击可能引起电气设备绝缘损坏，金属管道烧穿，甚至造成易燃易爆物品着火和爆炸。

　　2、需做防雷保护的建、构筑物

　　按照国家防雷规范，公共场所需要做防雷保护的建筑属于第一、二类民用建筑防雷保护对象。第一类防雷建筑物主要是具有重大政治意义的建筑物，如大型会堂、国家的重要机关、展览馆、大型宾馆、大型体育馆、大型火车站、博物馆等建筑物。第二类防雷建筑物主要是其他重要或人员密集的公共建筑，如大型商场、市场、影剧院，历史上雷害事故较多的地区的较重要建筑物和构筑物以及高度在15m以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物和构筑物。第一、二类民用建筑物和构筑物应有防直击雷和防雷电波侵人的措施。

　　凡在工业建、构筑物中制造、使用或贮存大量爆炸物质，或在正常情况下能形成爆炸性混合物，在电火花作用下会引起爆炸，从而造成巨大破坏和人身伤亡的，或者有上述特征，但不致引起巨大破坏或人身伤亡，或只当发生事故时才能造成巨大破坏和人身伤亡事故的建筑物属于第一、二类防雷保护对象。除了第一、二类外，其余为第三类需要防雷保护的工业建、构筑物。

　　第一、二类工业建、构筑物应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施；第三类工业建、构筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。

　　3、防雷保护装置

　　（1）直击雷的防护

　　防直击雷的保护装置，是由接闪器、引下线和接地装置组成的。

　　接闪器是指避雷针、避雷线、避雷带、避雷网的直接接受雷电的部分，以及用作接闪的金属屋顶、金属构件等。避雷针是指使用最广的一种接闪器，它是用圆钢或焊接钢管制成；避雷网和避雷带宜用圆钢或扁钢制作；避雷线一般采用镀锌绞线。避雷网或避雷带应沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷击的部位敷设。

　　引下线是接闪器与接地装置连接用的金属导体，一般采用圆钢，或采用扁钢。第一类建筑物防雷引下线不少于两根。

　　接地装置包括接地线和接地体。接地装置可采用垂直埋设的角钢、钢管、圆钢和水平埋设的扁钢、圆钢等。

　　避雷装置的作用就是当接闪器接受电流后，经过引下线将电流导人接地装置进而安全地进人大地，保证建筑物内设备和人身的安全。至于选择何种防雷措施，则应根据所保护对象的重要性、当地雷电活动情况进行比较确定。一般来说，避雷针主要作为露天变电设备、建筑物和构筑物等的保护；避雷线主要作为电力线路的保护；避雷网或避雷带主要作为建筑物的保护。

　　（2）感应雷击的防护

　　防感应雷主要是对工业建、构筑物而采取的，因为这类建、构筑物中有很多的金属管道和构件等，雷击放电时，导体上会发生静电感应和电磁感应，金属部件之间产生电火花或电弧放电，易引燃爆炸物和爆炸性?昆合气体造成火灾。第一类工业建、构筑物为防静电感应要将其内部的所有金属物和突出屋面的金属物连接，并接在接地装置上。为防电磁感应，平行或交叉敷设的管道、构件、电缆外皮等净距小于100 mm时，以及金属物的连接处，如管道法兰等，应每隔20～30m，用金属导线跨接后接地。接地装置可与电气接地装置共用。金属屋面应妥善接地；钢筋混凝土屋顶，其钢筋应成闭合回路并接地；非金属屋面，应在屋面上明装边长6～10m网格的避雷网并接地。每隔18～24 m做一引下线接地，接地点不少于两处。第二类工业建、构筑物内所有金属体（设备、管道、构件、钢窗等）都应接地。接地干线与防直击雷接地装置连接点不少于两处。

　　（3）雷电波侵入的防护

　　为防止直击雷或感应雷的高压冲击波沿架空线路或金属管道侵入建筑物内，应将架空引入线在人户处加装避雷器（管形或蝶阀型），并将电缆外皮、绝缘子铁脚等金属部分连在一起接地；对进出建筑物的架空金属管道，在建筑物进出处就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独立接地。

　　避雷器是防止雷电过电压侵袭配电和其他电气设备的保护装置。避雷器安装在被保护设备的引入端，其上端接在架空输电线路上，下端接地。平时避雷器对地保持绝缘状态，不影响系统的正常运行；当线路受雷击时，避雷器间隙被击穿，将雷电引入大地。这时能够进入被保护设备的电压，仅为雷电波通过避雷器及其引线和接地装置产生的所谓“残压”。雷电流通过以后，避雷器又恢复绝缘状态，系统则仍可正常运行。

　　（4）其他防雷措施

　　不装设防直击雷装置的建、构筑物，为防雷电波沿低压架空线侵入，在入户处或接户杆上应将绝缘子铁脚接到电气设备接地装置上，如无此装置时可增设接地装置，冲击接地电阻不宜大于30Ω。

　　严禁在独立避雷针、避雷线支柱上悬挂低压架空线、广播线及通讯线等。

　　在建、构筑物上接近接闪器的固定照明、彩灯、信号的线路，应防雷电波侵入。一般线路宜穿钢管并装避雷器或留出空气间隙，在接近接闪器一端，还应将钢管和防雷装置相连。

　　为防雷电波沿室外天线侵入，可在天线进户处装设2mm的放电间隙，并接地；或在进户处装接地刀闸，雷雨时将天线直接接地。

球雷较多的地区，应加装防球雷的措施。其做法是：雷雨时关闭门窗，并在门窗上安装金属纱网，且有良好接地；烟囱或通风管道上口及孔洞，可装设网眼不大于4 cm2的金属网，并接到防雷系统上。

　　二、防静电的技术措施

　　人们对电的认识最早是从静电开始的。人们发现两种性质不同的物质相互摩擦后，就具有了某种吸引力，例如，用毛皮摩擦琥珀后能吸引纸屑，这便是静电作用。人们穿着化纤服装，夜晚在黑暗处脱下时，会发出闪闪的小火花，并伴有轻微的“啪啪”声，这是经常可见的静电放电现象。

　　1、静电的产生及其危害

　　静电是由于物体的摩擦而产生的。两种物体紧密接触时，一物体把电子传给另一物体，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。因此，两种物体接触后再分离时两物体上就分别带有电荷，即产生了静电。一般情况下，越是电阻率大的非导体越容易带电。如果电阻率小的，即使产生了静电，也会因及时向大地泄漏而消失掉，所以物体不会带电。容易产生静电的物质主要是些绝缘体，其电阻率大致是106～1016Ω.cm。按照物质得失电子的难易程度，亦即按照物质相互摩擦时带电极性的顺序，可以排成如下两种典型的静电序列：

　　+玻璃～头发～尼龙～羊毛～人造纤维～绸～醋酸人造丝～纸纤维和滤纸～黑橡胶～维尼纶～聚酯纤维～电石～聚乙烯～可耐尼龙～赛璐珞～玻璃纸～氯乙烯～聚四氟乙烯－。

　　+石棉～玻璃～云母～羊毛～铅～镉～锌～铝～铬～铁～铜～镍～银～金～铂－。

　　同一序列中，列在前面的物质与后面的物质相互摩擦时，前者带正电，后面的带负电。

除不同的物质由于摩擦产生静电外，由于撕裂、剥离、拉伸、撞击等也可能产生静电。例如，工业生产过程中的粉碎、筛选、滚压、搅拌、喷涂、过滤、抛光、印刷等，都会有静电荷产生。

　　（1）静电的特点

　　1）静电电压很高。两种物质接触后再分离时，由于产生了静电，其间电压U与电量Q成正比，而与该带电系统的电容C成反比，即 U＝Q／C。在短时间内，电荷量几乎维持不变；其间距离与相接触时的微小距离相比急剧增加，使其电容量急剧下降，从而导致电压达到很高的数值。例如，电动机械中传动皮带刚离开转轮时，电位并不高，转动到两带轮中间位置时，电位就增加很高。又如，汽油在金属管道中流动时电位并不很高，但当注入油罐，尤其是注入大容积油罐时，电位就升到很高的数值。

　　2）静电产生感应。静电感应就是金属导体在静电场中，导体表面的不同部位感应出不同的电荷或导体上原有的电荷经感应重新分配的现象。因此，生产工艺过程中产生的静电，可以在邻近的对地绝缘的金属导体上感应出电荷，甚至使其产生很高的电压。

　　3）静电产生尖端放电。金属导体上的电荷分布在导体外表面上，导体表面的曲率越大，电荷分布的密度越大。因此，导体表面尖端附近电场较强，容易使周围的空气等介质电离，即发生尖端放电。

　　（2）静电的危害

　　静电技术在现代科技领域中发挥着极其重要的作用，如在高能物理方面的“静电加速器”，工业生产中的“静电喷漆”、“静电除尘”，办工用的“静电复印”等技术。然而它同火一样，不仅对科技进步和社会发展起到重要的推动作用，也会给生活、生产带来损失和灾祸。它可能造成人体电击、生产故障、通讯和电子计算机受到干扰等，但从消防安全角度看，它会引发火灾爆炸事故。例如，某橡胶厂以 15m／min的速度经滚筒输送胶带时，由于静电放电火花多次引燃因卷烘而产生的汽油蒸气，致使发生火灾事故。又如某炼油厂液化石油气充瓶间，一充气女工用手推尼龙头巾时，静电放电火花引燃室内液化石油气与空气的混合气体。再如，某橡胶厂打浆房工人用一导管向桶内灌汽油时，产生静电，待灌到半桶多时静电放电起火，烧毁打浆房。还有，西安某厂在使用120#航空汽油拖地时，由于人体带电与接地铁管之间放电，引爆汽油蒸气与空气的混合气体，造成6人死亡、46人重伤的重大事故。就行业而言，以炼油、化工、橡胶、印刷、粉末加工等发生的静电火灾事故较多。

　　如果在接地良好的导体上产生静电荷后，静电荷会很快泄漏到大地中去；但如果是绝缘体上产生静电，则电荷会越积越多，形成很高的电位。当带电体与不带电体或电位很低的物体接近时，如电位差达到300 V以上，就会产生放电现象，并产生火花。静电放电的火花能量达到或大于周围可燃物的最小着火能量，而且可燃物在空气中的浓度或含量也在爆炸极限范围以内时，就能立刻引起燃烧或爆炸。在石油化工等工艺过程中，静电放电火花引起的燃烧爆炸事故是经常发生的。

　　一般易燃易爆物质的最小着火能量都很小，如氢仅为0.019 mJ约相当于一枚订书钉从一米高处自由下落所产生的能量。

　　2、产生静电的部位和情况

　　1）固体物质带电。固体物质大面积的摩擦，如纸张与卷轴的摩擦；橡胶或塑料的碾制；传动皮带与皮带轮或导轮的摩擦；固体物质在挤出、过滤时与管道、过滤器等发生的摩擦；固体物质的粉碎、研磨和搅拌过程等，均可能产生静电。

　　2）易燃可燃液体带电。易燃可燃液体流动时，相互碰撞、喷溅、与管壁摩擦或冲击容器器壁，都能产生静电。例如，液体在管道中流动；液体从管中流出、冲击金属容器；液体运输中晃动；液体通过多孔或网状的过滤装置；向贮罐中灌注液体等过程均容易产生静电。

　　3）粉体带电。粉体物料在研磨、搅拌、筛分或高速运动时，由于粉体颗粒与颗粒之间以及粉体颗粒与管道壁、容器壁或其他器具之间的碰撞、摩擦会产生静电。

　　4）压缩气体和液化气体带电。这类气体如氢气、乙烯、乙炔、天然气、液化石油气等，从管口或破损处高速喷出时能产生静电。产生静电的主要原因是气体中含有固体或液体杂质在高速喷出时与喷口发生强烈摩擦所致。

　　3、静电的防护措施

　　静电放电引起火灾、爆炸事故的条件是：有产生静电电荷的条件；具备产生火花放电的电压；有引起火花放电的合适间隙；产生的电火花有足够的能量；在放电间隙的周围环境中有爆炸性混合物。上述5个条件只要消除其中一个就能达到防静电危害的目的。

　　（1）利用工艺控制方法减少产生静电

　　1）减少传送皮带与带轮之间的摩擦，防止打滑现象，即皮带松紧要适当，保持一定拉力，并避免过载拉不动，尽可能采用导电胶带或传动效率较高的导电的三角带。

　　2）在输送可燃气体、易燃液体和易燃易爆物质的设备上，应直接采用轴传动，不宜采用皮带传动。如用皮带传动，则必须采取有效的防静电措施。

　　3）限制易燃可燃液体在管道中的流速。当液体紊流时，产生的静电量与流速的1.75次方成正比，并与管道内径的0.75次方成正比。表3－37是不同管径中可燃液体的限制流速。在确定流速时，不仅要考虑管道的内径，而且还要考虑流体的性质、所含的杂质量和成分以及管道材质等各种因素的影响。当流体的电阻率越高，电荷不易泄掉时，要求流速要低些；如流体的电阻率低，则其流速可相对高些。

　　4）灌装油品采用底部注油方式操作。因为采用顶部注油时，由于油品的飞溅、飞泡和杂质的扰动、沉浮带电，尤其水分或其他杂质的影响较大，静电成几十倍的增加，故静电放电引发的火灾、爆炸事故频发。

　　（2）静电接地

　　静电接地是防静电措施中的重要一环。接地可将静电电荷导入大地，使带电体静电荷积累不超高电位。如无其他工艺条件配合，接地只能消除带电导体表面的自由电荷，而对非导体的静电电荷是导不走的。

　　1）凡在加工、储存、运输过程中能够产生静电的管道、设备，如各种贮罐、混合器、物料输送设备、排注器、过滤器、反应器、吸附器、粉碎机械等金属体，均应连成一个连续的导电整体并加以接地，不允许设备内部有与地绝缘的金属体。

　　输送物料能产生静电危险的绝缘管道的金属屏蔽层亦应接地。各种静电消除器的接地端，以及高绝缘物料的注料口，装卸油品站台，运油车辆、船体、铁路轨道，浮动罐体等，也应连接成导电通路并接地。

　　在有火灾、爆炸危险的场所或静电对产品质量、人体安全有影响的地方所使用的金属用具、门把手、窗插销、移动式金属车辆、金属家具、金属梯子以及编有金属丝的地毯等，均应接地。对于能产生静电的旋转体，可采用导电性润滑油或滑环碳刷接地。为了防止感应带电，凡在有静电产生的场所内，平行管道间距小于10 cm时，每隔20 m应跨接一次。若相交间距小于10 cm时，相交或相近处应当跨接。金属构架与管道、金属设备的间距小于10 cm者，也应接地。

　　2）对于工艺设备、管道静电接地连接的跨接端及引出端的位置应选在不受外力伤害、便于检查维修、便于与接地干线相连的地方。静电接地引出端连接板截面应为40×4mm，并将靠近设备本体的一端焊接于设备外壳上，连接板伸出保温层外，以便与外来接地线连接。靠金属面相接的静电跨接处，应避免由于振动、污染等使接触情况变坏。螺栓压接板间接触面积应大于20 cm2。

　　防雷、电气保护的接地系统可同静电接地共用。静电接地系统也可利用电气工作接地体，但不允许用三相四线制的零线系统。假如单纯为消除工艺静电而用的接地装置，其接地电阻可取100Ω。每组静电接地装置至少要用两根接地极组成，管网及大型设备的接地装置可利用钢筋混凝土基础的埋地部分。接地系统的材质要考虑到介质的腐蚀作用。

　　管道、设备用法兰连接的，至少应用两个以上螺栓作妥善连接，螺栓安装前其接触部位应除锈、加铅或镀锡垫圈。

　　3）贮罐如有避雷装置的，可不必另设静电接地（独立的避雷针的接地装置除外），贮罐应有两处以上的接地点，接地极之间的距离不应大于30 m，接地点不应装在进液口附近。

　　金属管道系统的末端、分叉、变径、主控阀门、过滤器，以及直线管道每隔200～300m处均应设接地点。车间内管道系统接地点不应少于两个，接地点、跨接点的具体位置可与管道的固定托架位置一致。如管道系绝缘材质，应在管道表面上缠绕接地金属线作为静电屏蔽。

　　4）罐车、油槽汽车、油船、手推车以及移动式容器的停留、停泊处，要在安全的场所装设专用的接地接头，以便移动设备接地用。当罐车、油槽汽车到位后，停机刹车，关闭电路，打开罐盖之前要进行接地。注液完毕，拆掉软管，经一定时间的静止，再将接地线拆开。

　　将容器放在导电垫和导电地面上时，应确保垫、地面无绝缘涂膜。带轮的容器和小车，其轮子应采用导电性材料。对于移动式工具，最好通过人体作静电接地；如果这种接地不能满足要求或不允许通过人体接地，则应装接地端子，用专用线接地。在检尺和取样过程中，检尺棒、取样容器以及绳索要接地，取样绳索两端之间的电阻应为107～109Ω。

　　（3）增加空气湿度

　　在条件允许时，采取喷水方法提高设备内部和设备周围空气的相对湿度，来增加空气的导电性能，以消除静电积聚。在工艺条件允许的情况下，空气增湿以相对湿度70%为适宜。增湿的具体方法可采用通风系统进行调湿、地面洒水、挂湿布条以及喷放水蒸气等方法。增湿空气不仅有利于静电的导出，还能提高爆炸性混合物的最小点火能量，有利于防爆。

　　（4）加抗静电添加剂

　　抗静电添加剂是一种表面活性剂，它可使非导体材料增加吸湿性或离子性，使其电阻系数降低到106～108Ω.cm以下，绝缘性能受到—一定的破坏，以达到消除静电的目的。有的添加剂本身就具有良好的导电性，依靠其良好的导电性能将生产过程中非导体上的静电导出。

　　抗静电添加剂种类繁多，如无机盐表面活性剂、无机半导体、有机半导体、高聚物以及电解质高分子成膜物等等。

　　（5）静置

　　经输油管注入容器、贮罐的液体能带入一定量的静电荷，根据同性相斥的原理，液体内的电荷将向器壁、液面集中泄漏消散，而液面电荷经液面导向器壁进而泄入大地，此过程需一定时间。如向燃料罐装液体，当装到罐容积90 %的空间时停泵，液面电压峰值常出现在停泵后的5～10 s以内，然后电荷逐步衰减，该过程需70～80 s。因此，不允许停泵后马上检尺、取样。小容积槽车装完1～2 min后即可取样，对于大贮罐则需要待含水完全沉降后才能进行检尺工作。

　　（6）防止人体带电

　　在有火灾、爆炸危险的场合，操作人员不要穿化纤衣服，宜穿布底鞋或导电的胶底鞋；工作地面应采用导电性能好的水泥地面或采用导电橡胶的地板。

　　（7）控制和消除易燃易爆物质

　　防雷防静电措施

　　在能产生静电的场合，要采取控制和消除或减少能被静电火花引燃的物质。

　　1）在可能产生和积累静电的工艺过程中，在工艺或作业允许的条件下，尽量用不燃或难燃材料代替可燃材料，如用危险性小的三氯乙烯、四氯化碳代替汽油、煤油洗涤设备或设备的零、部件。再如为洗涤油脂，可采用苛性钾、苛性钠、碳酸钠等不燃的洗涤剂。

　　2）千方百计地密闭设备和管道，防止滴、漏、跑、冒可燃气体、易燃和可燃液体蒸气以及粉体类易燃物料。

　　3）采用通风措施，保持一定的空间内不至于形成爆炸性混合物或沉积可燃性粉尘。

　　4）在有火灾爆炸危险的设备内充入惰性介质，以稀释可燃物，防止形成爆炸性混合物等。