油罐的雷电防护

    液化石油气储配站生产区内的建、构筑物的防雷等级确定为二级，雷电易引起储配站可燃气爆炸并对建筑物造成损害，因此要采取有效措施进行防雷。通常采用的方式有以下几种：

    一是采用避雷针或间距不大于6-10米的屋面避雷网作接闪器。

    二是液化石油气贮罐或设备上的放散管，要在放散口或其附近装设避雷针保护，避雷针针尖高出管口3米，管口上方1米内属于保护范围。

    三是为防止感应雷击，室内所有金属物(包括设备、金属管道、金属构架)均应与接地装置相连。引入室内的架空金属管道，在入户处应和接地装置相连，距建筑物的第一个支架处也应接地，冲击接地电阻应小于10Ω。

    四是液化石油气贮罐壁厚度远大于5毫米时，可不装接闪器，而用罐体本身做引线与接地装置相连接，其接地点不应少于两处；容积大于100立方米的贮罐接地点不应少于4处，其冲击接地电阻不应大于10Ω。

    油罐的雷电防护在石化行业中至关重要，几十年来人们做了大量的工作，但由于科学发展阶段不同，防雷技术水平也不同，因此油罐遭受雷击的现象目前仍然存在。

    雷电的防护系统包括外部防雷保护系统即接闪器、引下线和接地体等，内部防雷保护系统即等电位联结的防雷电电磁脉冲的各项措施。几十年来，常规的防雷方法有避雷针法(避雷带、避雷网、架空避雷线)、法拉第笼式法、滚球防雷保护法、E.F避雷保护系统、避雷器法、人工影响雷电防雷法和消雷器防雷法。

    油罐雷电防护的基本原则一般有以下几点：第一，提供一种能使雷电放电电流进入大地或离开大地，而不造成破坏或损失的手段；第二，油罐的通孔必须封闭住，或必须加阻火器；第三，在可燃蒸气可能逸出或聚集的地方避免金属导体之间存在火花间隙；第四，结构及所有附件必须维护好，使其保持良好的工作状态。现根据国内外有关资料，介绍一下有关油罐雷电防护系统的要求。

    一、油罐的雷电防护

    设计一个油罐雷电防护系统的最佳时间是油罐规划阶段；安装雷电防护系统的最佳时间是油罐建造期间。油罐避雷装置的安装位置必须仔细考虑，要考虑到所有能够产生放电的部分和区域。避雷针最好直接安装于易遭雷击的那一部分结构的上面，并构成直接通向大地的通路，而不要试图把放电电流引向不易受雷击的部分，避雷针的高度必须超过油罐一定高，以避免由于电弧造成的火灾。

    对于属于第一类防雷构筑物的油罐，应设置独立避雷针，其保护范围按敞开面向外水平距离20m、高3m进行计算，独立避雷针距开敞面不小于23m，冲击接地电阻不大于10Ω。

    对于属于第二类防雷构筑物的油罐，即罐顶钢板厚度大于等于4mm的油罐，可在罐顶直接安装避雷针，但避雷针与呼吸阀的水平距离不得小于3m，保护范围高出呼吸阀不得小于2m，冲击接地电阻小于等于10Ω，罐上接地点不少于2处，两接地点间距不宜长于24m。

    对于属于第三类防雷构筑物的油罐，即壁厚大于等于4mm的油罐，可以不装避雷针，只采取接地措施，其冲击接地电阻不大于10Ω。

    对于5000m3以上的油罐，其避雷针与呼吸阀的水平距离以及针尖高出呼吸阀的高度都不应小于5m。另外，同时要考虑雷击针顶烧熔针顶时金属熔渣的飞溅。金属油罐必须作环型防雷接地，其接地点不应少于2处，接地点之间的弧形距离不大于30m，接地体距罐壁的距离应大于3m。

    浮顶金属油罐可不装设防直击雷设备，但必须用2根截面积不小于25mm2的软铜较线将浮船与罐体作电气连接，其连接点不应少于2处，且连接点沿油罐周长的间距应不大于30mm。浮顶油罐的密封结构宜采用耐油导静电材料制品。

    非金属油罐应装设独立避雷针，或者采用多层屏蔽防雷技术。非金属油罐必须装设阻火器和呼吸阀，油罐的阻火器、呼吸阀、量油孔、入孔、透光孔、法兰等金属附件须严密并接地。

    对于埋地式油罐，入土深度超过0.5m，可不装设防雷设施，但如有呼吸阀引出地面，在呼吸阀处需作局部防雷处理。

    人工洞石油库防雷可采取防止高电位引入洞内的措施：第一，进入洞内的金属管线从洞口算起，当其洞外埋地长度超过50m，可不设接地装置，当其洞外不埋地或埋地长度不足50m时，应在洞外作2处接地，接地点的间距不应大于100m，接地电阻不宜大于20Ω；第二，电气和通信线路应采用铠装电缆埋地引入洞内，若由架空线路转换为电缆埋地引入洞内时，由洞口至转换处的距离不应小于50m，电缆与架空线路的连接处，应装设低压阀型避雷器，避雷器、电缆外皮、瓷瓶铁脚应作电气连接并接地，洞口的电缆外皮必须与油罐、管线的接地装置连接，接地电阻不宜大于10Ω。

    正确的接地连接对保证雷电防护系统的功能至关重要。避雷针与引下线之间的连接应采用焊接，所使用的紧固件均应该使用镀制品，当没有镀锌的地脚螺栓时应该采用防腐措施。引下线应该用镀锌钢较线，镀锌圆钢或镀锌扁钢制成。若采用多根引下线时，宜在各引下线距地面1.5～1.8m处设置断接卡，在断接卡这段长度不小于20mm的上下引线上最好焊接上40mm×40mm镀锌扁钢，这就可以用2个以上直径为12～14mm镀锌螺栓再配用镀锌垫圈紧密叠接，使之更可靠。引下线在露出地面约0.2m这段应该用硬管加以保护。独立避雷针的接地装置与接地网的地中距离不应小于3m。避雷针及其接地装置应采取自下而上的施工程序，首先安装集中接地装置，后安装引下线，最后安装接闪器。接闪器、引下线、人工接地极材料及规格见表1、表2和表3所示。

    避雷针的保护范围要按照国际GB50057-94《建筑物防雷设计规范》附录中"滚球法确定接闪器的保护范围"进行计算。原国标的几何法计算保护范围的方法已废弃，因为从击距理论观点看，对较高的避雷针，用几何法确定的保护范围风险较大。

    二、防雷装置安全检测

    如何能够保证油罐的防雷装置在防止雷击事故中起到应有的作用，是一个十分重要的问题，而要做到这一点，关键是对防雷装置进行安全检测，及时发现问题，及时整改。

    油罐防雷装置安全检测应包括以下内容：

    接地电阻应符合要求；接地电阻的测量方法应该用专用接地冲击电阻测试仪进行测量；接闪器与引下线应采用焊接法连接；引下线的材料与尺寸应满足规定要求；独立避雷针与接地装置与被保护物间的距离应符合要求；浮顶罐软铜铰线连接应满足要求；油罐的出入口对各测控装置的孔洞要严密密封；呼吸阀阻火器性能要可靠；进入油罐的测控设备的电线电缆应符合防雷有关要求；断接卡应该无锈蚀；油罐与管道间应有良好的电气接触；避雷系统应完好；无松动的接头；下行导体和接地体完好无损；所有导体与系统组件应安装牢固；有无防止机械损伤的措施；油罐上如有增添或更换的部分，该部分应在保护范围之内。

    三、防雷装置安全检测应注意的几个问题

    国际上有很多专门的防雷规范，如英国BS6651∶1990《建筑物的雷电防护》、美国防火协会(NFPA)80(1992年版)《雷电防护规程》、日本JISA4201-1992《建筑物等的避雷设备避雷针》、国际电工委员会IEC1024-1∶1990《建筑物的雷电防护，第一部分总则》，以及我国的GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、GB50169-92《电气装置安装工程·接地装置施工及验收规范》等。从这些内容来看，我国的标准与国外和国际标准在概念和技术内容上存在许多不一致的地方，而且我国的各种标准之间也有些不一致之处。在具体操作时应以现行标准为依据，从安全角度出发，从严要求。

    有关接地装置的接地电阻有多种提法，如接地电阻、工频接地电阻、冲击接地电阻、冲击阻抗和等效接地电阻等。接地电阻是泛指各种电气接地装置，工频接地电阻按通过接地体流入地中工频电流求得；冲击接地电阻按通过接地流入地中冲击电流求得，所以油罐防雷接地电阻应该是冲击接地电阻。

    目前市场上经销冲击接地电阻测试仪，但该测试仪测试的结果大于用工频法测试的结果，这是因为雷电流使大地土壤产生火花效应，而火花效应使大地流散电阻下降，冲击接地电阻测试仪所产生的冲击电压远远小于雷电冲击电压。在测量过程产生的高频电流有趋肤效应，而且接地体有电感，所以接地体表现出来的不是纯电阻，而是阻抗，因此出现冲击电阻大于工频电阻。所以建议测量防雷接地体接地电阻有采用冲击电阻测试仪，而选用专用接地电阻测量仪，所测结果除以系数则成为冲击电阻值。

    防雷设计工作离不开计算，但从安全角度出发，判定一套防雷装置是否合格，不能仅依据设计和计算，而应以检测结果为准。

    断接卡连接处最易生锈，造成引下线与接地装置开路。因此在检测过程中应对此处仔细检查。

    测量中如发现接地电阻值超标，不应该用氯化钠做降阻剂降低土壤电阻率，而应该采用"化学降阻剂"或石墨粉作降阻剂。

    测量接地电阻的测量仪在检测前必须进行校准，方可进行现场检测。