化工企业防雷的意义及应用分析
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作者: 史文群
摘要 化工企业的装置大多存在着易燃易爆的特点，且规模大，露天存放，自动化的化工设备还安装有大量的计算机电子仪器，很容易成为雷击的对象。本文结合实际的工作经验，介绍了化工企业建的特殊性和雷电灾害对化工企业的影响，进而分析了化工企业防雷的意义和防雷的具体措施。
关键词 化工企业；防雷；应用分析
中图分类号 U415 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0102-01
1 化工企业防雷的意义
在化工企业，由于受到特殊的作业环境的影响，受到雷击的几率和雷击可能带来的危害，都比一般的建筑要大的多，严重的会导致起火、爆炸、影响经济和生命安全。雷击对化工企业危害，主要表现在以下几个方面：一是雷击会导致化工生产设备周围的空气产生极高热现象，导致电力导线融化或者断开，引起短路等电力故障，造成火灾或者爆炸；二是化工企业是金属设备较多，受到雷击时会产生大量的与雷电性质相反的电荷，电荷产生的静电感应电压会导致电火花，击穿空气间隙引起火灾或者爆炸；三是雷电流会在雷击点周围产生一个很强的交变动磁场，使化工设备导线中产生感应电流，引起导线过热融化或者产生放电；四、雷电形成的磁场或者雷电流会干扰化工企业控制室控制系统的电子元件或者线路，出现控制系统失控或者错误的现象。在实际的工作中，出现过很多化工企业遭受雷击从而导致设备损坏、油库燃烧、爆炸等后果严重的雷击现象，化工企业积极进行防雷设计具有重要的意义。
2 雷击的种类分析
雷击根据形成形状特点大体可分为以下几种：片状雷、球状雷和线状雷三种。线状雷既是人们常见的闪电的形式的雷击；片状雷一般产生在云层内部，对化工企业的影响不大；球状雷是一种特殊的雷电现象，即人们所说的爆炸雷。球状雷一般为红色或者紫色的发光球体，直径大小不一，在几厘米和几十米之间，从云层产生之后沿着地面滚动或者随空气运动，存在的时间一般为3-5秒。球状雷的危害在于可能穿过缝隙进入室内等一般情况下没有防雷措施的地方，产生爆炸，造成很大的影响。
3 化工企业防雷设计的具体措施
3.1 防雷装置的组成
根据GB50057-2010防雷规范的定义，防雷装置由外部防雷装置和内部防雷装置组成。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。内部防雷装置由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。
接闪器，由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。是用来安装在建筑物的上方，使其更接近云层，在雷击产生时直接接受放电，然后通过引下线和接地装置等将接受到的雷击转入地下，从而有效地避免了建筑物遭到雷击。接闪器一般由镀锌钢管制成，接闪器的材料和尺寸的的设计要满足雷击时电流的顺利通过要求。
引下线。引下线一般采用镀锌防腐的圆钢作为材料，在设计时取最短的途径，可以直接利用建筑物的金属结构作为建筑的引下线，但要保证金属结构焊接的、可靠性。引下线在入地时要做好保护，以减少雷击电流通过时的阻抗。
接地装置是将雷击电流引入地下的装置，采用镀锌防腐的钢管或者角钢制成，埋入地下半米以上。接地装置的埋设应与建筑入口或者人行道保持3米以上的距离。小于3米时，要做深埋或者进行沥青高阻地面等安全措施。
3.2 化工企业防雷设计的具体措施
3.2.1 接闪分流
接闪分流是指利用接闪杆、接闪带等外部装置进行防雷，直接将可能对化工建筑造成危害的雷击截获并导入地下，从而保护建筑物和其他化工设备的安全。接闪分流作为最为传统的防雷方法，以其经济、有效的特点，在化工企业库区的雷电防护中运用广泛。常规的接闪杆、接闪带的设计必须要保证有足够的高度才能完成防雷电任务。石油库的防雷应按照一类防雷对象设计，接闪杆的保护范围有限，对于一些现代化的大型油库，无法进行全面的保护。新型的非常规的提前放电接闪杆ESE，具有保护范围大、防雷击效果好等特点，可以有效的减少接闪杆的数量而不降低油库的防雷设计，已达到降低防雷设计成本的目的。接闪分流的防雷成功率难以确定，还会产生较大的泄放电流，产生的交变磁场对化工企业的电子设备产生影响；泄放电流入地时会产生反击电压，对周围的人和设备造成影响。
3.2.2 屏蔽防雷
首先，控制室要采取无窗的封闭结构，对于建筑中的钢筋和门窗等，要进行一个整体的连接，形成一个屏蔽网。在室内沿墙壁四周做一圈接地环，与屏蔽网形成有效的连接。现场设备的屏蔽保护。现场电气设备一般安装在在配电箱内，因此，首先要做好配电箱的外壳接地，其次要对现场设备的工作电源进行SPD加装，接电线接入低压配电防雷接地系统。线路的屏蔽，是为了防治雷击在线路上产生瞬间的过电压，造成线路的烧毁。对于线路的防护，要做到沿线路设置屏蔽层，并进行多点接地。为了减少由于多点接地带来的低频干扰，可将导线、电缆等穿入金属管，将金属管外壳进行多点接地，将管内导线屏蔽层进行一点接地，即保证导线不受到雷击电磁脉冲的影响，又有效的降低了低频干扰。
3.2.3 等电位连接
根据GB50057-2010防雷规范的定义，等电位连接是指将分开的诸金属物体直接用连接导体或者经过电涌保护器连接到防雷装置上，以减小雷电流引发的电位差。等电位连接对于保护用电和电子设备的安全具有重要的意义，接地可以看做是大范围的等电位连接，等电位连接的范围越小，电气设备越安全。等电位连接可以分为总等电位连接、辅助等电位连接和局部等电位连接三种。总等电位连接（MEB）的作用是降低建筑物内不同金属部件和间接接触电压间的电位差，以及消除可能经过建筑物内外电气线路或者金属管道带来的故障电压。辅助等电位连接一般适用于当电源网络自身阻抗较大，在受到雷击不能及时的切断电源的情况，或者固定式的设备保护器不能满足移动式设备的防雷需求时。局部等电位连接适用于当一个局部范围内有多个辅助等电位
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连接时，可通过等电位连接端子板将辅助等电位进行连接。
3.2.4 电涌保护器SPD的运用
电涌保护器进行防雷的基本原理是，当导线或者电子设备中产生过电压的瞬间，即将保护对象包括设备和电路等，全部接入等电位系统，从而将雷击带来的瞬间过电压限制在线路和设备的安全范围之内。SPD电涌保护器按工作原理可分为电压开关型、限压型和组合型；从类型上可分为电源SPD、信号SPD和馈线SPD。SPD具有多种连接方式，其中保护线与中性线之间设置SPD 和保护线分别与三根相线设置SPD的连接方法在化工企业较为常见，这种连接方式可以实现中性线等带电导体与大地之间的共模过电压，但对于防护相线之间和相线与中性线之间的差模过电压没有有效的防护。对于化工企业来说，需要选用组合式的多级SPD进行防雷，安装在建筑物各防雷分区的交界处。值得注意的是，LPZ0与LPZ1 区的交界处除了包含进线处的主配电箱，还包含由于建筑顶层面积过大导致接闪杆不能全面保护到的顶楼配电箱，这两个地方都需要安装SPD进行保护。
4 总结
由于化工企业的生产设备大多在户外，且原料和产品具有易燃易爆性，因此，做好化工企业的防雷设计尤为重要。随着化工企业自动化水平的提高，除了采取接闪杆等基础性的外部防雷之外，还要对雷电波、电磁脉冲等利用等电位连接、屏蔽、SPD技术进行内部防雷设计，以最大限度的保证化工企业的安全。
参考文献
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[2]邓宁文，康强，李韬.石油化工油库的防雷设计[J].科技资讯，2011，03.
[3]项中超，尚飞，唐华安.防雷保护技术在石化企业中的应用[J].机电信息，2011，30.
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