防雷技术
電(diàn)闪雷鸣是一种自然现象，我國(guó)雷電(diàn)的分(fēn)布特点是：夏季多(duō)于春秋季，陆地多(duō)于海洋，山(shān)岖多(duō)于平原，南方多(duō)于北方。雷電(diàn)的電(diàn)压很(hěn)高，瞬时電(diàn)流强度很(hěn)大，因此一次雷電(diàn)的放電(diàn)时间虽然只有(yǒu)0.01s左右，但其释放出的能(néng)量却大得惊人，雷電(diàn)放電(diàn)时可(kě)使電(diàn)气设备绝缘击穿、建筑物(wù)造成破坏、家用(yòng)電(diàn)器击毁、人體(tǐ)及牲畜死亡或受伤等。雷击分(fēn)為(wèi)直接雷击和感应雷击两种。雷云对地面物(wù)體(tǐ)或人畜直接放電(diàn)的现象叫直接雷击；架空電(diàn)缆或室外天線(xiàn)被空中带電(diàn)云放電(diàn)形成的强電(diàn)场的感生電(diàn)动势冲击家用(yòng)電(diàn)器或電(diàn)子设备的现象叫感应雷击，避雷的方法视具體(tǐ)情况而定。
1.化工企业防雷的重要性
雷電(diàn)是不可(kě)避免的自然灾害，地球上任何时候都有(yǒu)雷電(diàn)在活动。雷電(diàn)灾害是十种最严重的自然灾害之一。全球每天约发生800万次雷電(diàn)，每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数。导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生。从某种意义上说，科(kē)技越发达，雷击对人类的危害就越大。我國(guó)是雷暴活动十分(fēn)频繁的國(guó)家，受灾率高，造成的灾害十分(fēn)严重。据了解全國(guó)有(yǒu)21个省、區(qū)、市雷暴日在50天以上，最多(duō)的可(kě)达134天。雷暴给人们生活带来了极大的安全隐患。据不完全统计，我國(guó)每年因雷击造成人员伤亡达3000~4000人，财产损失50~100亿元人民(mín)币。電(diàn)子信息系统受损比重急剧增加，现在化工企业也多(duō)為(wèi)dcs控制，電(diàn)气和電(diàn)子技术是现代物(wù)质文(wén)明的基础，其迅猛发展促进了生产力的发展，加速了社会繁荣与进步的进程，同时不知不觉地麻烦也应运而生，各类電(diàn)磁干扰越来越严重。化工企业易燃易爆，有(yǒu)毒有(yǒu)害，一旦发生雷击，后果不堪设想。做好防雷工作对化工企业有(yǒu)着极為(wèi)重要的意义。
2.雷電(diàn)的形成及特点
雷是一种大气中放電(diàn)现象，雷在形成过程中，它的某些部分(fēn)积聚起正電(diàn)荷，另一-部分(fēn)积聚起负電(diàn)荷，当这些電(diàn)荷积聚到--定程度时，就产生放電(diàn)现象。这种放電(diàn)有(yǒu)的是在云层与云层之间进行，有(yǒu)的是在云层与大地之间进行。后一-种放電(diàn)也就是落雷，它会破坏建筑物(wù)，损坏電(diàn)气设备，伤害人畜。雷電(diàn)的产生原理(lǐ)：当空中的尘埃、冰晶等物(wù)质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂过程，使这些物(wù)质分(fēn)别带上了正電(diàn)荷与负電(diàn)荷。那么，由于同一种物(wù)质质量相当，又(yòu)带上相同的電(diàn)荷。经过运动，带上相同電(diàn)荷的质量较重的物(wù)质会到达云层的下部(一般為(wèi)负電(diàn)荷)；带上相同電(diàn)荷的质量较轻的物(wù)质会到达云层的上部(-般為(wèi)正電(diàn)荷)。这样同性電(diàn)荷的汇集就形成了一些带電(diàn)中心，当异性带電(diàn)中心之间的空气被其强大的電(diàn)场击穿时，就形成云间放電(diàn)。当带负電(diàn)荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物(wù)、金属等会被感应出正電(diàn)荷，随着電(diàn)场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物(wù)體(tǐ)形成向上内流，二者相遇即形成对地放電(diàn)。雷電(diàn)的主要特点：①冲击電(diàn)流大②时间短③频率高④冲击電(diàn)压高，强大的電(diàn)流产生的交变磁场，其感应電(diàn)压可(kě)高达上亿伏。
3.雷電(diàn)的种类和危害
雷電(diàn)主要有(yǒu)四种类形：直击雷、感应雷、霄電(diàn)侵入波、球形雷
1)直击雷：是带電(diàn)云层(雷云)与建筑物(wù)、其它物(wù)體(tǐ)、大地或防雷装置之间发生的迅猛放電(diàn)现象，并由此伴随而产生的電(diàn)效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用(yòng)。指带電(diàn)的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放電(diàn)现象，主要危害建筑物(wù)、建筑物(wù)内電(diàn)子设备和人。
2)感应雷：是室内弱電(diàn)设备的天敌。直击需放電(diàn)过程中，强大的脉冲電(diàn)流对周围的导線(xiàn)或金属物(wù)产生電(diàn)磁感应发生高電(diàn)压以及发生闪击的现象，主要危害建筑物(wù)内電(diàn)子设备。是闪電(diàn)放電(diàn)瞬问，在附近导體(tǐ)产生的静電(diàn)感应和電(diàn)磁感应现象。
3)雷電(diàn)侵入波：是由于雷击而在架空線(xiàn)路上或空中金属管道上产生的冲击電(diàn)压沿線(xiàn)或管道迅速传播的雷電(diàn)波。其传播速度為(wèi)3x108m/s.雷電(diàn)侵入波可(kě)毁坏電(diàn)气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触電(diàn)事故。
4)球形雷：在雷電(diàn)频繁的雷雨季节，偶然会发现殷红色、灰红色、紫色、蓝色的“火球”，直径一般十到几十厘米，甚至超过1米；有(yǒu)时从天而降，然后又(yòu)在空中或沿地面水平移动，有(yǒu)时平移有(yǒu)时滚动，通过烟囱、开着的门窗和其他(tā)缝隙进入室内，或无声地消失，或发出丝丝的声音，或发生剧烈的爆炸，因而人们习惯称之為(wèi)“球形雷”较為(wèi)罕见。
设备遭需击受损通常有(yǒu)四种情况，一是直接遭受雷击而损坏：二是需電(diàn)脉冲沿着与设备相
连的信号線(xiàn)、電(diàn)源線(xiàn)或其他(tā)金属管線(xiàn)侵入使设备受损；三是设备接地體(tǐ)在雷击时产生瞬间高電(diàn)位形成地電(diàn)位“反击”而损坏；四是设备安装的方法或安装位置不当，受需電(diàn)在空间分(fēn)布的電(diàn)场、磁场影响而损坏。
在電(diàn)力系统中实际采用(yòng)的防雷保护装置主要有(yǒu)：避雷针、避霄線(xiàn)、保护问隙与各种避雷器、防雷接地、電(diàn)抗線(xiàn)圈、電(diàn)容器纽、消弧線(xiàn)圈、自动重合闸等等。
4.化工设备的防雷要求
(1)当罐项钢板厚度大于4mm，且装有(yǒu)呼吸阀时，可(kě)不装设防雷装置。但油罐體(tǐ)应作良好的接地，接地点不少于2处，间距不大于30m，其接地装置的冲击接地電(diàn)阻不大于30Ω。
(2)当罐顶钢板厚度小(xiǎo)于4mm时，虽装有(yǒu)呼吸阀，也应在罐项装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小(xiǎo)于3m，保护范围高出呼吸阀不应小(xiǎo)于20m。
(3)浮顶油罐(包括内浮顶油罐)可(kě)不设防雷装置，但浮顶与罐體(tǐ)应有(yǒu)可(kě)靠的電(diàn)气连接。
(4)非金属易燃液體(tǐ)的储罐应采用(yòng)独立的避雷针，以防止直接雷击。同时，还应有(yǒu)感应雷措施.避雷针冲击接地電(diàn)阻不大于30Ω。
(5)覆土厚度大于0.5m的地下油罐，可(kě)不考虑防雷措施，但呼吸阀、f油孔、采气孔应做良好接地。接地点不少于2处，冲击接地電(diàn)阻不大于10Ω。
(6)易燃液體(tǐ)的敞开贮罐应设独立避雷针，其冲击接地電(diàn)阻不大于5Ω。
(7)户外架空管道的防雷：
1)户外输送可(kě)燃气體(tǐ)、易燃或可(kě)燃體(tǐ)的管道，可(kě)在管道的始端、终端、分(fēn)支处、转角处以及直線(xiàn)部分(fēn)每隔100m处，每处接地電(diàn)阻不大于30Ω。
2)当管道与襮炸危险厂房平行敷设的间距小(xiǎo)于10m时，在接近厂房的一段，其两端及每隔30m—40m应接地，接地電(diàn)阻不大于20Ω。
3)当管道连接点(弯头、阀门、法兰盘等)，不能(néng)保持良好的電(diàn)气接触时，应用(yòng)金属線(xiàn)跨接。
4)接地引下線(xiàn)可(kě)利用(yòng)金属支架，若是活动金属支架，在管道与支持物(wù)之间必须增设跨接線(xiàn)；若是非金属支架，必须另作引下線(xiàn)。
5)接地装置可(kě)利用(yòng)電(diàn)气设备保护接地的装置。
5.化工企业外部防雷系统及防护措施
外部防雷系统由接闪器(避雷针)、引下線(xiàn)、接地网等有(yǒu)机组成，三者缺-不可(kě)，主要用(yòng)于防直击雷的防护系统。下面分(fēn)别对以上三个主要因素的相关技术进行描述。避雷针位于建筑物(wù)的顶部，其作用(yòng)是引雷或叫截获闪電(diàn)，即把雷電(diàn)流引下。引下線(xiàn)，上与接闪器连接，下与接地装置连接，它的作用(yòng)是把接闪器截获的雷電(diàn)流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处，它的作用(yòng)是使雷電(diàn)流顺利流散到大地中去。
接闪器：直接截受雷击，以及用(yòng)作接闪的器具、金属构件和金属屋面等。功能(néng)是把接引来的雷電(diàn)流，通过引下線(xiàn)和接地装置因如大地中泄放，保护建筑物(wù)免受雷害。包括避雷针、避雷線(xiàn)、避雷带、避雷网。
①避雷针：靠把雷雨云所带的异种電(diàn)荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷電(diàn)流泄入大地，保护建筑物(wù)不受雷击。由于避雷针与大地有(yǒu)良好的電(diàn)气连接，能(néng)把大地积存的電(diàn)荷能(néng)量迅速传递到霄雨云层中泄放；或把雷雨云层中积存的電(diàn)荷能(néng)量传递到大地中泄放，使雷击而造成的过電(diàn)压时间大大的缩短，从很(hěn)大程度上降低了雷击的危害性，这就是避雷针的工作原理(lǐ)。
②避雷線(xiàn)：電(diàn)力系统，為(wèi)了使输電(diàn)線(xiàn)路少受雷击，采用(yòng)了在输電(diàn)線(xiàn)路上方架设平行的钢線(xiàn)避雷的方法，在实用(yòng)中，由于它简单有(yǒu)效，逐步得到了推广。这种架设在输電(diàn)線(xiàn)路.上方的钢線(xiàn)，称之為(wèi)避雷線(xiàn)。
③避雷带：在房屋建筑雷電(diàn)保护上，用(yòng)扁平的金属带代替钢線(xiàn)接闪的方法称之為(wèi)避雷带，它是由避雷線(xiàn)改进而来。
引下線(xiàn)：连接接闪器与接地装置的金属导體(tǐ)称為(wèi)引下線(xiàn)。雷击时引下線(xiàn)上有(yǒu)很(hěn)大的雷電(diàn)流流过，会对附近接地的设备、金属管道、電(diàn)源線(xiàn)等产生反击或旁侧闪击。為(wèi)了减少和避免这种反击，现代建筑利用(yòng)建筑物(wù)的柱筋作避雷引下線(xiàn)，经过实践证明这种方法不但可(kě)行，而且比专门引下線(xiàn)有(yǒu)更多(duō)的优点，因為(wèi)柱钢筋与木(mù梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整體(tǐ)的"法拉第"笼，均处于等電(diàn)位状态。引下線(xiàn)应装在人员不易碰到的隐蔽地点，以防接触電(diàn)压的危害。
接地网：具有(yǒu)接地功能(néng)与大地有(yǒu)良好接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土中的钢筋、埋地金属管道和设施，并连成网络。
防护措施：建筑物(wù)根据其重要性、使用(yòng)性质、发生雷電(diàn)事故的可(kě)能(néng)性和后果，按防雷要求
分(fēn)為(wèi)三类。并相应分(fēn)為(wèi)三类防雷措施。
第一类：应装设独立避雷针或架空避雷線(xiàn)(网)，使被保护的建筑物(wù)及风帽、放散管等突出屋面的物(wù)體(tǐ)均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5mX5m或6mX4m。避雷针或网格不大于5mX5m或6mX4m的避雷网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物(wù)上，避雷网应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并必须符合下列要求：
1)所有(yǒu)避雷针应采用(yòng)避雷带互相连接。
2)引下線(xiàn)不应少于两根，并应沿建筑物(wù)四周均匀或对称布置，其间距不应大于12m。
3)排放爆炸危险气體(tǐ)、蒸气或粉尘的管道符合独立避雷针(网)防直击雷措施的二、三款的要求。
4)建筑物(wù)应装设均压环，环间垂直距离不应大于12m，所有(yǒu)引下線(xiàn)、建筑物(wù)的金属结构和金属设备均应连到均压环上，均压环可(kě)利用(yòng)電(diàn)气设备的接地干線(xiàn)环路。
5)防直击雷的接地装置应建筑物(wù)敷设成环形接地體(tǐ)，每根引下線(xiàn)的冲击接地電(diàn)阻不应大于10Ω，并应和電(diàn)气设备接地装置及所有(yǒu)进入建筑物(wù)的金属管道相连，此接地装置可(kě)兼作防雷電(diàn)感应之用(yòng)。
第二类：采用(yòng)装设在建筑物(wù)上的避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10mX10m或12mX8m的网格，所有(yǒu)避雷针应采用(yòng)避雷带相互连接。
第三类：宜采用(yòng)装设在建筑物(wù)上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成不大于20mX20m或24mX16m的网格。平屋面的建筑物(wù)，当其宽度不大于20m时，可(kě)仅沿周连敷设一圈避雷带。
突出屋面的物(wù)體(tǐ)的保护方式应符合第二类防雷建筑物(wù)防直击雷措施中的二、三款的规定。引下線(xiàn)不应少于两根，但周長(cháng)不超过25m且高度不超过40m的建筑物(wù)可(kě)设一根引下線(xiàn)。引下線(xiàn)应沿建筑物(wù)四周均匀或对称布置，其间距不应大于25m，当仅利用(yòng)建筑物(wù)四周的钢柱或柱子钢筋作為(wèi)引下線(xiàn)时，可(kě)按跨度设引下線(xiàn)，但引下線(xiàn)的平均间距不应大于25m。
6.化工企业建筑物(wù)内部防雷系统及防护措施
内部防雷系统由等電(diàn)位连接系统、共用(yòng)接地系统、屏蔽系统、合理(lǐ)布線(xiàn)系统、浪涌保护器等组成，主要用(yòng)于减少和防止雷電(diàn)流在需防空间内所产生的電(diàn)磁效应。作用(yòng)是减少建筑物(wù)内的雷電(diàn)流和所产生的電(diàn)磁效应以及防止反击、接触電(diàn)压、跨步電(diàn)压等二次危害。建筑物(wù)内部防雷工程涉及面较宽，面对的是包括感应雷、球雷、传导雷或因線(xiàn)路上浪涌高電(diàn)压所造成電(diàn)网波动在内的众多(duō)损害，归纳起来危害最大的主要方面是高電(diàn)压引入。
高電(diàn)压引入的電(diàn)源有(yǒu)三种：
其一是直击雷直接击中金属导線(xiàn)，让高压雷電(diàn)以波的形式沿着导線(xiàn)两边传播而引入室内；
第二种是来自感应儒的高電(diàn)压脉冲，即由于雷雨云对大地放電(diàn)或雷雨云之间迅速放電(diàn)形成的静電(diàn)感应和電(diàn)磁感应，感生出几KV到几十KV至数百KV的地電(diàn)位反击，这种反击会沿着電(diàn)力系统的零線(xiàn)，保护接地線(xiàn)和各种形式的接地線(xiàn)，以波的形式传入室内或传播到更大的室内范围，造成大面积的危害。
雷击電(diàn)子设备的途径，雷击電(diàn)子设备的途径可(kě)分(fēn)為(wèi)三种情况：
①雷電(diàn)直接击中電(diàn)子设备网络物(wù)理(lǐ)
②感应过電(diàn)压
③雷击地電(diàn)位抬高入侵
防护措施：
1)大楼通过建筑物(wù)主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物(wù)的各种金属管線(xiàn)实施均压等電(diàn)位连接，具有(yǒu)特殊要求的各种不同地線(xiàn)进行等電(diàn)位处理(lǐ)。
2)对计算机通信网络系统在建筑物(wù)楼内的布線(xiàn)和接地方式要求：通信電(diàn)缆以及地線(xiàn)的布放应尽量集中在建筑物(wù)的中部。通信電(diàn)缆線(xiàn)槽以及地線(xiàn)線(xiàn)槽的布放应尽量避免紧靠建筑物(wù)立柱或横梁，并与之保持较長(cháng)的距离，通信電(diàn)缆線(xiàn)槽以及地線(xiàn)線(xiàn)槽的设计应尽可(kě)能(néng)位于距离建筑物(wù)立柱或横梁较遠(yuǎn)的位置。
3)根据雷電(diàn)保护區(qū)的划分(fēn)要求，建筑物(wù)大楼外部是直接雷击區(qū)域：建筑物(wù)内部及计算机房所处的位置為(wèi)非暴露區(qū)，越往内部，危险程度越低。雷電(diàn)过電(diàn)压对内部電(diàn)子设备的损害主要是沿線(xiàn)路引入。保护區(qū)的界面由外部的防雷系统、建筑物(wù)的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏敞层形成。電(diàn)气通道以及金属管等金属构件，穿过各级雷電(diàn)保护區(qū)时必须在每一穿过点做等電(diàn)位连接。
4)进入建筑物(wù)大楼的電(diàn)源線(xiàn)和通讯線(xiàn)应在LPZO与LPZI、LPZI与LPZ2區(qū)交界处、以及终端设备的前端，根据IEC1312--雷電(diàn)電(diàn)磁脉冲防护标准，安装上電(diàn)源类SPD，以及通讯网络类SPD(瞬态过電(diàn)压保护器).SPD是用(yòng)以防护電(diàn)子设备因受雷電(diàn)闪击及其它干扰造成传导電(diàn)涌过電(diàn)压危害的有(yǒu)效手段。
7.变電(diàn)所配電(diàn)设备防雷措施
(1)配電(diàn)变压器按现行规范采用(yòng)阀型避雷器来保护。阀型避雷器要求越靠近变压器安装、保护效果越好，一般要求装在高压跌落保险的内侧。必须使避雷器的残压小(xiǎo)于配電(diàn)变压器的耐压，才能(néng)有(yǒu)效地对变压器起保护作用(yòng)。
(2)避雷器的选择应与線(xiàn)路额定電(diàn)压相符。若避雷器额定電(diàn)压高于设备额定電(diàn)压使设备受雷击时失去可(kě)靠保护；避雷器额定電(diàn)压低于设备额定電(diàn)压，在正常的过電(diàn)压下避雷器频繁动作引起線(xiàn)路接地跳闸。
(3)当变压器容量在100kVA及以上时，接地電(diàn)阻应尽可(kě)能(néng)降低到40以下；当变压器容量小(xiǎo)于100kVA时，接地電(diàn)阻可(kě)达到102及以下即可(kě)。如达不到.上述要求的变台，应进行改造接地网使其阻值下降，从而使雷電(diàn)流流过接地線(xiàn)上引起的電(diàn)位降低。
(4)在配变低压侧也装设保护装置。10kV配变只在进線(xiàn)处安装避雷器不能(néng)保护配变低压绕组，而且由于低压侧落雷也将造成雷電(diàn)冲击電(diàn)压直接通过计量装置加在低压绕组上，按变比感应到高压侧产生高電(diàn)压、有(yǒu)可(kě)能(néng)首先击穿高压绕组。同时，雷電(diàn)冲击電(diàn)压通过低压線(xiàn)路侵入用(yòng)户，造成家用(yòng)電(diàn)器的损坏。所以在配变低压侧应装设低压避雷器(以装设-组FYS型低压金属氧化物(wù)避雷器為(wèi)宜)或500V的通讯用(yòng)放電(diàn)间隙保护器，并将避雷器、变压器外壳和中性点可(kě)靠接地。
(5)在配電(diàn)变压器进線(xiàn)处装设電(diàn)抗器。電(diàn)抗器可(kě)以利用(yòng)进線(xiàn)制作，用(yòng)进線(xiàn)绕成直径100mm，10至20匝的電(diàn)感線(xiàn)圈。阻止雷電(diàn)波的入侵，保护变压器。
(6)避雷器安装工艺要规范。避雷器的接地要良好，接地線(xiàn)联接要可(kě)靠。农村配变避雷器安装工艺差、引線(xiàn)细:接头松或开路造成避雷器失去保护作用(yòng)而导致配变遭雷击烧坏是较常见的，所以防雷引線(xiàn)的截面积，引線(xiàn)连接头，接地體(tǐ)埋设都要符合有(yǒu)关防雷接地规程要求。
(7)按期进行预试和检修，避雷器要按规程要求定期进行绝缘電(diàn)阻、工频放電(diàn)電(diàn)压试验，
对不合格和有(yǒu)缺陷的避雷器进行更换.FS阀型避雷器经一段时间运行后，因避雷器自身老化其工频放電(diàn)電(diàn)压下降，绝缘電(diàn)阻降低。当其工频放電(diàn)電(diàn)压低于23kV，绝缘電(diàn)阻低于2000MΩ时必须更换。对接地引下線(xiàn)，接地装置要定期巡视检修。雷雨季节前要清扫瓷體(tǐ)，紧固接头，损坏部位立即更换。
随着我國(guó)工业的快速发展，化工企业安全生产的重要性正逐步為(wèi)人们所认同，而在这些企业中，针对特殊构筑物(wù)(油罐、户外架空管道、露天可(kě)燃气體(tǐ)储藏罐额和储藏柜)的防雷直接关系到石油化工企业的持续安全运行，我们必须站到历史时代的新(xīn)高度来认识和研究现代化工企业的防雷技术，提高人类对雷灾防御的综合能(néng)力。
