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【摘 要】 随着石油化工企业的规模和数量不断扩大，因雷电引起油罐爆炸起火的重大事故时有发生，特别是在雷电多发季，如何做好储油罐防雷防静电工作显得极其重要，本文根据目前大型油库在防雷工作中存在的现状，提出和分析了该大型油库存在的问题现状及一些针对性的防雷措施，希望对相关石油仓储企业的防雷工作具有一定的指导意义。
【关键词】 雷电；防雷现状；防静电
1、引言
近年来，随着石油储运行业不断发展，大型储油罐的不断建立，罐区设立的集中化，由雷击引起油罐火灾危险也越来越频繁，特别是同处长三角地区的仪征输油站、镇海石油储备库等因雷电引发的油罐起火事件，给相关石油仓储企业的防雷工作提出了警示，防雷形势十分严峻。某大型石油仓储企业储罐区地处海岛，位于多雷区域，一年四季均可发生雷暴，年雷暴初、终日最大跨度达289天，不仅储罐雷击火灾事故发生概率较大，而且与外界应急救援机构较远，一旦有雷击起火不能及时扑灭，那么将会造成人员、设备、财产等不可估计的巨大损失。因此，深入研究大型石油储罐发生雷击的原因和采取相应的对策措施，做好大型石油储罐防雷工作有着现实的安全意义。
2、雷电危害分类
目前雷电对油库的危害主要有两种雷击形式：直接雷和感应雷。
2.1直击雷
所谓直击雷，就是雷云直接通过人体、建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象。由于雷击释放的强大雷电流容易产生高温热效应，它将造成建筑物毁坏，引发人体伤亡及油库爆炸等危险情况。如果雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路，通常会损坏现场仪表的电子线路。此外，雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中，产生强大感应磁场，能通过信号传输线路耦合到控制室PLC和计算机等电子设备内，破坏PLC等电子设备。
2.2感应雷
感应雷是现状导致油库电子设备雷电事故的主要原因，而感应雷根据感应的不同分为静电感应和电磁感应，二者虽然原理不同，但均能对金属导体产生过高电压，从而造成危害。
（1）静电感应：当雷云来临时，地面上的金属设备或构件，会被感应出与雷云所带电荷符号相反的静电荷，当雷云对地放电后，雷云所带的电荷将会大大减少或消失，那么在无良好接地的地面金属上感应出来的电荷将来不及疏散，对地产生很高的静电电势差，从而可能引起易燃物质燃烧或爆炸。
（2）电磁感应雷。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场，强磁场会使地面上的现场仪表设备以及各类金属导体上，产生感应电动势或感生电流，造成设备故障和损坏。
3、目前罐区主要防雷安全隐患
虽然该大型石油库区根据相关储罐防雷规范要求采取了一些相对应的措施，但笔者认为还需要进一步改进目前现有的防雷措施，从而确保储油罐的安全生产，主要存在以下几个问题：
a）储油罐浮顶的密封基本采用机械密封，存在安全隐患。由于地处海岛，海边潮湿环境影响，往往导致储罐罐顶与浮盘之间密封不够严密，容易积聚大量油气，且储油罐储存的多为油品闪点低、挥发性强的轻质原油，油气浓度较易处于爆炸极限范围内。从目前使用效果来看，不是非常理想。
b）储罐浮盘与罐壁之间连接的可靠性问题是目前大型石油储罐等电位连接。而现有的储罐防雷措施是沿罐壁四周每隔3m设置导电片、扶梯侧设置2根静电导线。由于导电片是短的不锈钢条，靠自身弹性与罐壁贴合，不是可靠的电气连接方式，在泄放雷电流的过程中，容易与罐壁之间产生火花放电。此外，由于静电导线长达20多米，在泄放雷电流时由于导线的趋肤效应使电感瞬时增大，同时使浮顶与罐壁之间产生较大的电位差，如果密封圈处有放电间隙存在，就有可能引发火灾。
c）部分现场电气、仪表系统可能由于设计对防雷安全要求考虑不够，施工单位人员不按设计及规范要求进行施工，相关设备防雷接地工作未落实到位，导致目前系统防雷可靠性低。
d）依旧沿用旧版本的防雷规范标准，接地系统不规范，未按最新的防雷规范进行有目的性的整改工作。
e）用于现场仪表设备通讯的控制系统的接地装置与油罐接地装置互相独立，一旦雷击时，导致控制系统和信号采集元件之间就会产生很高的电位差，形成闪络，使信号采集元件、PLC等设备损坏。
f）生产辅助区内建筑防雷接地结构设计不完善，存在安全隐患。
4、相关防雷改进措施
4.1、储油罐区域防雷措施
（1）采用软密封结构取代机械密封方式。根据目前国内的使用经验和从防雷、防静电角度考虑，笔者建议将原先的机械密封方式更改为软密封，对于外浮顶油罐的一次密封型式应该采用软密封结构，这样可大大降低一、二次密封间的可燃气体浓度[2]。另外软密封将浮盘与罐壁在油气密集的区域内绝缘隔离的同时，也大大减少了金属突出物的存在，有效地防止了感应电势在油气空间内部放电火花的产生，从而大大降低爆燃的可能性。软密封在使用后期密封效果有所下降，所以要及时检查并且更换，以增强其安全性能。
（2）加装伸缩式接地装置。我司前期与相关企业及防雷设计院等单位经过多次的技术交流和科学调研，得出雷击时大罐浮盘上束缚电荷与罐壁的电荷泻放速率不同是导致罐壁与浮盘之间放电主要原因的结论。由于浮盘上束缚电荷泻放速率取决于浮顶罐浮盘与罐壁的导通回路，因此在雷电情况下，在浮盘与罐壁之间沿罐壁四周均匀加装多套伸缩式接地装置和两根静电导线相比，数量级上降低了浮盘瞬间压降，从而最大限度的减少闪络和电弧的初始值，大大减少了浮顶储罐由于雷击闪络引起的着火事故。
（3）储罐基础接地装置安装设置可靠与否直接影响大罐防雷的安全。根据相关规范要求，大型储罐防雷接地要求做到：罐基础自然接地体应与罐区接地装置相连，连接点不少于两处，且采用耐腐蚀、导电性能优良的材料。接地引下线应采用不小于4mm×40mm的热镀锌扁钢，并在距离地面0.3至1.0m之间装设断接卡。断接卡应采用4mm×40mm不锈钢材料，同时用2个M12的不锈钢螺栓连接并加防松垫片固定。储罐接地基础可作为搅拌器、抽油泵等设备的接地源。 （4）金属储罐的阻火器、呼吸阀、量油孔等金属材料必须相互做等电位连接，并与储罐共用一个接地装置实现等电位电气连接。
（5）罐区内各种输油管道、蒸汽管线等金属物均应与共用接地装置连接。埋地或管沟敷设的原油及成品油输油管道的始末端和分支处应与接地装置连接，并应用金属线跨接。平行敷设于地面上的输油管道，当净距小于100mm时应用金属线跨接，跨接点的距离不应大于30m。管道交叉点净距小于100时，交叉点应用金属线跨接。所有进出爆炸危险区域的输油管道做一次防静电接地。
考虑到油管连接间的法兰盘锈蚀绝缘，对于少于5个螺栓法兰连接的输油管道，在金属法兰两端必须做等电位跨接处理。当两端连接过渡电阻小于0.03Ω时，且管道上的法兰安装有5个以上螺栓连接时，可不跨接，但必须形成良好的电气通路。
4.2、辅助生产区雷措施
辅助生产区主要为变电所、输油泵、消防泵房等公用设备区域。对于这些区域可在其屋面装设避雷带和避雷针作为防雷保护，利用建筑物柱内钢筋作为引下线。对于屋面装设有不同装置的金属突出物，如无线中继设备、移动天线等均应与屋面上的避雷装置带进行多点牢固焊接；屋顶电源及信号线路均应穿金属管或金属槽盒，并与附近接地线可靠连接。
进出泵棚的金属管道、电缆金属外皮在泵棚外侧均应做一处接地，并共用接地装置应与保护接地装置及防雷接地装置。棚内所有电机、输油泵、电动阀门、压力、温度变送器等设备金属外壳均应可靠接地。
此外，对于泵房及泵棚内的吊装葫芦导轨应采用-40×4热镀锌扁钢在导轨两侧与框架梁内主筋焊接连通形成电气接地通路。
4.3、电气、仪表系统防雷
库区内低压变配电所总开关处应设计SPD，重要设备配电箱进线或跨越防雷区的线路安装SPD，并在防雷区分界处作等电位连接。安装的SPD间距应符合规范的要求。
自控基站机房的安全保护地、信号工作地、屏蔽接地、防静电接地和SPD接地等均应连接到局部等电位接地端子板上，通过接地干线引至楼层等电位接地端子板，并与楼层预留接地端子连接。其中浪涌保护器（SPD）的接地端，应与配线架接地端相连，配线架的接地线应采用截面积不小于16mm2的多股铜线，从配线架接至机房的局部等电位接地端子板上。配线架及程控用户交换机的金属支架、机柜均应做等电位连接并接地。
进、出机房的非光缆信号传输线路上应安装适配的信号SPD，且各SPD宜分别安装在雷电防护区的交界处或设备接口处。
4.4、其它
由于库区内设有多处操作平台，但是均未进行有效的等电位连接。根据现场的实际情况增加金属扶梯接地引下线，接入附近的接地网，以实现了等电位连接。
在泵房的门外、储罐的上罐扶梯入口处设置消除人身静电装置，再用接地线连接至接地干线，也可与输油管线共用一个防静电接地体。
5、防雷设施管理
大型石油仓储企业储罐位于多雷区域，且一旦遭受雷击将会带来不可估计的损失。因此，除了做好防雷防静电措施外，对于日常的防雷防静电接地工作的检查非常关键。笔者列举了以下几个主要环节：
（1）每年检查两次外浮顶及内浮顶储油罐的浮盘和罐体之间的等电位连接线是否完好，软铜导线有无断裂、缠绕、松动。从罐壁接地卡直接入地的引下线，要检查螺栓与连接件的表面有无松脱和严重锈蚀现象，若发现有脱焊、松动和锈蚀等应进行相应的处理，特别是在断接卡或接地测试点处，应进行电气连续性测量。
（2）每年应对各接地点的接地电阻检测两次，此项工作应由管理部门委托有资质的机构负责检测。其当实测的接地电阻值达不到要求时。应对接地体装置进行检查，按不同情况进行处理或增打接地极，直到测量的冲击电阻值符合规范要求为止。
（3）认真做好罐区的工作接地、保护接地，以及工艺设备、工艺管线、储运设施和构、建筑物的防雷、防静电接地的管理工作。
（4）专业管理人员应建立设备防雷档案盒接地装置台账，绘制接地装置平面图，整理接地点清单，并对每个接地点进行编号，将每年检查情况，缺陷处理结果和接地电阻等记入台账。
6、结束语
雷电对油库的安全运行具有严重的威胁，因此做好防雷保护工作是保证油库安全生产的重点。油库管理者应做好能做好相关防范措施，落实整改，从根源上解决库区防雷缺陷问题，同时建立健全防雷体系，严格维护管理，从而确保油库的安全运行。
参考文献：
[1]孙宗文，吴培葵《浅谈天然气管线防雷措施》[J].石油化工自动化，2012
[2]季正伟《地上大型石油库的防雷设计》[J].中国石油和化工标准与质量
[3]刘汉明《防雷接地技术在大型油库中的应用》[J].安全技术，2009
[4]李伯见，杜威，李华骐《油库自动化控制系统》[J].科技传播
【关键词】 雷电；防雷现状；防静电
1、引言
近年来，随着石油储运行业不断发展，大型储油罐的不断建立，罐区设立的集中化，由雷击引起油罐火灾危险也越来越频繁，特别是同处长三角地区的仪征输油站、镇海石油储备库等因雷电引发的油罐起火事件，给相关石油仓储企业的防雷工作提出了警示，防雷形势十分严峻。某大型石油仓储企业储罐区地处海岛，位于多雷区域，一年四季均可发生雷暴，年雷暴初、终日最大跨度达289天，不仅储罐雷击火灾事故发生概率较大，而且与外界应急救援机构较远，一旦有雷击起火不能及时扑灭，那么将会造成人员、设备、财产等不可估计的巨大损失。因此，深入研究大型石油储罐发生雷击的原因和采取相应的对策措施，做好大型石油储罐防雷工作有着现实的安全意义。
2、雷电危害分类
目前雷电对油库的危害主要有两种雷击形式：直接雷和感应雷。
2.1直击雷
所谓直击雷，就是雷云直接通过人体、建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象。由于雷击释放的强大雷电流容易产生高温热效应，它将造成建筑物毁坏，引发人体伤亡及油库爆炸等危险情况。如果雷电直接击中现场仪表设备或与之连接的管路，通常会损坏现场仪表的电子线路。此外，雷电流在沿仪表支架流入大地的过程中，产生强大感应磁场，能通过信号传输线路耦合到控制室PLC和计算机等电子设备内，破坏PLC等电子设备。
2.2感应雷
感应雷是现状导致油库电子设备雷电事故的主要原因，而感应雷根据感应的不同分为静电感应和电磁感应，二者虽然原理不同，但均能对金属导体产生过高电压，从而造成危害。
（1）静电感应：当雷云来临时，地面上的金属设备或构件，会被感应出与雷云所带电荷符号相反的静电荷，当雷云对地放电后，雷云所带的电荷将会大大减少或消失，那么在无良好接地的地面金属上感应出来的电荷将来不及疏散，对地产生很高的静电电势差，从而可能引起易燃物质燃烧或爆炸。
（2）电磁感应雷。雷电流在其通道周围的空间产生电磁场，强磁场会使地面上的现场仪表设备以及各类金属导体上，产生感应电动势或感生电流，造成设备故障和损坏。
3、目前罐区主要防雷安全隐患
虽然该大型石油库区根据相关储罐防雷规范要求采取了一些相对应的措施，但笔者认为还需要进一步改进目前现有的防雷措施，从而确保储油罐的安全生产，主要存在以下几个问题：
a）储油罐浮顶的密封基本采用机械密封，存在安全隐患。由于地处海岛，海边潮湿环境影响，往往导致储罐罐顶与浮盘之间密封不够严密，容易积聚大量油气，且储油罐储存的多为油品闪点低、挥发性强的轻质原油，油气浓度较易处于爆炸极限范围内。从目前使用效果来看，不是非常理想。
b）储罐浮盘与罐壁之间连接的可靠性问题是目前大型石油储罐等电位连接。而现有的储罐防雷措施是沿罐壁四周每隔3m设置导电片、扶梯侧设置2根静电导线。由于导电片是短的不锈钢条，靠自身弹性与罐壁贴合，不是可靠的电气连接方式，在泄放雷电流的过程中，容易与罐壁之间产生火花放电。此外，由于静电导线长达20多米，在泄放雷电流时由于导线的趋肤效应使电感瞬时增大，同时使浮顶与罐壁之间产生较大的电位差，如果密封圈处有放电间隙存在，就有可能引发火灾。
c）部分现场电气、仪表系统可能由于设计对防雷安全要求考虑不够，施工单位人员不按设计及规范要求进行施工，相关设备防雷接地工作未落实到位，导致目前系统防雷可靠性低。
d）依旧沿用旧版本的防雷规范标准，接地系统不规范，未按最新的防雷规范进行有目的性的整改工作。
e）用于现场仪表设备通讯的控制系统的接地装置与油罐接地装置互相独立，一旦雷击时，导致控制系统和信号采集元件之间就会产生很高的电位差，形成闪络，使信号采集元件、PLC等设备损坏。
f）生产辅助区内建筑防雷接地结构设计不完善，存在安全隐患。
4、相关防雷改进措施
4.1、储油罐区域防雷措施
（1）采用软密封结构取代机械密封方式。根据目前国内的使用经验和从防雷、防静电角度考虑，笔者建议将原先的机械密封方式更改为软密封，对于外浮顶油罐的一次密封型式应该采用软密封结构，这样可大大降低一、二次密封间的可燃气体浓度[2]。另外软密封将浮盘与罐壁在油气密集的区域内绝缘隔离的同时，也大大减少了金属突出物的存在，有效地防止了感应电势在油气空间内部放电火花的产生，从而大大降低爆燃的可能性。软密封在使用后期密封效果有所下降，所以要及时检查并且更换，以增强其安全性能。
（2）加装伸缩式接地装置。我司前期与相关企业及防雷设计院等单位经过多次的技术交流和科学调研，得出雷击时大罐浮盘上束缚电荷与罐壁的电荷泻放速率不同是导致罐壁与浮盘之间放电主要原因的结论。由于浮盘上束缚电荷泻放速率取决于浮顶罐浮盘与罐壁的导通回路，因此在雷电情况下，在浮盘与罐壁之间沿罐壁四周均匀加装多套伸缩式接地装置和两根静电导线相比，数量级上降低了浮盘瞬间压降，从而最大限度的减少闪络和电弧的初始值，大大减少了浮顶储罐由于雷击闪络引起的着火事故。
（3）储罐基础接地装置安装设置可靠与否直接影响大罐防雷的安全。根据相关规范要求，大型储罐防雷接地要求做到：罐基础自然接地体应与罐区接地装置相连，连接点不少于两处，且采用耐腐蚀、导电性能优良的材料。接地引下线应采用不小于4mm×40mm的热镀锌扁钢，并在距离地面0.3至1.0m之间装设断接卡。断接卡应采用4mm×40mm不锈钢材料，同时用2个M12的不锈钢螺栓连接并加防松垫片固定。储罐接地基础可作为搅拌器、抽油泵等设备的接地源。 （4）金属储罐的阻火器、呼吸阀、量油孔等金属材料必须相互做等电位连接，并与储罐共用一个接地装置实现等电位电气连接。
（5）罐区内各种输油管道、蒸汽管线等金属物均应与共用接地装置连接。埋地或管沟敷设的原油及成品油输油管道的始末端和分支处应与接地装置连接，并应用金属线跨接。平行敷设于地面上的输油管道，当净距小于100mm时应用金属线跨接，跨接点的距离不应大于30m。管道交叉点净距小于100时，交叉点应用金属线跨接。所有进出爆炸危险区域的输油管道做一次防静电接地。
考虑到油管连接间的法兰盘锈蚀绝缘，对于少于5个螺栓法兰连接的输油管道，在金属法兰两端必须做等电位跨接处理。当两端连接过渡电阻小于0.03Ω时，且管道上的法兰安装有5个以上螺栓连接时，可不跨接，但必须形成良好的电气通路。
4.2、辅助生产区雷措施
辅助生产区主要为变电所、输油泵、消防泵房等公用设备区域。对于这些区域可在其屋面装设避雷带和避雷针作为防雷保护，利用建筑物柱内钢筋作为引下线。对于屋面装设有不同装置的金属突出物，如无线中继设备、移动天线等均应与屋面上的避雷装置带进行多点牢固焊接；屋顶电源及信号线路均应穿金属管或金属槽盒，并与附近接地线可靠连接。
进出泵棚的金属管道、电缆金属外皮在泵棚外侧均应做一处接地，并共用接地装置应与保护接地装置及防雷接地装置。棚内所有电机、输油泵、电动阀门、压力、温度变送器等设备金属外壳均应可靠接地。
此外，对于泵房及泵棚内的吊装葫芦导轨应采用-40×4热镀锌扁钢在导轨两侧与框架梁内主筋焊接连通形成电气接地通路。
4.3、电气、仪表系统防雷
库区内低压变配电所总开关处应设计SPD，重要设备配电箱进线或跨越防雷区的线路安装SPD，并在防雷区分界处作等电位连接。安装的SPD间距应符合规范的要求。
自控基站机房的安全保护地、信号工作地、屏蔽接地、防静电接地和SPD接地等均应连接到局部等电位接地端子板上，通过接地干线引至楼层等电位接地端子板，并与楼层预留接地端子连接。其中浪涌保护器（SPD）的接地端，应与配线架接地端相连，配线架的接地线应采用截面积不小于16mm2的多股铜线，从配线架接至机房的局部等电位接地端子板上。配线架及程控用户交换机的金属支架、机柜均应做等电位连接并接地。
进、出机房的非光缆信号传输线路上应安装适配的信号SPD，且各SPD宜分别安装在雷电防护区的交界处或设备接口处。
4.4、其它
由于库区内设有多处操作平台，但是均未进行有效的等电位连接。根据现场的实际情况增加金属扶梯接地引下线，接入附近的接地网，以实现了等电位连接。
在泵房的门外、储罐的上罐扶梯入口处设置消除人身静电装置，再用接地线连接至接地干线，也可与输油管线共用一个防静电接地体。
5、防雷设施管理
大型石油仓储企业储罐位于多雷区域，且一旦遭受雷击将会带来不可估计的损失。因此，除了做好防雷防静电措施外，对于日常的防雷防静电接地工作的检查非常关键。笔者列举了以下几个主要环节：
（1）每年检查两次外浮顶及内浮顶储油罐的浮盘和罐体之间的等电位连接线是否完好，软铜导线有无断裂、缠绕、松动。从罐壁接地卡直接入地的引下线，要检查螺栓与连接件的表面有无松脱和严重锈蚀现象，若发现有脱焊、松动和锈蚀等应进行相应的处理，特别是在断接卡或接地测试点处，应进行电气连续性测量。
（2）每年应对各接地点的接地电阻检测两次，此项工作应由管理部门委托有资质的机构负责检测。其当实测的接地电阻值达不到要求时。应对接地体装置进行检查，按不同情况进行处理或增打接地极，直到测量的冲击电阻值符合规范要求为止。
（3）认真做好罐区的工作接地、保护接地，以及工艺设备、工艺管线、储运设施和构、建筑物的防雷、防静电接地的管理工作。
（4）专业管理人员应建立设备防雷档案盒接地装置台账，绘制接地装置平面图，整理接地点清单，并对每个接地点进行编号，将每年检查情况，缺陷处理结果和接地电阻等记入台账。
6、结束语
雷电对油库的安全运行具有严重的威胁，因此做好防雷保护工作是保证油库安全生产的重点。油库管理者应做好能做好相关防范措施，落实整改，从根源上解决库区防雷缺陷问题，同时建立健全防雷体系，严格维护管理，从而确保油库的安全运行。
参考文献：
[1]孙宗文，吴培葵《浅谈天然气管线防雷措施》[J].石油化工自动化，2012
[2]季正伟《地上大型石油库的防雷设计》[J].中国石油和化工标准与质量
[3]刘汉明《防雷接地技术在大型油库中的应用》[J].安全技术，2009
[4]李伯见，杜威，李华骐《油库自动化控制系统》[J].科技传播