儲罐防雷接地分析

吳來春

（上海建工四建集團有限公司機電設(shè)備安裝工程公司，上海 200000）

儲罐防雷接地分析

吳來春

（上海建工四建集團有限公司機電設(shè)備安裝工程公司，上海 200000）

鋼制儲罐作為儲存易燃易爆液體或氣體甚至一個發(fā)酵容器，若是防雷措施不當(dāng)，一旦遭受雷擊，很可能發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故。儲罐的防雷安全問題，涉及到人身和財產(chǎn)安全，越來越受到關(guān)注。本文主要針對儲罐區(qū)防雷接地措施進行分析。

鋼制儲罐；避雷針；引下線；防靜電；防雷設(shè)施檢查

本工程位于上海浦東新區(qū)長江口位置，儲罐類型為鋼制儲罐，主要用于存放污水和發(fā)酵，因此防雷措施必不可少。由于儲罐數(shù)量眾多，大小、高低不一，在考慮防雷接地措施過程中，不僅要考慮單個罐體的防雷，還要考慮到整個罐區(qū)的防雷，既能避免重復(fù)防雷，又能節(jié)約成本。

1 認(rèn)清雷電屬性，正確采取措施

雷電是自然界中的放電現(xiàn)象。對人類社會而言，弊大于利。雷電人力是無法阻止的，只能采取正確的措施對它進行引導(dǎo)，讓其泄入大地。

2 避雷針的必要性

標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為地上固定頂儲罐的頂板厚度大于等于4mm時不應(yīng)裝設(shè)避雷針，但必須做防雷接地。其實，避雷針應(yīng)該叫“引雷針”，它能把閃電從保護物上方引向自己承受雷擊并安全地通過自己把雷電流泄入大地，使其不對高層建筑構(gòu)成危險，起到保證安全的作用。

鋼制儲罐避雷針應(yīng)該裝，分析如下：

首先，本工程的罐體頂板厚度以及壁板厚度雖然遠遠大于4mm，但是作為特殊罐體，考慮到自身的生產(chǎn)需要，罐體外部需要做保溫，保溫外側(cè)覆蓋了一層3mm厚的彩鋼瓦作為外殼將整個儲罐護住。這種情況下，儲罐的板厚就不能按照規(guī)范來考慮，應(yīng)將最外層彩鋼瓦的厚度作為它的厚度。其次，雷電還有具有很強的破壞效應(yīng)，主要體現(xiàn)在三個方面：（1）電效應(yīng)。雷電產(chǎn)生高達數(shù)萬伏的電壓；（2）熱效應(yīng)。當(dāng)幾千安電流通過導(dǎo)體時，在短時間內(nèi)將轉(zhuǎn)換成大量熱能；（3）機械力效應(yīng)。在對地放電過程中，產(chǎn)生沖擊波。

設(shè)計規(guī)范中認(rèn)為大于4mm厚的儲罐不需要作專門的防雷裝置，這只是從雷電的電效應(yīng)和熱效應(yīng)方面講的。雷電對儲罐產(chǎn)生傷害最大的就是它的機械力效應(yīng)。它對儲罐有破壞作用，使得儲罐局部變形，在雷電熱效應(yīng)的作用下進一步引發(fā)火災(zāi)，甚至爆炸。

本工程罐體單體容積大，罐體數(shù)量多，對防雷造成了一定影響：（1）單個罐體容積越來越大，相應(yīng)它的受雷擊面也在擴大，在4mm鋼板厚度不變的情況下，遭受雷擊時，面積越大，變形越嚴(yán)重，也就是更容易產(chǎn)生危害；（2）儲罐數(shù)量多。儲罐都是通過鋼板焊接而成，原先一個儲罐僅僅是一個點，現(xiàn)在眾多儲罐布置在一個區(qū)域內(nèi)，形成了一個面。根據(jù)雷電打擊容易導(dǎo)電物體這一特點，該區(qū)域被雷擊的概率將大大提升。

綜上所述，儲罐安裝避雷針還是很有必要的。

3 避雷針的布置

本工程最大儲罐高24m，直徑12m，小罐體高度9m，直徑6m。常規(guī)來說，避雷針應(yīng)安裝于建筑物最高處，但是儲罐頂部最高處正好有設(shè)備，只能將避雷針布置在儲罐頂圓周位置處。另外，儲罐頂部無需再單獨設(shè)置避雷網(wǎng)格，只需要利用扶手欄桿作為接閃器，避雷針與扶手欄桿、儲罐進行可靠連接。

單根避雷針的保護范圍，如圖1所示，以避雷針的頂點為起點，作一根45°往下的斜線，在半高位置轉(zhuǎn)折，與地面處避雷針1.5h位置處為終點進行相連，形成一個保護范圍，在這個空間范圍內(nèi)的被保護物體不會遭受直接雷擊。

假設(shè)用公式來進行表達，則避雷針在地面上的保護半徑r=1.5hm。在儲罐保護高度hx=24m的水平面上的保護半徑rx按下式計算：

（1）當(dāng)hx≥h/2時，rx=(h-hx)p；

（2）當(dāng)hx＜h/2時，rx=（1.5h-2hx）p （1）

式中，P：高度影響系數(shù)；h≤30m，P=1；30m＜h≤120m，P=5.5。

本工程避雷針最高處為h=30m，hx=24m，h/2=15m，因此帶入公式（1）得出hx在水平面上的保護半徑rx=（30-24）×1=6m。

從公式得出，在儲罐24m位置，避雷針的保護半徑只有6m，只能覆蓋到儲罐的半徑區(qū)域。因此，為了能夠完全保護到儲罐本身，需要在儲罐圓周上設(shè)置4根避雷針，相應(yīng)的，在儲罐底部位置，避雷針保護半徑達到了r=1.5h=1.5×30=45m（詳見圖1）。

圖1

根據(jù)現(xiàn)場實際罐體布置的情況以及計算所得，并不是所有的儲罐需要安裝避雷針。部分小罐體由于位置靠近大罐體，經(jīng)計算已在大罐避雷針的有效保護范圍之內(nèi)，亦可將此部分避雷針省去。詳見圖2。

圖2

避雷針不僅保護了罐體本身，還保護到罐區(qū)的管線、設(shè)備免受直擊雷的傷害。

4 防雷引下線

根據(jù)規(guī)范要求，鋼板厚度≥4mm，無需單獨設(shè)置引下線。本工程罐體鋼板最薄處8mm，最厚處達12mm，完全滿足規(guī)范要求，不再需要單獨設(shè)置引下線，而是可以利用罐體本身做引下線與接地裝置相連接。

根據(jù)規(guī)范要求，儲罐的防雷引下線不應(yīng)少于兩根，并應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距沿周長計算不宜大于18m。

大儲罐直徑12m，根據(jù)圓周長公式

因此，需要在圓周上均勻布置三根引下線位置與接地網(wǎng)進行相連。

小罐體直徑6m，根據(jù)圓周長公式

因此，在滿足規(guī)范要求的情況下，在儲罐圓周上引出三個扁鐵與接地網(wǎng)相連即可。

5 防靜電措施

（1）在儲罐內(nèi)層的防腐涂劑必須采用導(dǎo)靜電防腐型涂料。它具有防腐性能好、耐油性能強、導(dǎo)電性能強、使用方便等特點；（2）在存放有易燃易爆的場所施工時必須使用銅扳手，避免火花的產(chǎn)生；（3）爆炸氣體環(huán)境作業(yè)人員應(yīng)穿防靜電工作服、防靜電工作鞋，禁止在爆炸危險場所脫衣服、帽子或類似物；（4）儲罐區(qū)輸送管道，法蘭連接采用絕緣墊片做密封時，需要進行跨接；（5）罐區(qū)內(nèi)所有金屬物體，包括但不限于、管道、橋架、支架等均應(yīng)與接地網(wǎng)可靠連接，且不應(yīng)少于2處。

6 防雷設(shè)施的檢查及注意的問題

（1）接閃器定期檢查銹蝕情況，要保證接觸良好；（2）發(fā)生雷擊后，要檢查接閃器是否有折斷情況，當(dāng)發(fā)生折斷，要立即更換；（3）接地裝置要焊接可靠；（4）接地裝置定期開挖檢查腐蝕狀況；（5）電工每年雷雨季節(jié)前均要對儲罐防雷接地設(shè)施進行電阻檢查；（6）儲罐內(nèi)浮盤的防靜電接地裝置每半年檢查一次，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；（7）罐區(qū)有地面或地下工程施工時，要加強對接地極的監(jiān)護。

7 接地電阻的測量

接地電阻值是用來衡量接地裝置是否達到要求的一個指標(biāo)。從防雷角度來說，接地電阻越小越好。接地電阻越小，引導(dǎo)雷電流入大地的能力越好，反擊和跨步電壓也越小。

測量接地電阻時應(yīng)盡量注意：（1）測量時，不應(yīng)在雨天測量，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；（2）測量時，最好反復(fù)在不同的方向測量3～4次，取平均值；（3）對于地下金屬管線情況復(fù)雜，檢測時盡量避開干擾大的位置，以減小誤差。

8 結(jié)語

以上對大型儲罐的防雷接地做了簡要闡述。每個項目都有自己的特殊性、唯一性，防雷接地措施并不能照搬規(guī)范一概而論。因此，對大型儲罐的防雷接地應(yīng)不斷加深認(rèn)識、不斷完善且不斷改進。

[1]孫金伯.關(guān)于石油儲罐防雷標(biāo)準(zhǔn)的探討.中國設(shè)備工程，2008(3).

[2]GB 15599-1995 石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范.

TM862

A

1671-0711（2017）06（下）-0125-02