油氣庫的雷電及靜電安全防護分析

藺鼎讀

（中國石油長慶油田分公司第二采油廠消防大隊，甘肅慶陽 745000）

2001年8月，我國貴州省貴陽市曾發生一起雷擊加油站的事故，雷電擊中加油站的電源線路，雷電經過金屬拉線接地入地，拉線接地位置距離油罐只有數米的距離，油罐中由于雷電形成的瞬間高壓形成火花，油罐中的柴油迅速爆燃，造成嚴重的財產損失。由此可見，油氣庫建立有關雷電的安全防護十分重要，靜電防護也是如此，靜電往往是引起雷擊的常見原因之一。

1 雷電對油氣庫的安全危害原因分析

1.1 雷擊

想要分析雷電對于油氣庫的安全危害，首先要清楚雷擊是如何形成的。通常情況下，云層攜帶的電并不會隨便擊穿空氣、擊中地面建筑物，因為空氣在常規條件下是絕緣的。只有當帶電云層與地面之間形成20～30kV/cm 的電場時，云層上的電才能夠擊穿絕緣的空氣向地面建筑放電。而云層放電的過程中，不止有電子的急速放射，還有擊穿通道上空氣劇烈膨脹而發生的轟鳴聲，二者結合在一起就是通常意義上提到的“雷電”，因此，對油氣庫造成最大影響的并非雷，而是電。電擊瞬間強大的能量能夠直接摧毀缺少防雷措施的地面建筑，引燃油氣庫中的原油和天然氣，引發爆燃及后續衍生傷害。

1.2 雷電對油氣庫的作用方式

1.2.1 電壓影響

雷擊的瞬間，雷電所攜帶的數萬伏電壓能夠輕易擊穿老化的絕緣層，對油氣庫、油氣罐造成直接的沖擊，引發爆炸、火災等嚴重事故，造成不可忽視的經濟損失、人身傷害。

1.2.2 熱能影響

雷電在擊中地面建筑的同時，還會產生數千安的電流，如此大規模的電流在流經電路時會轉化成為大量的、短期無法消耗的熱能，導致低壓線路被迅速熔化、燃燒。低壓線路熔化、燃燒時形成的火花噴濺有較大幾率引起油氣庫的火災或爆炸，危險性很高。

1.2.3 電磁感應影響

在雷擊過程中，除了雷電直接造成的電流、電壓影響外，強大的電磁場影響還會導致原本不帶電的物體帶電，或導致原本無電流溝通的金屬部件之間出現放電現象。因此，在電磁感應的影響下，沒有構成回路或接地的鋼筋、管道會出現局部的放電或發熱，這些火花和溫度有很大可能引發油氣庫中原油和天然氣的爆炸、燃燒。

2 靜電對油氣庫的安全危害原因分析

靜電是對油氣庫威脅較大的安全影響因素之一，當靜電積累至一定量時，十分容易引發雷擊或火災，而想要降低靜電對油氣庫的安全威脅，必須要了解油氣庫中靜電的來源，從源頭上進行控制和干預。

2.1 油氣庫中靜電的來源

2.1.1 原油自帶靜電

原油本身攜帶著大量的靜電荷，且具有一定的導電效果。但原油的導電率與其中的靜電危險性存在一定的關聯，可以通過控制導電率來適當降低原油自帶靜電的威脅。原油導電率在10-12～10-11s/m 時，攜帶靜電荷量較大，危險性很高；當原油導電率在10-9s/m 時，所攜帶的靜電荷被大量釋放，危險性隨之降低。原油的導電率與原油的含水率、流動狀態都有關系，含水率較高的原油攜帶靜電荷的量大，湍流狀態下的原油攜帶靜電荷的量大，因此，降低原油含水率和保持運輸管道的管壁平滑、管徑一致能夠有效控制原油的靜電危險性。

2.1.2 灌裝時產生靜電

原油灌裝時會流經泵頭和過濾器等裝置，對罐壁形成沖擊和噴濺，在此過程中流體的流速過快，很容易產生從罐壁上獲得大量的電子，導致電荷在原油中大量積累，卻無法及時被中和，也無法被短時間導出，導致原油攜帶的靜電危險大幅度提升。

2.1.3 人體產生靜電

油氣庫中有大量的工作人員，負責油氣庫的管理和原油天然氣的輸送操作、灌裝操作等，而人體本身是導體，必然攜帶一定量的電荷，工作人員在油氣庫附近走動時有一定可能將自身攜帶的靜電荷傳遞到原油、天然氣中，提高油氣庫的靜電危險等級。纖維衣物在與各種介質摩擦過程中容易出現放電現象，這也是冬天脫毛衣時常見靜電弧的原因，因此，油氣庫工作人員要注意自身的靜電防護，避免影響油氣庫的安全。

2.2 靜電對油氣庫的威脅方式

當油氣庫中積累大量的靜電荷時，在雷云的影響下在金屬設施的頂部聚集大量的相反電荷，這是電場作用下的必然效果。當相反電荷量積累到一定程度時，就會加大雷電擊穿的可能性，形成電打火，這在防雷措施防護不到位的情況下對油氣庫的安全威脅非常大。

3 油氣庫建立雷電及靜電安全防護的具體措施

3.1 油氣庫的雷電安全防護措施

3.1.1 建立油氣庫的防雷系統

在油氣庫中無論是建筑物、油氣罐、電源系統還是通訊系統都需要進行防雷系統的建設，架設避雷針防止雷電直擊，盡可能避免雷電擊穿帶來的巨大電壓、電流或熱能影響，避免電流順著電源線、電話線等線路影響到油氣庫。目前，很多油氣庫在建筑物、油氣罐等部分的防雷系統架設比較完善，但容易忽視電源、信號線等環節的防雷系統架設，無法切實對油氣庫形成完備的雷電防護。

3.1.2 建立油氣庫的接地系統

油氣庫中往往采用垂直接地極的方式來進行建筑物或設施的接地。角鋼、鋼管等材質形成的接地極直接打入大地，能夠有效導走建筑物、油氣罐、運輸管道等部分中積累的靜電荷，盡量避免引發雷電的擊穿現象，提高油氣庫的安全。油氣庫中的油氣罐可以設置環形接地，弧形距離小于等于30m，距離油氣罐的距離大于等于3m，且接地點位不少于2處，這樣設計能夠有效提高油氣罐的安全性。

3.2 油氣庫的靜電安全防護措施

3.2.1 避免原油中混入水分

原油中混入水分會大幅提升靜電荷積累的可能性，油氣庫中技術人員要盡可能將原油的含水率控制在5%以下，保證原油的安全性。空氣中同樣含有一定量的水分，為了避免水分的入侵，油氣罐中可以填充一定量的惰性氣體擠占空間，降低空氣與原油接觸的可能性，進一步降低原油中的含水量。3.2.2 控制原油運輸、存儲的流速

在原油運輸和存儲過程中，勻速、勻減速狀態下的原油安全性最高，能夠有效降低原油中產生靜電的可能性。工作人員要保證輸油管道、油氣罐內壁的光滑程度，避免原油因為內壁不平而產生碰撞或湍流，避免原油產生靜電。還要保證輸油管道的管徑一致、流速均勻，避免原油在轉彎時、通過泵頭時產生速度的大幅度變化，避免原油在變速情況下產生靜電荷。

3.2.3 做好人體靜電的預防

進入油氣庫范圍工作的工作人員必須要做好自身的靜電防護，穿戴防靜電的服裝、佩戴防靜電的帽子、佩戴防止靜電接地的腕帶，此外，工作人員在接近油氣罐前還應進行相應的靜電消除，中和自己身上攜帶的靜電荷，盡可能保證油氣庫的靜電荷在可控范圍之內，避免影響油氣庫的靜電安全。

3.3 在油氣庫中建設預警系統

油氣庫中可以通過安裝探頭的方式來24h 監測電場變化，同步監測天空、地面、油氣庫本身的電壓、電流、電荷積累情況，鑒別電場的變化，預測可能出現的靜電威脅或雷電擊穿威脅。在建設和安裝探頭時，技術人員可以將探頭架設在1m 高的立桿上，并保持探頭的視野在150°，最大程度上發揮探頭的檢測效果。此外，油氣庫工作人員還要時刻關注氣象預報，關注雷電在附近的活動，提高對雷電的預警和防護。

4 結語

油氣庫中雷電擊穿的預防和靜電威脅的預防十分重要，是保護油氣庫安全的重要工作，必須引起油氣庫管理團隊的重視，從防雷、接地、防靜電產生、防靜電積累等數個方面做好預防工作，避免油氣庫受到威脅。