導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

罐區(qū)儀表防雷應(yīng)用分析

文檔作者：歐陽紅國文檔來源：湖南岳陽長煉機電工程技術(shù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月06日
下載地址：點擊這里	文件大?。?305.62 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?05.62 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：抗生素發(fā)酵罐設(shè)計分析

上一篇：高壓空氣儲罐的可靠性分析

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

第23卷第6期
20l6年6月
儀器儀表用戶
NSTRUMEN1。 汀lON
EIC Vo1．23
2016 No．6
罐區(qū)儀表防雷應(yīng)用分析
歐陽紅國
(湖南岳陽長煉機電工程技術(shù)有限公司， 湖南岳陽414012)
摘要：雷電，作為不可抗力的自然災(zāi)害，時常給油罐區(qū)的安全生產(chǎn)和電器儀表設(shè)備造成不可預(yù)知的損失。因此，
抑制和減少雷電的危害，高度重視油罐區(qū)防雷變得極其重要。本文介紹了雷電對儀表設(shè)備損害的途徑以及防護(hù)措
施，并以某罐區(qū)為例從應(yīng)用的角度對罐區(qū)儀表防雷進(jìn)行分析，為儀表維護(hù)人員提供可行的整體解決思路。
關(guān)鍵詞：儀表防雷；油罐區(qū)；應(yīng)用；分析
中圖分類號：TH 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10．3969／j．i SSn．1671—1041．2016．06．010
文章編號：1 671-1 041(201 6)06—0034-04
Application and Analysis of Lightning Protection for
Instrumentation in the Oil Tank Area
OuyangHongguo
Hunan Yueyang Changlian Electrical&amp;amp;Mechanical Technology Co．，hd．，Hunan， Yueyang，414012，China，)
Abstract：Lightning，as force majeure natural disasters，often to the oil tank area of safety in production and
electricalinstrumentation equipment caused by unpredictable losses．Therefore，it is very important to suppress and reduce the
harm of lightning．In this paper，the author introduced the damage way of lingghtning to instrument equipment and protective
measures and to a tank area as an example from the point of view of the application of tank lightning protection of instrument
analysis，for instrument maintenance personnel to provide feasible solutions．
Key words：instrument lightning protection；oil tank area；印plication；ana1ysis
在規(guī)劃油品罐區(qū)時，出于工藝流程管線配置方便、防
火及安全等因素的考慮，其均配置在相對獨立且比較集中
的某個區(qū)域。這就導(dǎo)致了罐區(qū)沒有高點建筑，不具備高點
放電的特點。對于儀表設(shè)備來講，也就沒有了處于裝置區(qū)
的塔、器等高點的保護(hù)，易于受到雷電的襲擊，從而導(dǎo)致
在雷電多發(fā)的季節(jié)或區(qū)域，對儀表設(shè)備的多發(fā)且重復(fù)性損
毀；同時，也為儀表專業(yè)帶來了一個比較復(fù)雜的課題：罐
區(qū)儀表設(shè)備的防雷。
隨著罐區(qū)智能化儀表設(shè)備越來越多，而智能設(shè)備／卡
件等系統(tǒng)設(shè)備耐過電流，耐雷電壓的水平低，外加信號各
類線路和節(jié)點愈來愈多，儀表控制系統(tǒng)較以前更容易遭受
雷電波的侵入，致使雷電災(zāi)害時常發(fā)生，罐區(qū)儀表的防雷
日益迫切重要。鑒于此，人們將罐區(qū)儀表防雷作為一項系
統(tǒng)工程來研究，在多專業(yè)配合共同完成的同時，從各方面
進(jìn)行了廣泛地研究并在實際應(yīng)用中取得了很好的效果。本
文從防雷原理、雷電侵入儀表途徑及儀表系統(tǒng)的防雷措施
等幾個方面來探討油罐區(qū)儀表防雷可遵循的對策。
1 防雷原理
根據(jù)雷電形成過程可知，雷云閃擊存在很強的隨機性，
這種隨機是指在其形成的過程中沒有固定的目標(biāo)，受氣候
影響很大，在云層漂浮不定，因而在其積聚電荷形成閃擊
的過程中具有很大的隨機性。但當(dāng)雷電先導(dǎo)下行放電的瞬
間，是具有選擇性的。高樓、曠野處相對孤立的建筑物、
河床、湖泊、沼澤地、山地與平原交界處、高壓架空線地區(qū)、
金屬結(jié)構(gòu)集中區(qū)、有金屬礦藏的山地等土壤電阻率較小或
土壤電阻率突變地段由于易于積聚電荷，與雷云形成了較
強的電場，易成為雷電經(jīng)常襲擊的目標(biāo)。
1．1雷擊一般分為直擊雷擊和感應(yīng)雷擊
直擊雷是雷電直接擊在物體上，直接由于電效應(yīng)、
收稿日期：2016-03—17
作者簡介：歐陽紅國(1968一)，男，湖南醴陵人，工程師，從事設(shè)備管理。
第6期 歐陽紅國·罐區(qū)儀表防雷應(yīng)用分析 35
熱效應(yīng)和機械效應(yīng)等混合力作用摧毀設(shè)備。由于直擊雷的
電效應(yīng)損壞儀表設(shè)備的概率較低，大部分罐區(qū)儀表設(shè)備的
損壞是由于感應(yīng)雷擊。
感應(yīng)雷也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過電壓，根據(jù)產(chǎn)生的
原理不同，分為：靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷[1】。
靜電感應(yīng)雷：接近地面的帶電積云，由于單一雷云
帶電的單極性，總是會在附近的金屬導(dǎo)體上感應(yīng)出大量的
反極性束縛電荷。金屬導(dǎo)體遠(yuǎn)離帶電積云端會相應(yīng)產(chǎn)生與
雷電同級性的電荷，從而在金屬導(dǎo)體與雷云之間，以及金
屬導(dǎo)體自身產(chǎn)生出可達(dá)到幾萬到幾十萬伏的感應(yīng)電壓，該
電壓會造成罐區(qū)控制室內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的金屬物導(dǎo)體
和大型的金屬設(shè)備放電而引起電火花，從而容易對設(shè)備造
成危害。
電磁感應(yīng)雷：變化著的電場伴隨變化著的磁場，變
化著的磁場也伴隨變化著的電場，對建筑物內(nèi)的電子設(shè)備
造成干擾、破壞，使周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流。
據(jù)某一油罐區(qū)微電子設(shè)備遭雷擊損壞的數(shù)據(jù)資料顯示，
80％以上的雷擊損害事故是由感應(yīng)雷引起的。
1．2儀表系統(tǒng)雷電防護(hù)區(qū)
儀表系統(tǒng)雷電防護(hù)分為3個等級，防雷工程應(yīng)按照雷
電防護(hù)等級設(shè)置 。
用被保護(hù)系統(tǒng)的重要程度結(jié)合當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤諗?shù)
量(綜合評估法)分級見表1。
表1綜合評估法雷電防護(hù)等級表
Table 1 Scale ofcomprehensive ev~umion me~od for lighming protection
社會、經(jīng) 儀表系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級
重鎏 要程耋含度 十年 平均雷田暴舔?日／ (d／ )
分類 20及以下 21—40 41—60 60 J~．(I-
2 雷電對儀表設(shè)備損害途徑及防護(hù)
2．1雷電對儀表設(shè)備損害的3種途徑
第一種是直擊雷經(jīng)過如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等接
閃器而直放人地，導(dǎo)致地網(wǎng)地電位上升，通過設(shè)備接地線
將高電壓引入電子設(shè)備造成地電位反擊。
第二種是雷電流沿引下線人地時在引下線周圍產(chǎn)生磁
場，導(dǎo)致周圍的各種金屬管(線)上經(jīng)感應(yīng)而產(chǎn)生過電壓。
第三種是進(jìn)出控制室或機房的各種線路及線槽(如電
源線和通信線、槽盒等)在控制室外受直擊雷或感應(yīng)雷而
加載的雷電壓及過電流沿線竄入，入侵電子設(shè)備。
2．2相應(yīng)的3種防護(hù)措施
第一種接閃與接地：控制室消除地電位反擊有效的措
施是將控制室形成一個法拉第籠式接地系統(tǒng)，即對進(jìn)入建
筑物的各種金屬管線實施均壓等電位連接，具有特殊要求
的各種不同地線進(jìn)行等電位處理，通過建筑物主鋼筋上端
與接閃器，下端與地網(wǎng)連接，中間與各層均壓網(wǎng)或環(huán)形均
壓帶連接。
第二種均壓連接與屏蔽：安裝均壓環(huán)，同時通信電纜
線槽及地線線槽需用金屬屏蔽線槽，且做等電位連接。其
布放應(yīng)盡量遠(yuǎn)離建筑物立柱或橫梁，通信電纜線槽以及地
線線槽的設(shè)計應(yīng)盡可能與建筑物立柱或橫梁交叉。
第三種分流：根據(jù)IEcl3l2——雷電電磁脈沖防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
進(jìn)入控制室的電源線和信號線或通訊線應(yīng)在不同的防雷區(qū)
交界處，以及終端設(shè)備的前端，安裝上不同類別的電源類
SPD以及信號類SPD或通訊網(wǎng)絡(luò)類SPD(SPD瞬態(tài)過電壓保
護(hù)器o SPD是用以防護(hù)電子設(shè)備遭受雷電閃擊及其它干擾
造成的傳導(dǎo)電涌過電壓的比較有效的手段。
3 雷擊事故案例
3．1某油罐區(qū)在防雷改造前的情況簡介
以某煉廠一油罐區(qū)為例，該油罐區(qū)依山而建，共有11
個油罐，7個避雷塔，1個控制室?？刂剖沂且粭潈蓪訕堑?
磚混結(jié)構(gòu)建筑物，屋頂設(shè)有避雷帶，在控制室的西南方向
有一個高達(dá)30m左右的鋼結(jié)構(gòu)避雷針?biāo)?。有一根電話線從
該塔頂部通過一鋼繩牽引至控制室屋面避雷帶，并纏繞避
雷帶后，從控制室北面的窗戶處入戶。入戶后，在操作臺
上有3臺電話機與該電話線連接。從控制室到油罐現(xiàn)場的
所有連接導(dǎo)線為金屬橋架和玻璃鋼混合不連續(xù)連接，大部
分金屬橋架因腐蝕無防護(hù)蓋板，致使部分連接導(dǎo)線裸露。
該油罐區(qū)在2004—2005年曾由防雷廠家做過一次防雷
工程，其已做雷電防護(hù)的具體情況為：
控制室總電源過電壓保護(hù)。
控制室常規(guī)表二次表24V過電壓保護(hù)。
控制室工控機220V電源過電壓保護(hù)。
控制室常規(guī)表二次表回路信號浪涌保護(hù)。
部分現(xiàn)場側(cè)常規(guī)表信號浪涌保護(hù)。
控制室視頻部分浪涌保護(hù)。
3．2雷擊事件損失統(tǒng)計
在過去的幾年里，該罐區(qū)曾出現(xiàn)過多次雷擊事件，
雖未造成人員傷亡，但對正常生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響并損
壞了一定數(shù)量的儀表設(shè)備。下面將依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計
規(guī)范》50057—94[3]、《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷擊術(shù)規(guī)范》
50343—2004對一次有代表性的雷擊災(zāi)害事故進(jìn)行統(tǒng)計。詳
見表2
3．3事故分析
3．3．1 雷擊事故成因分析
通過對表2分析發(fā)現(xiàn)，此次事故是有下列幾個原因綜
合作用而形成的：
● 如圖1所示，罐區(qū)獨立避雷針?biāo)幱谏角痦敳浚?
其基礎(chǔ)均為巖石及風(fēng)化石土壤。避雷針?biāo)c控制室、油罐
環(huán)形接地網(wǎng)及管線距離較近，存在高地電位反擊的可能。
36 歐陽紅國·罐區(qū)儀表防雷應(yīng)用分析 第6期
表2因雷擊而導(dǎo)致的設(shè)備損失統(tǒng)計表
Table 2 Statistics ofloss ofequipment due to lightning
序號損失 森分類單位數(shù)量原值損失率鍪 備注
在距控制室西南方向處有一高度30m左右的避雷針?biāo)?
圖1某罐區(qū)避雷針、塔及電話線路布置示意圖
Fig．1 A lightning rod for tank farm，towers and
telephone wiring schematics
● 控制室電話線從該塔頂部架空向控制室屋面避雷
帶纏繞引入(見圖1)。當(dāng)避雷針?biāo)诮邮绽纂姷乃查g，
強大的雷電電流通過該電話線直接引入控制室。因此，該
電話線是造成雷電波入侵的一個重要通道。
● 控制室屋面避雷帶因為年久失修、腐蝕嚴(yán)重，造
成多處斷裂?？刂剖业男沽鹘拥仉娮柽^高(測試結(jié)果為
16．0Q)，不能及時泄流。
3．3．2 存在的問題
事故現(xiàn)場調(diào)查和事故原因分析表明，相應(yīng)的防護(hù)措施
對接閃與接地、均壓連接與屏蔽和分流3個環(huán)節(jié)存在如下
問題：
1)控制室避雷帶電阻無窮大(銹蝕斷裂)；控制室電
源泄流接地電阻、控制室信號泄流接地電阻、電纜橋架接
地電阻、控制室接地母排接地電阻等不合格；控制室內(nèi)的
綜合布線不規(guī)范、室外纜線橋架屏蔽不完善。
2)控制室尚有部分儀器儀表未做信號防護(hù)：
● 控制室網(wǎng)絡(luò)交換機未做信號防護(hù)。
● 控制室程控電話機未做雷電防護(hù)。
● 油罐區(qū)現(xiàn)場側(cè)大多儀表變送器處未做雷電防護(hù)。
● 控制室電源一級過電壓保護(hù)接地連接導(dǎo)線過長，
不符合規(guī)范要求。
● 對SPD檢查，控制室電源進(jìn)線處，計算機電源輸
入處，控制室可燃?xì)怏w報警二次表等多處浪涌保護(hù)器接地
狀況不合格。
3．4針對上述問題，采取的改造對策
從以上分析可知，該罐區(qū)雷擊事故主要是感應(yīng)雷擊所
致。雷電通過裸露的金屬導(dǎo)線、金屬管線或類似的導(dǎo)體上
產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過傳導(dǎo)體將該電壓傳送至設(shè)備，間接摧
毀在用設(shè)備。
1)纏繞在避雷針?biāo)?jīng)控制室避雷帶引入的電話線必須
折除，用鋼管屏蔽埋地引入，遠(yuǎn)離避雷針并可靠接地；同
時檢查電纜槽架是否過于靠近避雷針。
2)控制室避雷帶須重新作好防腐處理，斷裂處須重新
焊接，并與引下線可靠連接。
3)對控制系統(tǒng)整個接地進(jìn)行改造。在控制室周圍重新
作一環(huán)形地網(wǎng)，并與原接地裝置相連，使其接地電阻符合
規(guī)范的要求，并定期測試接地電阻。
圍繞控制室四周新建一個接地電阻小于4Q 的環(huán)形接
地網(wǎng)，并在控制室內(nèi)部敷設(shè)一個環(huán)形等電位銅排，與環(huán)形
接地網(wǎng)多點連接。
本次改造等電位連接采用M型的連接形式，如圖2。
M 型 圖2等地電位連接
Fig．2 Equal potential connection
本控制室接地改造采用TN—S型星形結(jié)構(gòu)(圖3)，實
行單點接地，保護(hù)地和工作地相連接并且接人防雷接地系
統(tǒng)。
[±=駕 ￡ 憎
坤 翱 灌● lI 釋 麓 1．j—嘲
廣———一 l
黼¨[===：¨=l=^==藤r 懂．— —■’ 7
-r ， 7
拜蝴
圖3 等地電位連接
Fig．3 Equal potential connection
4)浪涌保護(hù)器的設(shè)置和定期檢測
浪涌保護(hù)器的設(shè)置首先應(yīng)根據(jù)裝置所處地區(qū)的年平均
雷擊日、裝置的年預(yù)計雷擊次數(shù)、雷擊風(fēng)險評估、防雷等
級等綜合因素確定實施防雷工程。浪涌保護(hù)器的設(shè)置只是
防雷工程的一部分，不應(yīng)代替防雷工程 ，如本油罐區(qū)曾
由防雷廠家做過一次防雷工程，太注重浪涌保護(hù)器的設(shè)置
第6期 歐陽紅國·罐區(qū)儀表防雷應(yīng)用分析 37
而造成日后的雷擊隱患。浪涌保護(hù)器的設(shè)置應(yīng)綜合考慮性
價比，不應(yīng)濫設(shè)，一定要保證接閃與接地措施到位。在控
制室部分信號回路、網(wǎng)絡(luò)交換機、程控電話等未作過電壓
保護(hù)端口處加裝浪涌保護(hù)裝置；在現(xiàn)場側(cè)各儀表設(shè)備未作
過電壓保護(hù)設(shè)備前端加裝浪涌保護(hù)裝置；需對現(xiàn)場所有浪
涌保護(hù)器進(jìn)行一次全面檢測，經(jīng)過5年使用，不排除浪涌
保護(hù)器在雷擊過程中已經(jīng)損壞，失去對設(shè)備的保護(hù)作用，
應(yīng)該全部進(jìn)行更換。
對此，增設(shè)現(xiàn)場浪涌保護(hù)器，操作室增設(shè)浪涌保護(hù)器
柜，全部更新并檢測。制定規(guī)程，要求每年雷雨季前對浪
涌保護(hù)器進(jìn)行檢測并出具檢測報告，確保其實際效果。將
控制室總電源浪涌保護(hù)器接地專用線直接與接地母排連接，
并使其連接長度符合浪涌保護(hù)器安裝的要求(連接長度
≤ 50cm)。按照規(guī)范要求將控制室內(nèi)所有用電設(shè)備及金屬
導(dǎo)體作好等電位連接 。
5)將控制室內(nèi)的所有連接導(dǎo)線按照規(guī)范要求重新綜合
布線?，F(xiàn)有室外儀表電纜橋架及槽盒蓋板腐蝕破損嚴(yán)重?zé)o
法做到對控制電纜的屏蔽，不利于儀表信號感應(yīng)雷的防護(hù)，
故作為隱患治理項目進(jìn)行專項整治，使用抗腐蝕和導(dǎo)電性
能更好的鋁合金槽盒并進(jìn)行橋架多點接地，接地點間距小
于20m。
4 改造后防雷應(yīng)用效果
油罐區(qū)防雷系統(tǒng)2010年9月未改造之前每年雷雨季節(jié)
都發(fā)生過雷擊事件，其中2009年3月27日是雷擊最嚴(yán)重
的一次，除設(shè)備因雷擊損壞外，還嚴(yán)重危及油罐區(qū)安全生產(chǎn)。
改造以后，經(jīng)過幾次雷電的考驗，未發(fā)生過一次雷擊事件。
油罐區(qū)雷雨季節(jié)安全生產(chǎn)得到了保證，達(dá)到了很好的防雷
效果，為罐區(qū)的安全生產(chǎn)提供了有力保證。
5 結(jié)束語
儀表防雷工程是一個系統(tǒng)工程，隨著罐區(qū)自動化發(fā)展
水平的不斷提高，防雷工程有著其重要性和特殊性。在實
際應(yīng)用中，需多專業(yè)配合共同完成，針對雷電對儀表設(shè)備
損害途徑，有的放矢地進(jìn)行相應(yīng)防護(hù)，忽視某一環(huán)節(jié)，就
有可能收效甚微。全面利用現(xiàn)有的防雷技術(shù)，才能抑制和
減少雷電的危害。
參考文獻(xiàn)：
[1] 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所．建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范：
GB50343—2004 Is]．北京：中國建筑工業(yè)出版社
I21 石油化工儀表系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范．SH／T 3164—2012[q．
[3】建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50075-94[s]
[4】建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范GB／T21431—2008【s1．
一一一_ 一一_ 一一一一- 一一一一● 一一一一- 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一_ 一一一一_ 一一一一一一一● 一一- 一● 一一一一一一一一一一一一
(上接第14頁)
3．2程序框圖
程序框圖如圖11所示。
圖l1程序框圖
Fig．11 Flow chart
在可編程阻抗的程序設(shè)計中，根據(jù)上述流程，主要分
為以下幾大部分：
1)初始化顯示器和所有有關(guān)數(shù)據(jù)。
2)通過讀鍵盤了解所調(diào)到的檔位，送顯示器顯示，并
將調(diào)到的檔的具體物理量送入處理器暫存，供稍后計算使
用。
3)通過讀鍵盤顯示并暫存用戶所需的具體阻抗值。
4)跳出讀鍵程序后根據(jù)讀鍵程序中所得到的具體數(shù)據(jù)，
在主程序內(nèi)計算出要送入DAC的值，將其二進(jìn)制化，驅(qū)動
DAC工作，即完成一次工作。
4 結(jié)束語
可編程阻抗用真實的電子元件實現(xiàn)用戶所需要電路基
本阻抗值的大小，可為諸多需要高精密度阻抗元件的場合
提供技術(shù)支持。本文提出了可編程阻抗的框架結(jié)構(gòu)和設(shè)計
思想，并給出硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的原理。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張立科網(wǎng)絡(luò)虛擬電路實驗室數(shù)控電路基本元件的設(shè)計與實現(xiàn)
『D】．哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2007
【2】張?。F(xiàn)代產(chǎn)品中的人機界面設(shè)計U1_企業(yè)導(dǎo)報，201o(9)：
284
[3】劉華林，郭琳．12位D／A轉(zhuǎn)換器AD7564 U1．電子世界，2005
(6)：48—49．

網(wǎng)友評論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

03-11