第1页：§6.2燃气储罐防雷
§6.2 燃气储罐防雷：本节介绍雷电的概念、特点、危害以及燃气储罐的防雷措施。
第2页：黄岛油库特大火灾
事例：1989年8月12日9时55分，东营至黄岛输油管线末站的黄岛油库老罐区，一座2.3万立方米原油储量的5号混凝土油罐爆炸起火，随后又将旁边一座4号混凝土储罐引爆，并使另外3座容量为1万立方米的金属储罐爆炸起火，使整个库区成为一片火海。大火前后共燃烧104小时，燃烧原油4万多立方米，占地250亩的老罐区和生产区的设施全部烧毁，造成直接经济损失3540万元。在灭火抢险中10辆消防车被烧毁、19人牺牲、100多人受伤（其中公安消防人员牺牲14人、负伤85人）。大约600t油水在胶州湾海面形成几条十几海里长、几百米宽的污染带，造成胶州湾有史以来最严重的海洋污染。
第3页：黄岛事故直接原因
黄岛油库特大火灾事故的直接原因是由于非金属油罐本身存在缺陷，遭受雷击产生感应火花而引爆油气。除上述直接原因之外还存在如下因素：
- a. 黄岛油库区储油规模过大、生产布局不合理；
- b. 混凝土油罐存在因雷电感应产生火花的先天性缺陷，且固有缺陷不易整改。
第4页：黄岛事故其他因素
黄岛事故的其他因素：
- c. 混凝土油罐只注重储油功能，大多数因陋就简、忽视防雷避雷设计，安全系数低，极易遭雷击；由于设计和施工时没有考虑防雷问题，罐内钢筋和金属构件互不连接，因此不能及时排除雷击强电场的感应电，加之长期使用导致钢筋外露，增加了感应雷击产生火花引燃油气的可能性；
- d. 消防设计错误、设施落后、力量不足，管理工作跟不上；
- e. 油库安全生产管理存在不少漏洞。
第5页：雷电的概念和分类
6.2.1 雷电的概念和分类：雷电是雷云层相互接近或雷云层接近大地时感应出相反电荷，当电荷积聚到一定程度产生云与云间以及云与大地间的放电、同时发出光和电的现象。根据形状不同，雷电大致可分为：片状、线状、球状。
第6页：雷电的主要特点
6.2.2 雷电的主要特点：
- 冲击电流大，其电流高达几万至几十万安培；
- 冲击时间短：一般雷击分为三个阶段即先导放电、主放电、余光放电，整个过程一般不会超过60微秒；
- 雷电变化梯度大，有的可达10kA/μs；
- 冲击电压高：强大的电流产生的交变磁场，其感应电压可高达上亿伏。
第7页：雷电危害的三类
6.2.3 雷电的危害：雷电的危害按其破坏因素可归纳为以下三类：电性质破坏、热性质破坏、机械性质的破坏。
第8页：雷电危害分类图
本页源文件仅提取到页码标识，页面主体为雷电危害分类图，位于「雷电危害的三类」与「电性质破坏」两节之间，建议对照原课件图片补充本页要点。
第9页：电性质破坏
- 电性质破坏
- 雷电放电产生极高的冲击电压，可击穿电气设备的绝缘、损坏电气设备和线路、造成大规模停电。绝缘损坏会引起短路导致火灾或爆炸事故，二次反击的放电火花也能够引起火灾和爆炸；绝缘的损坏还为高压窜入低压、设备漏电造成了危险条件，并可能造成严重触电事故。
第10页：热性质破坏
- 热性质破坏
- 强大雷电通过导体时在极短的时间内转换为大量热能，产生的高温会造成易燃物燃烧或金属熔化飞溅，而引起火灾、爆炸。
第11页：机械性质的破坏
- 机械性质的破坏
- 由于热效应使漏电通道中木材纤维缝隙和其他结构中缝隙里的空气剧烈膨胀，并使水分及其他物质分解为气体，因而在雷击物体内部出现强大的机械压力，使被击物体遭受严重破坏或造成爆裂。
第12页：避雷针保护原理
6.2.4 防雷的基本措施——直接雷的保护措施：
- 避雷针
- 避雷针的保护原理是利用其高出油罐的突出地位把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地，保护石油储罐免受雷击。适用于保护工业与民用高层建筑以及发电厂变电所的屋外配电装置、油品燃料储罐等。
第13页：避雷针的组成
本页为避雷针组成示意图：避雷针由受雷器、引下线、接地装置三部分组成。
第14页：受雷器与引下线
- 受雷器（又称接闪器）
- 即避雷针的针尖部分，通常采用直径为10～12mm、长1～2m的钢棒，或者打扁并焊接封口的直径为20～25mm镀锌钢管制成。
- 引下线
- 常用直径不小于6mm的圆钢或截面积不小于30～35mm²的扁铁制成，引下线应短而直，避免拐弯和穿越管等闭合结构，以防雷电流通过时因电磁感应而形成火花放电。
- 接地装置
- 是把雷电流引入地壳的金属接地体。
第15页：避雷带与避雷网
- 避雷带、避雷网
- 它们是在建筑时沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷击部位敷设的金属网络，主要用于保护高大的建筑物。
第16页：雷电感应的保护措施
雷电感应的保护措施：
- 防止雷电感应产生的高压，可将室内外的金属设备、金属管道、结构钢筋予以接地；对于金属屋顶可将屋顶妥善接地；
- 对于钢筋混凝土屋顶，可将屋面钢筋焊接成6～12m的金属网格予以接地；
- 为防止雷电感应放电，平行管道相距不到0.1m时，每20～30m用金属线跨接。
第17页：雷电感应原理
- 雷电感应
- 雷电放电时在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花从而损害设备，是附近落雷所引起的电磁作用的结果，分静电感应和电磁感应两种。
- 静电感应：由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致；在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波的形式沿凸出物极快地传播。
- 电磁感应：由于雷击后巨大的雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致，这种磁场能在附近金属导体上感应出很高的电压，如在送电线路附近发生雷云对地放电时会在送电线路上产生电磁感应过电压，当雷击杆塔时在导线上也会产生电磁感应过电压。
防止雷电感应造成伤害的主要措施是将建筑物内的金属设备、管道、结构、钢筋等进行接地。
第18页：防雷接地要求
雷击的危害除了直接雷击的破坏，还有雷电的静电感应、电磁感应、雷电波浸入、防雷装置上的高压电对储运设备反击作用的危害，同样能造成击穿、短路、着火和爆炸。
- 储运油罐等设备必须作防雷接地，其接地点不应少于两处；
- 接地点沿油罐周长的间距不宜大于30m。
说明：原文「其接地点，应少于两处」按防雷规范更正为「不应少于两处」。
第19页：燃气储罐防雷安装要求
安装要求：
- 对于储罐防雷往往应用安装避雷针进行防雷保护，然而对于燃气储罐一般无须设置避雷针；
- 但必须有不少于两处的静电接地，接地电阻应小于10Ω，储罐安全阀出口应接至火炬系统；
- 如确有困难可就地放空，但其排气管口应高出相邻最高储罐平台3m以上，不必另在放散管口或附近装设避雷针保护。
第20页：不设避雷针的理由
上述做法的理由：
- 避雷针本身的作用原理就是引雷并将雷电引入大地；固定顶金属罐本身是电的良导体，只要储罐接地就已经构成了一个大型的避雷针，所以另设避雷针没有必要。
- 据中科院电子研究所、西安高压电气研究所的实验证实：当金属罐体壁厚大于4mm时，罐壁钢板遭受雷击时不致被击穿，也不致使壁板背面产生可以引燃罐内可燃气体的高温。
第21页：安全放散管的工况
另外，固定容积燃气储罐的安全放散管并不是生产工艺操作中经常放散燃气的管道，它在通常条件下不会放散燃气，只有超装或遇高温天气等造成超压时才会排气，因而这种工况极为少见。
第22页：喷淋冷却装置的作用
我国目前设计制造的总容积超过50m³或单罐容量超过20m³的液化燃气罐区或储罐，都设有固定的喷淋冷却装置，即使遇有高温天气或其他辐射热源也能及时喷淋降温，不会致使安全阀开启。
退一步讲，如果安全阀打开时是雷击引燃了燃气，但火焰也只能在3m高之上的放散管口燃烧，其热辐射也不会对下面的罐体产生过大的影响。
