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第一节 防 雷


雷电是自然界中一种常见的放电现象。雷电放电时会产生极高的过电压和巨大的雷电流,不仅能击毙人畜、劈裂树木、电杆,破坏建(构)筑物和各种工农业设施,同时还会引起火灾和爆炸事故。
一、雷电的分类
从防灾的角度考虑,雷电的破坏可以分为直接雷击、感应雷击、雷电冲击电压侵入和球形雷击。
1.直击雷。雷云与大地之间的放电称为直击雷。巨大的雷电流直接击到地面的物体上,会使地面的物体烧焦或破坏,可直接引起雷击火灾。
2.感应雷击。感应雷击也可称作雷电感应或感应过电压。分为静电感应和电磁感应两种。
静电感应是指雷云接近金属屋顶上部时,在金属上就会产生大量的异性束缚电荷,当雷云与大地上的任何一个物体(比如对临近的大树)进行放电时,此时雷电场消失,而在金属屋顶上的束缚电荷变成自由电荷,这种自由电荷的大量集聚将对大地间形成很高的电位,从而会引起严重后果。此种静电感应雷击所产生的火花放电,可能会引起可燃物的燃烧和爆炸事故。
电磁感应是由于雷击后,巨大的雷电流会在它的周围空间形成强大的电磁场而引起的。这种磁场会在附近的金属物体中(比如设备、管道、构件等)感生出相当大的磁感应电动势。如果发生电荷的环流流动,就会在金属构件的开口处,导线或闭合线圈中产生强大的感生电流。它对建筑物很少起直接破坏作用,但对油罐、油气集聚的某些场所和易燃易爆物品的生产、使用和贮存的地方将会引起爆炸危险,所以感应雷击又称为间接雷击或雷电的二次作用。
3.球形雷击。球形雷是由特殊气体形成的一种特殊雷电现象。它是直径约为20cm到10m的“火球”,能在地面上滚动,可从门、窗或烟囱进入室内,俗称“地滚雷”。球形雷对油库危害很大,但只在少数山区或海滨地区才发生。
4.雷电波侵入。雷电波侵入是指雷电的高电压冲击波侵入或高电压侵入。这是因为遭受直击雷或感应雷击后,会在架空线路或空中金属管道中产生高压冲击波。这种雷电波可能从架空线路或金属管道两个方面侵入建(构)筑物,从而危害人身安全或电气设备。这种形式的雷电危害所占的比例较大。
三、雷电的危害
雷电具有很大的破坏力,其破坏作用是多方面的。比如雷电可烧毁和损坏各种电气设备和设施,造成大规模停电;可击毁建构筑物;可引起易燃、易爆物发生火灾和爆炸事故等。其危害表现在雷电放电时所存在的各种物理效应和作用。
1.电性质的破坏作用。电性质的破坏作用也称为雷电的电效应。
当雷击时,雷电所产生的高达数万到数百万伏的冲击电压,足以烧毁电力系统的发电机、变压器、断路器等电气线路和设备,引起绝缘击穿而发生短路,并导致可燃物、易燃物和易爆物发生着火或爆炸。
2.热效应的破坏作用。热效应是指数十千安至数百千安的雷电流通过导体时,会在极短的时间内将电能转变成大量热能的现象。此时如在雷击点处产生的热能可达500-2000J,此能量足可以熔化50-200mm3的钢。这种能量可使金属导线熔化并形成钢花飞溅,并使 易燃、易爆物发生火灾或爆炸。
3.机械性质的破坏作用。机械性质的破坏作用表现在被击物遭受破坏,甚至被爆裂成碎片。这时由于巨大雷电流通过被击物时,在电流的作用下,使 被 击物内部缝隙中的水分急剧被蒸发为大量的气体,其中气体剧烈的膨胀,导致被击物破坏或爆裂;此外,同方向的电流或电流在拐弯处的电磁推力,也有很强的破坏作用;发生雷击时的气流也有一 定的破坏作用。
4.静电效应和电磁效应的破坏作用。静电效应和电磁效应的破坏作用详见感应雷击部分。
5.防雷装置上 高电压对建筑物的反击作用。当防雷装置接受雷击时,在接闪器、引下线和接地体上都具有很高的电位。如果防雷装置与建筑物内、外的电气设备、电气线路或其他金属管道相距很近,它们之间就会产生放电,这种现象称为反击。反击可能引起电气设备绝缘破坏,金属管道被烧穿,甚至会造成易燃、易爆物的火灾或爆炸。
四、建(构)建物的防雷措施
(一)建筑物防雷分类
各类建(构)筑物根据其重要性、使 用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。
1.第一类防雷电建筑物
(1)凡制造、使 用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大的破坏和人身伤亡者。
(2)具有 0区或者10区爆炸危险环境的建筑物。
(3)具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大的破坏和人身伤亡者。
2.第二类防雷电建筑物
(1)国家级重点文物保护的建筑物。
(2)国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火 车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。
(3)国家级计算中心、国际通迅枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。
(4)制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
(5)具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
(6)具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。
(7)工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
(8)预计雷电击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑。
(9)预计雷电击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
3.第三类防雷电建筑物
(1)省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。
(2)预计雷击次数大于或等于0.012次/a,且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。
(3)预计雷击次数大于或等于0.06次/a,且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
(4)预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。
(5)根据雷击后对工业生产影响及产生的后果,并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素,确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。
(6)在平均雷暴日大于15d/a 的地区,高度在15m及以上 烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20m及以上 烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
(二)各类建、构筑物防雷措施见表6.5.1.1。

五、防雷装置的检查
为使防雷装置具有可靠保护效果,不仅要有合理的设计和正确的施工,还要建立必要的维护、保养制度。
1.对于重要场所或消防重点保卫单位,应在每年雷雨季节以前作定期检查;对于一般性场所或单位,应每2~3年在雷雨季节以前作定期检查。如有特殊情况,还要进行临时性的检查。
2.检查是否由于维修建筑物或建筑物本身形状有变动,使防雷装置的保护范围出现缺口。
3.检查各处明装导体有无因锈蚀或机械损伤而折断的情况。如发现锈蚀在30%以上时,则必须及时更换。
4.检查接闪器有无因雷击后而发生熔化或折断,避雷器瓷套有无裂纹,碰伤等情况,并应定期进行预防性试验。
5.检查引下线在距地面2m至地下0.3m一段的保护处理有无被破坏情况。
6.检查明装引下线有无在验收后又装设了交叉或平行电气线路。
7.检查断接卡子有无接触不良情况。
8.检查木结构的接闪器支杆有无腐朽现象。
9.检查接地装置周围的土壤有无沉陷现象。
10.测量全部接地装置的接地电阻,如发现接地电阻值有很大变化时,应对接地系统进行全面检查。必要时可补打电极。
11.检查有无因挖土、敷设其他管道或种植树木而挖断接地装置。


第二节 防静电


一、静电的火灾危险性
静电之所以能导致危险场所发生火灾和爆炸事故,是因为静电荷累积到一定程度,会与接地体之间产生火花放电。如果此时火花间隙中存在着的可燃物与空气的混合比达到爆炸极限浓度,且电火花能量达到并超过可燃物的最小点火能量时,该电火花就会成为爆炸性混合物的引燃源。从而形成火灾或爆炸事故。尤其是在石油化工中,易燃液体、可燃气体的储存、输送、加工以及易燃可燃固体的粉碎、混合、搅拌等加工生产过程中,往往产生大量静电荷,形成高电位,如果不能及时导除,静电荷会越积越多,当电位差达到一定程度时,就会发生放电现象,产生电火花,引起易燃易爆物质燃烧爆炸。
二、静电发生火灾和爆炸的条件
1.周围或空间必须有可燃物(包括可燃气体、可燃液体或蒸气、可燃 粉尘)存在。
2.有 产生和积累静电并达到事故电量或事故电位的条件(包括材料、周围环境、温湿度条件、对地绝缘程度等)。
3.具有放电的条件 ,且其放电能量能够大于或等于可燃 物的最小点火能量。
上述三条是发生静电火灾和爆炸事故的充分和必要条件 ,三者缺一不可,必须同时存在才能构成静电火灾和爆炸事故。
三、防静电措施
从消除静电危害的角度考虑,原则上只要破坏其中的任何一条都可以达到目的。防止静电引起火灾的基本措施比较广泛,大体可归纳为以下几点:
1.导除静电最重要的措施是,为能产生静电的设备创造良好的接地条件。
对于能够 产生静电的物体如管道、容 器、油罐、油 槽、阀门、漏斗等设备,应采用金属的或其他导电性能良好的材料,并且要有良 好的接地,以便 摩擦产生的静电导入地下。但应注意接地装置与冒出液体蒸汽的地点要保持一定的距离。
在某些特殊的情况下,还要采取其他补充措施,才能防止静电的危害。例如液面很大的易燃液体储罐,虽然有良好的接地,可以将储罐本身的静电导除,但是易燃液体液面上 静电荷仍可能有很高的电位,因此,在灌装完储罐以后,应经过一段时间待静电的电位降低以后,才能取样,以免发生危险。
2.采取等电位措施,以减少电位差,防止发生静电放电火花。
为防止设备与设备、设备与管道、管道与容器等相互之间产生电位差,在这些设备之间及其与管道、容器 连接处,特别是在放电火 花可能引起燃烧爆炸的部位,应用金属导体将它们跨接,这样就可以消除它们之间的电位差,而达到安全的目的。如注送易燃油品时,将鹤管和槽车用导体跨接,然后再灌装,就可消除鹤管和槽车之间的电位差;又如法兰之间、铁路钢轨之间,用跨接导线连接起来,使电气通路更加良好,既可以将静电经接地线导入地中,又可以防止在接触不良的地方发生静电放电火花。
对非导体管道,应在其连接处的内部或外部的表面缠绕金属导线,使其构成整体,以消除部件之间的电位差。
在工作 台上用汽油擦洗 物件,当用擦 过的油抹布向汽油桶沾汽油时,有时会 发生静电放电火花,引起汽油燃烧。因此,应将汽油桶、工作 台、操作人员所站在地方都用导体连接起来,以消除电位差。如果工作 台面要求使用橡胶板时,应采用导电橡胶,并在导电橡胶板的下面敷设导体并接地。
3.在不导电或低导电性的物质中,掺入导电性能较好的物质,以增加其导电性能,降低其起电能力。
有的部门则以导电性能较好或不燃的 物质代替导性能低的易燃物质。如某些生产过程中,原来使 用汽油作溶剂 ,经过工艺改革,改用洒精或水作溶剂,因为用酒精作溶剂,可以降低起电能力,酒精不容易产生静电,如改用水作溶剂 ,不但可以不产生静电,还可以消除火 灾危险性。有的橡校厂采用从橡胶树割取下来的胶浆,加氨 防腐,由产地运至橡胶厂,来代替汽油为溶剂配制的胶浆作胶粘剂,从而消除了在生产过程中产生静电和使 用汽油的火灾危险性。
在某些生产中采用金属材料、导电橡胶(如石墨橡胶),以其它导电材料作为可燃 气体、易燃液体的管材或容器,而尽量少用塑料、玻璃等不导电材料作管材或容器,可减少产生静电的危险性。
4.在具有火灾危险的生产场所,电动机对设备的传 动,不应采用容易产生静电的平皮带传动,而应采用三角皮带,以减少静电的产生,如果直接用轴传 动,就可避免静电。
5.降低易燃液体、可燃气体在管道中的流速,是防静电的重要措施。如液体在管道中的流速一般以每秒4-5m为限;可燃压缩气体或液化 气体不宜大量高速 放空;凡储存和输送压缩气体或液化气体的设备、容器和管道,必须有良好的接地,放空管应通向屋外安全处所。
6.在可能产生易燃 易爆蒸汽和气体的场所或容器内,应注意防止喷放高压水蒸汽或水雾引起火灾爆炸。这些设备也应有良好的接地。
7.倾倒或灌注易燃液体时,应防止飞溅冲击,最好用导管,使 液体在液面下接近容器底部的地方流出,以减少冲击。
8.在易燃易爆生产车间内,要严格防止设备、容器、管道漏油、漏气;要经常清扫积落的粉尘,并应加强通风,以降低生产车间内可燃蒸气、可燃气体和粉尘的浓度。
在容易产生静电的场所,应防止将易燃易爆物品带入这些场所。
9.在条件允许时,采取提高设备内部和设备周围空气相对湿度的办法,可以增加空气的导电性能,消除静电的积聚。增加空气相对湿度可以采用喷水的方法。
10.为了导除工作人员身上所带静电,应避免穿尼龙、毛料、的确良的工作服,最好穿布底鞋或导电的胶底鞋,并且采用导电性能较好的水泥地面,必须采用橡胶地板时,应采用导电橡胶。
11.用电离中和的方法导除静电。电离中和的方法是在形成静电荷最强烈的地方安装放电针,以引起不断的无声放电,使放电地区的空气被游离,电荷得到中和,而不致积聚起来造成危险。但是,由于这种装置的电压较高,使用中应采取必要的安全措施。

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