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大型浮顶油罐的防雷接地设施
作者：中国石化工程建设公司刘国勍
1引言
2004~2006年，笔者参与了国内数个大型国家原油储备库及带有科研性质的目前世界范围内最大浮顶油罐（15x104立方米）的工程设计。近几年内一大批10x104立方米和15x104立方米大型，超大型油罐得到应用，它们多处于距码头，港口等较近的沿海雷电多发地区，且所储介质为易燃的原油，一旦因雷击起火，后果不堪设想，20世纪80年代黄岛油库因雷电引发的大火就是个沉痛的教训。因此大型油罐的防雷接地设计应该特别提起工程技术人员的重视,本文就笔者在实际工程实践中遇到的问题，简略地谈谈自己的一些看法。
2雷电的基本概念2.1雷电的产生空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经过一系列复杂过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。经过运动，带上相同电荷的质量较重的物质会到达云层的下部（一般为负电荷），带上相同电荷的质量较轻的物质会到达云层的上部（一般为正电荷）。这样，同性电荷的汇集就形成了一些带电中心，当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成“云间放电”（即闪电）。带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，二者相遇即形成对地放电。这就容易造成雷电灾害。雷电形成于大气运动过程中，其成因为大气运动中的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线。2.2雷电的特点（1）冲击电流大其电流高达几万-几十万安培。（2）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。（3）雷电流变化梯度大雷电流变化梯度大，有的可达10千安/微秒。（4）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。2.3雷电的种类（1）直击雷直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。雷电直接击中地面物体，并通过该物体泄放入地的雷击称为直接雷击，俗称直接雷。直接雷击击中地面物体时一定伴随机械及热效应。（2）感应雷感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。
感应雷击又分为电磁感应雷和静电感应雷两种：(1)电磁感应雷:雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了，对用电设备造成极大危害。因此，避雷针引下线通体要有良好的导电性，接地体一定要处于低阻抗状态。(2)静电感应雷:带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题，应特别重视。（3）球形雷球形雷是球状闪电的现象。一般比较少见。
3电气专业在大型油罐防雷接地设计中所采取的措施目前国内大型油罐一般为钢质浮顶罐，大型油罐的存储介质为原油，属易燃易爆介质，其所处的环境为爆炸危险区域,其爆炸危险区域划分平立面图如图所示。随着世界能源及化工工业的发展，电气工程技术人员对爆炸危险环境的接触越来越广泛。由于爆炸危险环境的设备遭受雷击后，会引发大功率雷电放电，从而形成电火花引起爆炸或燃烧，造成巨大的破坏和人身伤亡，这样的例子不少。对这类设备采取有效的防雷设施业已成为电气工程技术人员的重要任务。这既是难点，也是重点。
以下针对2006年8月7日仪征输油站单台15x104立方米外浮顶原油储罐遭雷击起火的实际案例，结合相关的国家标准规范及国内外对浮顶罐防雷的发展动态，谈一谈大型油罐的防雷接地设计。
3.1雷击起火经过2006年8月7日中午约11点45分，仪征地区突降雷暴雨。12点20分，仪征输油站消防泵房值班人员发现罐区1#电视监控探头遭雷击损坏，随后，通过4#电视监控探头发现16#罐顶起火；12点21分，输油站启动火警预案；12点22分，启动固定消防系统；12点25分，仪征输油站消防队两辆消防车和站领导到达现场并向仪征市消防大队及仪征化纤消防支队报警；12点27分，6名消防队员登上罐顶开始用罐顶配置的泡沫枪等消防器材进行扑救；12点41分，罐顶明火完全扑灭，并继续向罐顶覆盖泡沫。
3.216#原油储罐的基本情况16#油罐设计容量为15x104立方米，内径为100米，罐壁高度为21.8米，油罐浮顶采用双盘结构，单台罐净重2800吨。油罐布置于现在库区西侧，与油库原有的两座1