الحماية من البرق وتدابير المواجهة

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة yinkuilin6868 في تاريخ 2016-5-17 الساعة 15:12. في يوم 23 مايو 2007، لقي 7 تلاميذ من مدرسة قرية شينغيه في بلدة ييههه في مقاطعة كايشيان بمدينة تشونغتشينغ حتفهم إثر صعقة برق أثناء الدراسة، كما أصيب أكثر من 30 تلميذًا آخرين. وقد أثار هذا الحادث المأساوي اهتمام المجتمع بأكمله. مع قدوم الصيف، يزداد عدد العواصف الرعدية تدريجيًا، مما يؤثر سلبًا على بيئة العمل وظروفه، ويزيد من احتمالية حدوث مختلف حوادث السلامة. في السنوات الأخيرة، تزايدت حوادث الحرائق والانفجارات في مصانع البتروكيماويات الناجمة عن الصواعق، مما تسبب في خسائر فادحة في أرواح الناس وممتلكاتهم. لذلك، فإن القيام بأعمال الوقاية من الصواعق يُعد أيضًا أحد التدابير المهمة لضمان السلامة في مكان العمل، ويجب إيلاؤه اهتمامًا كافيًا. يحلل هذا العدد الخاص أسباب حدوث البرق وأضراره، بالإضافة إلى أنواع البرق وخصائصه. كما يتم طرح تدابير الوقاية من البرق لمنشآت إنتاج البتروكيماويات وخزانات التخزين، بالإضافة إلى الإنسان، مع مراعاة خصائص هذه المنشآت. حوادث ● في تاريخ 12 أغسطس 1989، الساعة 9:55 صباحًا، انفجر خزان بترولي من النوع الخرساني رقم 5 في منطقة التخزين القديمة بمستودع هوانغداو التابع لشركة نقل النفط التابعة لشركة الصين للنفط والغاز الطبيعي، حيث كان يوجد في ذلك الخزان 23 ألف متر مكعب من النفط الخام. استمر الحريق لمدة 104 ساعات، وأدى إلى احتراق أكثر من 40 ألف متر مكعب من النفط الخام. كما دُمرت جميع المنشآت في المنطقة القديمة للتخزين ومنطقة الإنتاج، والتي تبلغ مساحتها 250 فدانًا. تسبب هذا الحادث في خسائر اقتصادية مباشرة بلغت 35.4 مليون يوان. في عمليات إخماد الحرائق والإنقاذ، تم حرق 10 سيارات إطفاء، وقُتل 19 شخصًا، وأصيب أكثر من 100 شخص. من بينهم، استشهد 14 من رجال الإطفاء التابعين للشرطة، وأصيب 85 آخرون. السبب المباشر للحادث هو وجود عيوب في خزان الوقود غير المعدني نفسه، مما أدى إلى توليد شرارة ناتجة عن الصاعقة الأرضية وانفجار البترول والغاز. ● في تمام الساعة 4:10 مساءً من يوم 13 يوليو 1998، تعرض مخزن النفط التابع لشركة هوانغبي للنفط في مقاطعة ووهان لصاعقة رعدية مباشرة، مما أدى إلى انفجار الخزان رقم 4 في المخزن، وأتى ذلك عن حرق 125 طنًا من الديزل من النوع رقم 0، بالإضافة إلى تدمير خزان ديزل بسعة 1000 متر مكعب، مما تسبب في خسائر اقتصادية كبيرة. ● في 4 أبريل 2006، انفجر خزان التولوين رقم 1 في شركة نانجينغ هواجينغ للكيماويات بسبب صاعقة كروية، مما أدى إلى تدمير سقف الخزان، وتدمير الأنابيب وأجهزة الرش وغيرها من المعدات المرتبطة به. لحسن الحظ، لم تقع أي إصابات بشرية، وبلغت الخسائر المادية المباشرة نحو 70 ألف يوان. سبب وقوع هذا الحادث هو عدم كفاية الاستثمارات في مجال السلامة لدى تلك الوحدة، بالإضافة إلى وجود ثغرات في الإدارة، مما أدى إلى وجود مخاطر كبيرة قد تؤدي إلى حوادث. لم تقم الوحدة بفحص وصيانة أنظمة الحماية من الصواعق والكهرباء الساكنة منذ أكثر من 4 أشهر (كان آخر فحص في مايو 2005)، وقد تعرض الخزان بأكمله، وخاصة نقاط اللحام في الجزء العلوي من الخزان، لتآكل شديد. كما أن الأجزاء الموجودة في الجزء العلوي من الخزان مثل صمامات التنفس والفتحات الضوئية، أصبحت غير فعالة بسبب التآكل الشديد، وبالتالي لم يعد بالإمكان إقامة اتصال كهربائي بينها، مما يزيد من خطر حدوث تيارات كهربائية مفاجئة وإشعال الحرائق ； تعرض سلكي التأريض الثلاثة الأصلية لخزان التخزين للحماية من الصواعق والكهرباء الساكنة للصدأ والانقطاع، مما جعل أحدهما غير قادر على تلبية متطلبات تفريغ التيار الكبير في لحظة واحدة. كيف يمكن لشركات البتروكيماويات القيام بأعمال الحماية من الصواعق؟ 1. أسباب الضرر الناتج عن الصواعق وآثارها. 1. في جوهره، الصاعقة هي ظاهرة تفريغ كهربائي ضخم للشحنات الكهربائية في السحب في الطبيعة. ينتج البرق بشكل أساسي عن تكوّن السحب المشحونة كهربائيًا في الجو، وهناك أسباب عدة لتكوّن هذه السحب المشحونة؛ وأهمها أن قطرات الماء في السحب ترتفع إلى الطبقات العليا من الجو حيث تنخفض درجة الحرارة فتتجمد وتكتسب شحنة كهربائية. وفي هذه الحالة، تصبح قاعدة السحابة مشحونة بالشحنة السالبة بينما قمتها مشحونة بالشحنة الموجبة. عندما تتراكم سحب الرعد ذات الشحنات الموجبة والسالبة وتلتقي، أو عندما تقترب سحب الرعد المحملة بكميات كبيرة من الشحنات من الأرض، يحدث تفريغ كهربائي بين السحب أو بين السحاب والأرض. مع تحويل الطاقة في الهواء في لحظة واحدة، ينبعث ضوء وصوت شديدان، وهذا ما نراه عادةً في البرق. يمكن لطاقة البرق الهائلة أن تسخّن الهواء المحيط بها بسرعة إلى أكثر من 20,000 درجة مئوية، وبسبب التسخين الشديد يتمدد الهواء بسرعة، مما يؤدي إلى تكوين موجات انفجارية تنتشر في الهواء بسرعة 5 أمتار في الثانية. وهذا يسبب اهتزازات ميكانيكية شديدة وتأثيرات حرارية في المنشآت والمباني الموجودة في نطاق الإصابة بالبرق، مما يؤدي إلى تدميرها تمامًا. 2. عند تعرض جهاز الحماية من الصواعق للضربة الرعدية، فإن تيار الصاعقة عادة ما يولد جهدًا كهربائيًا مرتفعًا؛ وإذا لم يكن هناك مسافة عزل كافية بين جهاز الحماية من الصواعق والأجهزة الموجودة داخل المبنى وخارجه، فإن ذلك يؤدي إلى ظاهرة "الارتداد". عندما يمر تيار البرق عبر نقطة الإصابة بالبرق في الأرض أو جسم التوصيل إلى التربة المحيطة، فإن ذلك يؤدي إلى حدوث انخفاض في الجهد حول تلك المنطقة. إذا وقف أحد بالقرب من جسم التوصيل بالأرض، فسوف يتعرض لخطر الجهد الناتج عن تيار البرق. عندما يمر تيار البرق عبر الأسلاك الموصلة إلى جهاز التوصيل بالأرض، فإن كل من الأسلاك نفسها وجهاز التوصيل بالأرض يمتلكان مقاومة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الجهد، قد يصل إلى عشرات الآلاف أو حتى مئات الآلاف من الفولت. وعندما يلامس الإنسان هذا الجهد، فإن جسمه سيتعرض لأضرار خطيرة. يمكن لكل هذه الظواهر أن تتسبب في إعاقة الشخص، وفي الحالات الخطيرة يمكن أن تؤدي إلى الموت فورًا. أنواع البرق: بناءً على شكل البرق المختلف، يمكن تقسيمه تقريبًا إلى ثلاثة أنواع: البرق الشبيه بالألواح، والبرق الشبيه بالخطوط، والبرق الشبيه بالكرات. من وجهة نظر الأخطار، يمكن تقسيمها إلى البرق المباشر، والبرق الناتج عن التأثيرات الكهرومغناطيسية (بما في ذلك التأثيرات الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية)، والبرق الكروي. يمكن تقسيمها من حيث آلية حدوثها إلى الرعد الحراري، والرعد الحدودي، والرعد الناتج عن انخفاض الضغط. الرعد الصفيحي يحدث بين السحب، ولا يؤثر كثيرًا على البشر ； البرق الخطي هو ظاهرة شائعة نسبيًا لسقوط البرق ； البرق الكروي هو ظاهرة رعدية خاصة، تُعرف اختصارًا باسم “البرق الكروي”، وهو كرة مضيئة بلون أرجواني أو أحمر، يتراوح قطرها من بضعة ملليمترات إلى عدة عشرات من الأمتار، وعادةً ما تستمر لمدة 3 إلى 5 ثوانٍ. عادةً ما تتدحرج قنابل الكرات على سطح الأرض أو تطفو في الهواء، كما يمكنها الدخول إلى الأماكن عبر الشقوق وتنفجر هناك. 3 تدابير كبح الصواعق: يُعد جهاز حماية الصواعق أهم تدبير لتجنب وقوع الصواعق. من أجهزة الحماية من الصواعق الشائعة: قضبان تفريغ البرق، وشبكات تفريغ البرق، وأشرطة تفريغ البرق، وأسلاك تفريغ البرق، ومحولات تفريغ البرق، وغيرها. يتكون جهاز الحماية من الصواعق بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: مُستقبل الصواعق، والأسلاك الموصلة، وجسم التوصيل بالأرض. يتم ذلك بشكل أساسي من خلال استغلال موقعه المرتفع مقارنة بالأجسام المراد حمايتها، لجذب البرق إليه، ثم يتم توجيه تيار البرق إلى الأرض عبر أسلاك التوصيل وأجهزة التأريض، وذلك لحماية الأشخاص أو المباني من أضرار الصواعق. ١. قضبان تفريغ البرق: تنقسم قضبان تفريغ البرق في التطبيقات العملية إلى أنواع متعددة مثل قضيب واحد، وقضيبان بنفس الارتفاع، وقضيبان بأرتفاعات مختلفة، وثلاثة أقضاب بنفس الارتفاع، وأربعة أقضاب أو أكثر بنفس الارتفاع، بالإضافة إلى قضبان موجودة على المنحدرات. يكون نطاق حماية قضيب تفريغ البرق عبارة عن مخروط منحني يتخذ قضيب التفريغ محورًا له، وشكله يشبه الخيمة. تحت ارتفاع معين لقضيب التصدي للبرق، يوجد منطقة آمنة، وهي نطاق حماية قضيب التصدي للبرق؛ ففي هذه المنطقة، لا تتعرض الأجسام عادةً لضربات البرق. تُسمى هذه المنطقة الآمنة بنطاق حماية قضيب التصدي للبرق. يكون نصف قطر الحماية لعمود التخليص الواحد عادةً ما يعادل 1.5 ضعف ارتفاعه. لكن لا يمكن ضمان عدم تعرض المباني والمنشآت الواقعة ضمن منطقة الحماية لضربات البرق بشكل مطلق. 2. مقاومات الصواعق: مقاومات الصواعق هي أجهزة حماية تُستخدم لمنع الجهود العالية الناتجة عن الصواعق من التأثير على أجهزة التوزيع والأجهزة الكهربائية الأخرى. هناك محولات كهربائية ذات صمامات، ومحولات كهربائية على شكل أنابيب. يتم تركيب جهاز التخفيف من الصواعق عند نقطة دخول الأجهزة المراد حمايتها، حيث يتصل الطرف العلوي بهذه الأجهزة، بينما يتصل الطرف السفلي بالأرض. في الحالة الطبيعية، يظل الفاصل في جهاز التخليص من الصواعق في حالة عزل، مما لا يؤثر على أداء النظام. عندما يحدث صاعقة، تنتشر موجات الضغط العالي على طول الخطوط، فينفجر فاصل الصاعقة ويتم توصيله بالأرض، مما يؤدي إلى قطع موجات الضغط بشكل قسري. في هذه الحالة، الجهد الذي يمكن أن يصل إلى الجسم المحمي هو فقط “الجهد المتبقي” الناتج عن مرور تيار البرق عبر جهاز التخفيف وأسلاكه وأجهزة التوصيل بالأرض. بعد مرور تيار البرق، يعود فاصل المحول الكهربائي إلى حالته المعزولة، ويمكن للنظام أن يستمر في العمل بشكل طبيعي. ٣. أجهزة الحماية من الصواعق: يتكون نظام الحماية من الصواعق عبر التأين من جهاز تأين موجود في الجزء العلوي، وجهاز لجمع التيارات الأرضية في الجزء السفلي، بالإضافة إلى الأسلاك الموصلة بينهما. لا تمنع أجهزة الحماية من الصواعق الأيونية حدوث حوادث الصواعق عن طريق التحكم في مكان ضربة الصاعقة، بل تعتمد على تأثير الاستقطاب الذي تحدثه السحب الرعدية، أو على استخدام عناصر مشعة لتكوين مجال كهربائي قوي بالقرب من الجهاز الأيوني، مما يؤدي إلى أيونة الهواء وتوليد تيار من الأيونات يتحرك نحو السحابة الرعدية. وهذا يسمح بتحييد وتصريف الشحنات الكهربائية الموجودة في السحابة ببطء، بحيث لا تتجاوز شدة المجال الكهربائي في الفضاء قيمة قوة اختراق الهواء، وبالتالي إزالة شروط حدوث الصواعق والحد من وقوعها. 4 تدابير الحماية من الصواعق لمنشآت إنتاج البتروكيماويات وخزانات التخزين: نظرًا لأن معظم منشآت إنتاج البتروكيماويات وخزانات التخزين تحتوي على هياكل معدنية، بالإضافة إلى أن بعض المنشآت الخاصة، ومن أجل تلبية احتياجات الإنتاج، تكون ذات أحجام كبيرة جدًا مثل أجهزة التقطير، فإنها تكون الأكثر عرضة للإصابة بالصواعق. ١. الحماية من الصواعق لمنشآت إنتاج البتروكيماويات
في عملية الإنتاج، تستخدم الشركات البتروكيماوية وتخزن كميات كبيرة من المواد القابلة للاشتعال والانفجار، كما توجد في مناطق الإنتاج العديد من المنشآت الكيميائية الشاهقة. وبشكل خاص في المواقع المصنفة ضمن الفئتين Q-1 وQ-2، قد تتواجد غازات مختلطة قابلة للانفجار؛ فأي صاعقة رعدية قد تؤدي إلى اشتعال هذه الغازات وحدوث انفجار. عند وقوع صاعقة، ينتج تأثير حراري وميكانيكي شديد، مما يسبب أضرارًا جسيمة لمعدات الإنتاج الكيميائي وللمواد القابلة للاشتعال والانفجار المخزنة في المناطق المخصصة لذلك، ويؤدي ذلك إلى أضرار فادحة بمعدات الإنتاج البتروكيماوي. يمكن أن يتسبب بسهولة في اشتعال المواد القابلة للاشتعال والانفجار. المواد الخام والمنتجات التي تستخدمها شركات البتروكيماويات هي في الأساس غازات وسوائل ومواد صلبة قابلة للاشتعال، ويجب أن تكون جميع المعدات والأنابيب الموجودة في موقع الإنتاج موصولة بالأرض. يجب ربط الأسلاك عند نقاط الدخول والخروج للأنابيب المعدنية، وكذلك كل 10 إلى 20 مترًا، وفي النقاط التي تكون فيها المسافة بين الأنابيب أقل من 0.5 متر، سواء كانت الأنابيب متوازية أو متقاطعة. كما يجب ربط الأسلاك في جميع نقاط الاتصال بين الأنابيب، وضمان توصيلها بشكل صحيح بالأرض. يجب ربط الأسقف المعدنية في معدات إنتاج البتروكيماويات بخطوط التوصيل مع خطوط الأرضة، على بعد 15 مترًا من الحواف. بالنسبة لأسقف الخرسانة المسلحة، يجب أثناء التشييد لحام الهيكل الفولاذي ليصبح كيانًا واحدًا، وربطه بخط الأرضية كل 15 مترًا عبر أسلاك توصيل. لمنع حدوث رد فعل عكسي، يجب أن تكون جهد الانهيار لوسط العزل بين جهاز الحماية من الصواعق والموصلات المعدنية في المبنى أعلى من جهد الرد الفعل العكسي. عندما تكون المسافة بين الأنابيب التي تنقل السوائل القابلة للاشتعال متقاربة وأقل من 10 سنتيمترات، يجب ربط الأنابيب ببعضها البعض باستخدام أسلاك كهربائية كل 20 مترًا على طول طول الأنابيب. بالنسبة للمنشآت الكيميائية ومبانيها، يتم استخدام كابلات مدفونة لنقل التيار الكهربائي إليها. أو يتم تغيير الأسلاك إلى كابلات مدفونة لتوصيل التيار الكهربائي على بعد 50 إلى 100 متر قبل دخول المبنى. في نقطة الربط بين الكابل والأسلاك الهوائية، يتم تركيب مُخففات الصواعق على شكل صمامات، كما يتم ربط مُخففات الصواعق والغلاف المعدني للكابل والأقدام الحديدية للعزل معًا، وعادةً ما يكون مقاومة التوصيل من 5 إلى 30 أوم. 2. الحماية من الصواعق للخزانات المكشوفة: معظم خزانات الغاز وخزانات تخزين السوائل القابلة للاشتعال في الشركات الكيميائية مصنوعة من المعدن، ومن السهل أن تتعرض بعض الخزانات الطويلة للصواعق خلال موسم العواصف الرعدية، لذا يجب حمايتها باستخدام صواعق حماية مستقلة. عندما يكون سمك جدار خزان النفط الأفقي الأرضي المزود بمانع للهب وسمك سقف خزان النفط الفولاذي ذي السقف الثابت الأرضي مساويًا لـ 4 مم أو أكبر، لا يجوز تركيب قضبان صواعق. يجب تركيب قضبان أو شبكات لتفريغ الشحنات الكهربائية في خزانات الزيت ذات السقف المصنوع من الألمنيوم، وكذلك في خزانات الزيت المصنوعة من الفولاذ والتي يكون سمك سقفها أقل من 4 ملم. يجب أن تحمي أعمدة/شبكات تفريغ البرق الخزان بأكمله. لا ينبغي تركيب أعمدة تصريف البرق في خزانات النفط ذات السقف العائم أو السقف الداخلي العائم، ولكن يجب ربط السقف العائم بجسم الخزان عبر سلكين كهربائيين. يمكن الرجوع إلى معايير تصميم مخازن النفط GB50074-2002 للحصول على متطلبات محددة للحماية من الصواعق. إجراءات الوقاية من الصواعق للأشخاص: أثناء حدوث العواصف الرعدية، قد يؤدي التفريغ الكهربائي المباشر من سحابة الرعد إلى جسم الإنسان، أو حدوث توتر كهربائي أرضي أو تفريغ كهربائي ثانوي، إلى صدمة كهربائية للجسم. لذلك، يجب الانتباه إلى متطلبات السلامة الضرورية. (1) أثناء حدوث العواصف الرعدية، وإلا لضرورة عملية، يجب تقليل الوقت الذي يُقضى في الخارج أو في المناطق المفتوحة قدر الإمكان ； من الأفضل ارتداء معطف مقاوم للماء مصنوع من البلاستيك أو مادة مشابهة عند التواجد في الخارج أو في البرية ； إذا أمكن، يمكن الدخول إلى المباني أو السيارات أو السفن التي تحتوي على هياكل معدنية واسعة أو أنظمة لحمايةها من الصواعق ； عند الاختباء في شوارع محمية بالمباني أو شوارع محمية بأشجار طويلة، يجب الانتباه إلى الابتعاد عن الجدران وجذوع الأشجار بمسافة لا تقل عن 8 أمتار. (2) أثناء حدوث العواصف الرعدية، يجب الابتعاد قدر الإمكان عن التلال الصغيرة أو المنخفضات الأرضية، كما يجب الابتعاد عن الشواطئ والبحيرات والأنهار والبرك. كما يجب الابتعاد عن الأسلاك الشائكة وحبال تجفيف الملابس المصنوعة من المعدن، بالإضافة إلى الأعمدة والمداخن والأبراج العالية والأشجار المعزولة. كما يجب الابتعاد عن المباني الصغيرة أو المنشآت الأخرى التي لا تحتوي على أنظمة حماية ضد الصواعق. (3) أثناء حدوث العواصف الرعدية، يجب الانتباه إلى خطر موجات الصدمة الناتجة عن البرق داخل المنازل. يجب الابتعاد عن خطوط الإضاءة وخطوط الطاقة وخطوط الهاتف وخطوط البث الإذاعي وخطوط تغذية أجهزة الراديو، بالإضافة إلى هوائيات أجهزة الراديو وأجهزة التلفزيون وجميع الأجهزة المتصلة بها، وذلك لمنع حدوث تفريغ كهربائي ثانوي من هذه الخطوط أو الأجهزة على الجسم. توضح بيانات التحقيق أن أكثر من 70% من حوادث التفريغ الكهربائي للجسم داخل المنازل تحدث على مسافة لا تتجاوز مترًا واحدًا، بينما لم يتم رصد أي حوادث وفاة على مسافة تزيد عن 1.5 متر. ومن هنا، يتضح أنه عند حدوث عواصف رعدية، من الأفضل للإنسان أن يبتعد عن الخطوط والأجهزة التي قد تتأثر بموجات البرق بمسافة لا تقل عن 1.5 متر. يجب الانتباه إلى أنه أثناء حدوث العواصف الرعدية، فإن مجرد فتح المفاتيح لمنع الصواعق لا يجدي نفعًا؛ كما يجب إغلاق الأبواب والنوافذ لمنع دخول الصاعقة الكروية إلى الداخل وتسبب الضرر. (4) عند تعرض أجهزة الحماية من الصواعق للضرب بالبرق، فإن تيار البرق يولد عادةً جهدًا كهربائيًا عاليًا، مما قد يتسبب في حوادث إصابة الأشخاص. لمنع حدوث رد فعل عكسي، يجب أن تكون جهد شبكة المواد العازلة بين جهاز الحماية من الصواعق والموصلات المعدنية في المبنى أعلى من جهد الرد الفعل العكسي، كما يجب تحديد منطقة خطر لا يُسمح للأشخاص بالاقتراب منها. (5) عندما يتدفق تيار البرق عبر جسم التوصيل الموجود في نقطة الإصابة بالبرق إلى التربة المحيطة، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن جهد كهربائي عالٍ في المنطقة المحيطة به. وإذا وقف أحدهم بالقرب من جسم التوصيل، فإنه قد يتعرض لخطر الجهد الكهربائي الناتج عن تيار البرق. (6) عندما يمر تيار البرق عبر الأسلاك الموصلة إلى جهاز التوصيل بالأرض، فإن كل من الأسلاك نفسها وجهاز التوصيل بالأرض لهما مقاومة، ولذلك يحدث انخفاض في الجهد. وإذا تلامس الشخص مع هذه الأسلاك، فقد يتعرض لخطر الجهد الكهربائي، ويجب الانتباه إلى ذلك. (7) لمنع إصابة الأشخاص بفعل جهد الخطوة، يجب ألا يقل المسافة بين جهاز توصيل الأرض لحماية المباني من الصواعق ومداخل ومخارج المباني والممرات عن 3 أمتار. عندما يكون الطول أقل من 3 أمتار، يجب اتخاذ تدابير أمان مثل دفن جزء من القضيب الأرضي بعمق، ووضع طبقة عازلة من الأسفلت حوله، بالإضافة إلى وضع شرائط لتوزيع الجهد تحت الأرض.