محافظت در برابر صاعقه و اقدامات پیشگیرانه
Thread Content
آخرین بار، این پست توسط yinkuilin6868 در تاریخ ۲۰۱۶-۵-۱۷ ساعت ۱۵:۱۲ ویرایش شد. در تاریخ ۲۳ مه ۲۰۰۷، ۷ دانشآموز دبستانی در روستای شیهیه، شهرستان کای، شهر چونگچینگ، در حین کلاس درس بر اثر ضربه صاعقه جان خود را از دست دادند؛ همچنین بیش از ۳۰ دانشآموز دیگر نیز مجروح شدند. این حادثه تلخ، توجه کل جامعه را به خود جلب کرد. با فرا رسیدن تابستان، رگبارهای رعد و برق به تدریج افزایش مییابند که تأثیرات منفی بر محیط کار و شرایط کاری دارد و به راحتی میتواند باعث بروز انواع حوادث ایمنی شود. در سالهای اخیر، به دلیل وقوع آتشسوزیها و حوادث انفجاری در کارخانههای پتروشیمی ناشی از صاعقه، خسارات عظیمی به جان و **اموال مردم وارد شده است. بنابراین، انجام کارهای لازم برای جلوگیری از صاعقه نیز یکی از اقدامات مهم برای ایمنی تولید در شرکتها است و باید به آن توجه کافی شود. در این مقاله ویژه، علل بروز صاعقه، خطرات آن و انواع و ویژگیهای صاعقه مورد تحلیل قرار گرفته است؛ همچنین با توجه به ویژگیهای شرکتهای پتروشیمی، اقدامات لازم برای محافظت از تجهیزات تولیدی، مخازن ذخیرهسازی و بدن انسان در برابر صاعقه پیشنهاد شده است. موارد حادثه ● در ساعت ۹:۵۵ روز ۱۲ اوت ۱۹۸۹، در منطقه مخازن قدیمی انبار نفت هوانگدائو، متعلق به شرکت حمل و نقل نفت «شنگلی»، تحت مدیریت شرکت کل نفت و گاز چین، مخزن بتنی شماره ۵ که ظرفیت ۲۳ هزار متر مکعب نفت خام داشت، منفجر شد و آتش گرفت. این آتش به مدت ۱۰۴ ساعت ادامه داشت و بیش از ۴۰ هزار متر مکعب نفت خام را سوزاند. تمام تجهیزات منطقه مخازن قدیمی و منطقه تولید، که وسعتی معادل ۲۵۰ هکتار داشت، نابود شدند. این حادثه منجر به خسارت مالی مستقیمی به مبلغ ۳۵٬۴۰۰ هزار یوان شد. در عملیات خاموش کردن آتش و مقابله با فاجعه، ۱۰ خودرو آتشنشانی سوختند، ۱۹ نفر کشته شدند و بیش از ۱۰۰ نفر مجروح گردیدند. در میان آنها، ۱۴ نفر از کارکنان آتشنشانی پلیس کشته شدند و ۸۵ نفر مجروح گردیدند. دلیل مستقیم حادثه، نقصهای موجود در خود مخزن روغن غیرفلزی بود که در اثر جرقههای ناشی از انفجار مینهای زمینی، منجر به انفجار گاز و روغن شد. ● در ساعت ۴:۱۰ بعدازظهر روز ۱۳ ژوئیه ۱۹۹۸، انبار نفت هنگدیان متعلق به شرکت کلی نفت شهرستان هوانگبی در شهر ووهان، مورد ضربه صاعقه مستقیم قرار گرفت. این امر منجر به انفجار مخزن شماره ۴ در این انبار شد؛ در نتیجه ۱۲۵ تن دیزل و یک مخزن دیزل با حجم ۱۰۰۰ متر مکعب نیز سوختند. این حادثه باعث خسارات اقتصادی گزافی شد. ● در تاریخ ۴ آوریل ۲۰۰۶، مخزن تولوئن شماره ۱ شرکت نانجینگ هواجینگ برای صنایع شیمیایی به دلیل برخورد صاعقهی کروی منفجر شد؛ در نتیجه سقف مخزن شماره ۱ از بین رفت و لولهها و تجهیزات سیستم پاشش نیز خراب گردیدند. خوشبختانه هیچ کس صدمهای ندید و خسارت مالی مستقیم نزدیک به ۷۰ هزار یوان بود. دلیل وقوع این حادثه، کمبود سرمایهگذاری در زمینه ایمنی توسط آن واحد، نقصهای مدیریتی و وجود خطرات پنهان برای بروز حوادث بوده است. این واحد به مدت ۴ ماه از زمان لازم برای بررسی و نگهداری تجهیزات مربوط به مقابله با صاعقه و الکتریسیته ساکن عقب مانده است (آخرین بررسی در ماه مه سال ۲۰۰۵ انجام شده بود). کل مخزن، بهویژه نواحی جوش خورده بین سقف مخزن و بدنه آن، دچار زنگزدگی شدیدی شده است. قطعاتی مانند دریچههای تنفسی و سوراخهای نوری روی سقف مخزن، به دلیل زنگزدگی شدید، دیگر نمیتوانند اتصال الکتریکی مناسبی ایجاد کنند؛ در نتیجه، خطر بروز اختلالات الکتریکی و آتشسوزی بسیار زیاد است ; دو تا از سه سیم زمینگیر مخصوص جلوگیری از صاعقه و الکتریسیته استاتیک که در مخزن وجود داشت، به دلیل زنگزدگی قطع شدهاند و دیگر قادر به برآورده کردن نیازهای مربوط به تخلیه سریع جریان بالا نیستند. چگونه شرکتهای پتروشیمی میتوانند اقدامات لازم برای جلوگیری از صاعقه را انجام دهند؟۱. علل و خطرات صاعقه:
۱. در واقع، صاعقه نوعی پدیده تخلیه الکتریستاتیکی عظیم در ابرهای باردار در طبیعت است. تولید صاعقه عمدتاً در اثر شکلگیری ابرهای باردار در آسمان است و دلایل مختلفی برای شکلگیری این ابرهای باردار وجود دارد. مهمترین دلیل، یخ زدن قطرات ابر در هوا به دلیل سرما است که منجر به ایجاد بار الکتریکی میشود؛ در این حالت، قسمت پایین ابر بار منفی و قسمت بالای آن بار مثبت دارد. هنگامی که ابرهای رعد و برق دارای بارهای مثبت و منفی متفاوت، به تدریج یکدیگر را میپوشانند، یا ابرهایی با بار زیاد به زمین نزدیک میشوند، رسانایی بین ابرها یا بین ابرها و زمین ایجاد میشود. با تبدیل ناگهانی انرژی در هوا و ساطع شدن نور و صدای شدید، این همان صاعقهای است که مردم به طور معمول میبینند. الکتریسیتهی عظیم صاعقه میتواند به سرعت هوای اطراف را تا دمای بالاتر از ۲۰٬۰۰۰ درجه سانتیگراد گرم کند؛ هوای گرم شده به سرعت انبساط یافته و امواج ضربهای ایجاد میکند. این امواج با سرعت ۵ متر بر ثانیه در هوا منتشر شده و باعث ایجاد لرزشهای مکانیکی شدید و اثرات حرارتی در تجهیزات و ساختمانهای موجود در محدودهی ضربهی صاعقه میشوند؛ در نتیجه، این تجهیزات و ساختمانها کاملاً از بین میروند. ۲. هنگام برخورد صاعقه با دستگاههای محافظ در برابر صاعقه، جریان صاعقه معمولاً پتانسیل بسیار بالایی ایجاد میکند؛ اگر فاصله عایقبندی بین دستگاههای محافظ و تجهیزات موجود در داخل و خارج ساختمان کافی نباشد، پدیده «پاسخ معکوس» رخ خواهد داد. هنگامی که جریان صاعقه از نقطه برخورد صاعقه با زمین یا اجسام متصل به زمین وارد خاک اطراف میشود، کاهش ولتاژ در اطراف آن ایجاد میگردد. اگر کسی در نزدیکی جسم زمینشونده ایستاده باشد، در معرض خطر ولتاژ گامی ناشی از جریان رعد قرار خواهد گرفت. هنگامی که جریان صاعقه از طریق سیمهای هدایتکننده به دستگاه زمینسازی میرود، به دلیل وجود امپدانس در خود سیمهای هدایتکننده و دستگاه زمینسازی، افت ولتاژ قابل توجهی ایجاد میشود؛ این افت ولتاژ میتواند به چندین ده هزار ولت یا حتی چند صد هزار ولت برسد. در چنین شرایطی، در صورت تماس انسان با این جریان، بدنش دچار آسیبهای جدی خواهد شد. تمام این پدیدهها معمولاً میتوانند منجر به معلولیت شوند و در موارد شدید، میتوانند بلافاصله باعث مرگ فرد شوند. ۲ انواع رعد و برق: بر اساس شکلهای مختلف رعد و برق، آنها را میتوان به سه دسته کلی تقسیم کرد: رعد و برق صفحهای، رعد و برق خطی و رعد و برق کروی. از منظر خطرات، میتوان آنها را به صاعقه مستقیم، صاعقه القایی (شامل القای الکتروستاتیکی و القای الکترومغناطیسی) و صاعقه کروی تقسیم کرد. از نظر مکانیسم وقوع، میتوان آنها را به رعد حرارتی، رعد مرزی و رعد ناشی از کمفشار تقسیم کرد. رعد و برق ورقهای در میان ابرها رخ میدهد و تأثیر چندانی بر انسانها ندارد ; صاعقهی خطی یک پدیدهی نسبتاً رایج از برخورد صاعقه است ; صاعقه کروی، نوع خاصی از پدیده صاعقه است که به اختصار «صاعقه گلولهای» نامیده میشود؛ این پدیده، یک توپ نورانی به رنگ بنفش یا قرمز است که قطر آن از چند میلیمتر تا چند ده متر متغیر است و مدت زمان وجود آن معمولاً بین ۳ تا ۵ ثانیه است. تورپیدوهای گلولهای معمولاً روی زمین غلتیده یا در هوا شناور میمانند و از درزها وارد ساختمانها شده و منفجر میشوند. ۳ اقدامات مهار صاعقه: تجهیزات محافظت در برابر صاعقه، اولین راهکار برای جلوگیری از بروز ضربه صاعقه هستند. دستگاههای رایج ضدصاعقه شامل صاعقهگیر، تور صاعقهگیر، نوار صاعقهگیر، سیم صاعقهگیر و خنککننده صاعقه هستند. سیستم محافظت در برابر صاعقه عمدتاً از سه بخش تشکیل شده است: رزوناتور، سیم هدایتکننده و جسم زمینگیر. عمدتاً از موقعیت برجستهتر آن نسبت به اشیاء تحت حفاظت برای هدایت صاعقه به سمت خود استفاده میشود؛ سپس از طریق سیمهای هدایتکننده و دستگاههای زمینگیری، جریان صاعقه به زمین هدایت شده تا از آسیب صاعقه به انسانها یا ساختمانها جلوگیری شود. ۱. صاعقهگیر: صاعقهگیرها در کاربردهای عملی به انواع مختلفی تقسیم میشوند، از جمله صاعقهگیر تکی، صاعقهگیرهای دوتایی با ارتفاع یکسان، صاعقهگیرهای دوتایی با ارتفاع نامساوی، صاعقهگیرهای سهتایی با ارتفاع یکسان، صاعقهگیرهای چهارتایی و بیشتر با ارتفاع یکسان، و صاعقهگیرهای شیبدار. محدوده محافظتی صاعقهگیر، یک مخروط منحنی با محور صاعقهگیر است که شکل آن شبیه به چادر میباشد. در فاصلهای پایینتر از ارتفاع مشخصی از صاعقهگیر، یک منطقه ایمن وجود دارد که همان محدوده حفاظتی صاعقهگیر است؛ در این منطقه، اشیاء به ندرت در معرض ضربه صاعقه قرار میگیرند. این منطقه ایمن، محدوده حفاظتی صاعقهگیر نامیده میشود. شعاع محافظت یک صاعقهگیر تکی، معمولاً برابر با ۱.۵ برابر ارتفاع آن است. اما ساختمانهای موجود در منطقه حفاظتی، نمیتوانند به طور قطع از برخورد صاعقه در امان بمانند. ۲. رعدگیر: رعدگیر دستگاهی حفاظتی است که از ورود ولتاژهای بالای ناشی از صاعقه به تجهیزات توزیع برق و سایر تجهیزات الکتریکی جلوگیری میکند. رعدگیرهای نوع دریچهای و رعدگیرهای نوع لولهای وجود دارد. رسانای صاعقه در انتهای ورودی تجهیزات محافظتشده قرار میگیرد؛ سمت بالایی آن به خط لینک متصل است و سمت پایینی آن به زمین. در حالت عادی، فاصلهی رعدگیر در وضعیت عایقی باقی میماند و بر عملکرد سیستم تأثیری نمیگذارد. هنگام ضربه صاعقه و رسیدن موجهای فشار بالا به طول خط، فاصله بین سیمهای رعدگیر از بین میرود و به زمین متصل میشود تا به این ترتیب موجهای فشار را قطع کند. در این هنگام، ولتاژی که میتواند به شیء تحت محافظت برسد، تنها «ولتاژ باقیمانده» است که در اثر عبور جریان رعد از طریق روانکار، سیمهای آن و دستگاههای زمینسازی ایجاد میشود. پس از عبور جریان صاعقه، فاصله سرکوبکننده صاعقه دوباره به حالت عایقی برمیگردد و سیستم میتواند همچنان به طور عادی کار کند. ۳. دستگاه محافظت در برابر صاعقه: سیستم محافظت از صاعقه از طریق یک دستگاه یونیزاسیون در بالا، یک دستگاه جمعآوری جریان زمینی در زیر زمین و کابلهای اتصال تشکیل شده است. دستگاههای ضدصاعقهی یونیزاسیونی، حوادث ناشی از صاعقه را نه از طریق کنترل نقطهی برخورد صاعقه، بلکه با استفاده از اثر القایی ابرهای صاعقهزا یا به کارگیری عناصر رادیواکتیو برای ایجاد میدان الکتریکی قوی در نزدیکی دستگاه، مانع از این امر میشوند. این کار باعث یونیزه شدن هوا و ایجاد جریانی از یونها به سمت ابرهای صاعقهزا میشود؛ در نتیجه، بار الکتریکی موجود در ابرها به تدریج خنثی و تخلیه میگردد. به این ترتیب، شدت میدان الکتریکی در فضا از حد خرابی هوا فراتر نمیرود و شرایط لازم برای برخورد صاعقه از بین میرود و وقوع صاعقه مهار میشود. ۴. اقدامات محافظتی در برابر صاعقه برای تجهیزات تولید پتروشیمی و مخازن ذخیرهسازی: از آنجایی که بخش عمدهای از تجهیزات تولید پتروشیمی و مخازن ذخیرهسازی دارای پوسته فلزی هستند، و برخی از تجهیزات ویژه نیز برای برآورده کردن نیازهای تولید، ابعاد بسیار بزرگی دارند (مانند توربینهای تقطیر)، لذا این تجهیزات در معرض خطر بالایی از ضربه صاعقه قرار دارند. ۱. محافظت در برابر صاعقه در تجهیزات تولید پتروشیمی: شرکتهای پتروشیمی در فرآیند تولید، اغلب از مقادیر زیادی مواد قابل اشتعال و منفجره استفاده و ذخیره میکنند؛ همچنین در محوطه تولید، تجهیزات شیمیایی بلندقد زیادی وجود دارد، بهویژه در مکانهای درجه Q-1 و Q-2 که ممکن است گازهای مخلوط منفجره در آنها وجود داشته باشد. در صورت برخورد صاعقه، احتمال وقوع آتشسوزی و انفجار وجود دارد. هنگام رعد و برق، اثرات حرارتی و مکانیکی شدیدی ایجاد میشود که میتواند به تجهیزات تولیدی صنایع شیمیایی و همچنین مواد قابل اشتعال و منفجره موجود در مخازن، آسیب جدی وارد کند و باعث خسارات فاجعهباری به تجهیزات تولیدی پتروشیمی شود. به راحتی میتواند باعث اشتعال و انفجار مواد قابل اشتعال و منفجر شود. مواد اولیه و محصولات مورد استفاده در شرکتهای پتروشیمی، عمدتاً گازها، مایعات و جامدات قابل اشتعال هستند؛ بنابراین تمام تجهیزات و لولهکشیهای موجود در محل تولید باید به زمین متصل باشند. در ورودیها و خروجیهای لولههای فلزی، همچنین هر ۱۰ تا ۲۰ متر یکبار، در نقاطی که فاصله بین لولهها کمتر از ۰.۵ متر است، و در تمام نقاط اتصال لولهها، باید سیمهایی برای اتصال آنها استفاده شده و آنها به درستی به زمین متصل گردند. سقفهای فلزی موجود در تأسیسات تولید پتروشیمی، باید در فاصله ۱۵ متری از لبهها، از طریق سیمهای اتصال، به سیمهای زمینساز متصل شوند. در مورد سقفهای بتن مسلح، هنگام ساخت، باید اسکلت فولادی را به یک کل واحد جوش داد و هر ۱۵ متر آن را با سیمهای اتصال به سیم زمین متصل کرد. برای جلوگیری از واکنش معکوس، باید ولتاژ شکست عایق بین دستگاه محافظ در برابر صاعقه و رساناهای فلزی ساختمان، بالاتر از ولتاژ واکنش معکوس باشد. در لولههایی که برای انتقال مایعات قابل اشتعال به صورت موازی استفاده میشوند و فاصله آنها کمتر از ۱۰ سانتیمتر است، باید هر ۲۰ متر، لولهها با استفاده از سیم به یکدیگر متصل شوند. برای تجهیزات شیمیایی و ساختمانهای مربوط به آنها، تمام خطوط برق مورد استفاده، از طریق کابلهایی که در زیر زمین قرار دارند، برای تأمین برق به کار میروند. یا سیمها را در فاصله ۵۰ تا ۱۰۰ متری ورودی ساختمان، به کابل تبدیل کرده و آنها را در زیر زمین برای تأمین برق استفاده کنید. در نقطه اتصال کابل به خطوط هوایی، رزوناتور نوع دریچهای نصب میشود و رزوناتور، پوسته فلزی کابل و پایههای عایق، همگی به زمین متصل میگردند؛ مقاومت زمینسازی معمولاً بین ۵ تا ۳۰ اهم است. ۲. محافظت از مخازن در فضای باز در برابر صاعقه: مخازن گاز و مخازنی که برای نگهداری مایعات قابل اشتعال در شرکتهای شیمیایی استفاده میشوند، عمدتاً از جنس فلز ساخته شدهاند؛ برخی از این مخازن بزرگ، در فصل طوفانها، در معرض خطر ضربه صاعقه قرار میگیرند و برای محافظت از آنها، باید از ستونهای محافظتی جداگانه استفاده کرد. هنگامی که ضخامت دیواره مخازن روگردان زمینی مجهز به سپر آتش و ضخامت پوشش سقف مخازن فولادی با سقف ثابت روی زمین، برابر یا بیشتر از ۴ میلیمتر باشد، نباید صاعقهگیر نصب شود. در مخازن روغنی آلومینیومی و مخازن فولادی با ضخامت پوسته کمتر از ۴ میلیمتر، باید صاعقهگیر نصب شود. ستون/شبکه رعدگیر باید کل مخزن را محافظت کند. مخازن نفتی با سقف شناور یا سقف شناور داخلی نباید مجهز به صاعقهگیر باشند، اما باید سقف شناور به بدنه مخزن از طریق دو سیم به صورت الکتریکی متصل شود. برای جزئیات الزامات مربوط به محافظت در برابر صاعقه، میتوانید به استاندارد طراحی انبارهای نفت GB50074-2002 مراجعه کنید. ۵ اقدامات حفاظتی برای بدن در برابر صاعقه: هنگام فعالیت صاعقه، به دلیل تخلیه الکتریسیته مستقیم از ابرهای صاعقهزا به بدن، ایجاد ولتاژ نسبت به زمین یا تخلیه الکتریکی معکوس، همگی میتوانند باعث شوک الکتریکی برای بدن شوند. بنابراین، باید به الزامات ایمنی ضروری توجه کرد. (۱) در هنگام فعالیت صاعقه، به جز در موارد ضروری، باید تا حد امکان کمتر در فضای باز یا مناطق خالی ماند ; در فضای باز یا در مناطق بکر، بهتر است از پالتوهای بارانی از جنس پلاستیک یا مواد مشابه که آبنفوذناپذیر هستند، استفاده کرد ; در صورت امکان، میتوان وارد ساختمانها، خودروها یا کشتیهایی شد که دارای ساختار فلزی بزرگ یا تجهیزات محافظت در برابر صاعقه هستند ; در صورت پناه گرفتن در خیابانهایی که توسط ساختمانها یا درختان بلند محافظت میشوند، باید مراقب باشید فاصلهتان از دیوارها و تنه درختان حداقل ۸ متر باشد. (۲) در هنگام فعالیت صاعقه، باید تا حد امکان از تپهها، تپهچهها یا مسیرهای بلند دوری کرد؛ همچنین باید از سواحل دریا، دریاچهها، کنار رودخانهها و استخرها دوری کرد. علاوه بر این، باید از نزدیکی تورهای فلزی، طنابهای فلزی برای خشک کردن لباسها، تیرهای پرچم، دودکشها، برجهای بلند و درختان منفرد نیز دوری کرد. همچنین باید از ساختمانها یا تأسیسات دیگری که فاقد سیستم محافظت در برابر صاعقه هستند، دوری کرد. (۳) در هنگام فعالیت صاعقه، باید در داخل خانه مراقب خطر امواج نفوذی صاعقه بود؛ باید از سیمهای روشنایی، سیمهای برق، سیمهای تلفن، سیمهای رادیو، سیمهای برق رادیو و تلویزیون، همچنین انواع تجهیزات متصل به آنها، فاصله گرفت تا از تخلیه الکتریکی ثانویه این سیمها یا تجهیزات به بدن جلوگیری شود. بر اساس اطلاعات حاصل از بررسیها، بیش از ۷۰ درصد از حوادث تخلیه الکتریکی در فضای داخل خانه، در فاصله کمتر از ۱ متر رخ داده است؛ هنوز هیچ حادثه مرگباری در فاصله بیشتر از ۱.۵ متر گزارش نشده است. بنابراین، هنگام وقوع طوفان رعد و برق، بهتر است انسان حداقل ۱.۵ متر از خطوط و تجهیزاتی که ممکن است امواج نفوذی صاعقه از آنها منتشر شود، فاصله بگیرد. باید توجه داشت که در هنگام فعالیت صاعقه، تنها بستن کلید برای جلوگیری از ضربه صاعقه مؤثر نیست؛ همچنین باید درها و پنجرهها را ببند تا از ورود صاعقههای گویی به داخل ساختمان و ایجاد خسارت جلوگیری شود. (۴) هنگام برخورد صاعقه به دستگاههای محافظت در برابر صاعقه، جریان صاعقه معمولاً پتانسیل بسیار بالایی ایجاد میکند که میتواند منجر به تروماهای جسمی شود. برای جلوگیری از واکنش معکوس، باید ولتاژ شبکه عایقبندی بین دستگاههای محافظ در برابر صاعقه و رساناهای فلزی ساختمان، بالاتر از ولتاژ واکنش معکوس باشد؛ همچنین باید منطقههای خطرناکی تعیین شود که افراد نباید به آنها نزدیک شوند. (۵) هنگامی که جریان صاعقه از طریق ماده رسانای متصل به نقطه برخورد صاعقه در زمین، وارد خاک اطراف میشود، پتانسیل بسیار بالایی در اطراف آن ایجاد میگردد. اگر کسی در نزدیکی این ماده رسانا ایستاده باشد، در معرض خطر ولتاژ گامی ناشی از جریان صاعقه قرار خواهد گرفت. (۶) هنگامی که جریان صاعقه از طریق سیم راهنما به دستگاه زمینسازی میرود، به دلیل وجود امپدانس در خود سیم راهنما و دستگاه زمینسازی، افت ولتاژ قابل توجهی ایجاد میشود. در چنین شرایطی، اگر فرد با آن تماس پیدا کند، در معرض خطر ولتاژ تماس قرار خواهد گرفت و باید به این موضوع توجه کرد. (۷) برای جلوگیری از آسیب ناشی از ولتاژ گامی، فاصله دستگاههای زمینگذاری برای محافظت در برابر صاعقه مستقیم، تا ورودیها و خروجیهای ساختمانها و سازهها و پیادهروها، نباید کمتر از ۳ متر باشد. هنگامی که طول کمتر از ۳ متر باشد، باید اقدامات ایمنی مانند فرو بردن جزئی پایههای اتصال به زمین، قرار دادن لایه عایقی از رزین در بین آنها، و نصب تورهای تخلیه ولتاژ در زیر زمین، انجام شود.