Защита от грозовых разрядов и меры предотвращения

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано yinkuilin6868 17.05.2016 в 15:12. 23 мая 2007 года семеро учеников начальной школы в деревне Синье, городок Ихэ, уезд Кайсян, город Чунцин, погибли в результате удара молнии во время урока. Ещё более 30 учеников получили травмы. Эта трагическая трагедия привлекла внимание всего общества. С приходом лета увеличивается количество грозовых дней, что негативно сказывается на условиях труда и рабочей среде, а также может легко привести к различным производственным авариям. В последние годы из-за пожаров и взрывов на нефтехимических предприятиях, вызванных молниями, происходит все больше инцидентов, что приводит к огромным потерям среди людей и ущербу имуществу. Поэтому надлежащая защита от молний также является одной из важных мер для обеспечения безопасности производства в предприятии, и ей следует уделять должное внимание. В данном специальном выпуске анализируются причины возникновения гроз, их опасность, а также виды и характеристики молний. С учетом особенностей нефтехимических предприятий предложены меры защиты от молний для производственного оборудования, резервуаров и человеческого организма. Примеры аварий ● 12 августа 1989 года в 9:55 в старом складском районе нефтяного хранилища компании «Шэнгши» при Управлении трубопроводов Китайской национальной нефтегазовой корпорации произошел взрыв бетонного резервуара номер 5, в котором хранилось 23 000 кубических метров сырой нефти. Пожар длился 104 часа; было уничтожено более 40 000 кубических метров сырой нефти. Все сооружения в старом складском районе и производственной зоне площадью 250 му также были разрушены. В результате этой аварии был нанесен прямой экономический ущерб в размере 35,4 миллиона юаней. Во время тушения пожара и спасательных операций сгорело 10 пожарных машин, 19 человек погибли, более 100 человек получили ранения. Среди сотрудников пожарной службы полиции 14 человек погибли, 85 получили ранения. Непосредственной причиной аварии стали дефекты самих неметаллических резервуаров для хранения нефти; под действием искр от взрыва мин произошел взрыв нефтяного газа. ● 13 июля 1998 года в 16:10 склад нефти компании «Хуанбэй» в уезде Хуанбэй, город Ухань, пострадал от прямого удара молнии. В результате этого произошел взрыв на 4-м резервуаре; сгорело 125 тонн дизельного топлива, а также был разрушен резервуар объемом 1000 м³. Это привело к значительным экономическим потерям. ● 4 апреля 2006 года на первом резервуаре с толуолом в компании Nanjing Huajing Chemical Co., Ltd. произошел взрыв из-за удара молнии. В результате этого крыша резервуара была снесена, а трубопроводы и другие элементы оборудования были разрушены. К счастью, пострадавших не было, прямой экономический ущерб составил около 70 тысяч юаней. Причиной этого инцидента стало недостаточное вложение средств в обеспечение безопасности, нарушения в системе управления и наличие определенных факторов риска. Этот объект уже 4 месяца не проходит проверку и техническое обслуживание своих устройств защиты от грозовых разрядов и статического электричества (последняя проверка была проведена в мае 2005 года). Весь резервуар, особенно места соединения крыши с корпусом резервуара, сильно ржавеют. Кроме того, из-за сильной ржавчины элементы крыши, такие как вентиляционные клапаны и светопропускающие отверстия, не могут обеспечить электрическое соединение с корпусом резервуара. Это создает высокий риск возникновения пробоек, что может привести к пожару ； Три существующих в резервуаре токопровода для защиты от молний и статического электричества повреждены ржавчиной: 2 из них сломаны, что не позволяет обеспечить мгновенную передачу большого тока. Как нефтехимическим предприятиям эффективно защищаться от молний 1. Причины и угрозы, связанные с молниями 1. По сути, молния представляет собой явление огромного статического разряда в заряженных облаках в природе. Появление молний обусловлено в основном формированием заряженных облаков в воздухе. Существует множество причин, по которым возникают такие облака. Основной из них заключается в том, что капли воды, поднимаясь вверх, охлаждаются и замерзают, в результате чего возникает электрический заряд. При этом нижняя часть облака становится отрицательно заряженной, а верхняя — положительно. Когда грозовые облака с противоположными зарядами накапливаются и сталкиваются, или когда грозовое облако, несущее большой заряд, приближается к земле, происходит разряд между облаками или между облаком и землей. При мгновенном преобразовании энергии в воздухе возникает яркий свет и звук — это и есть тот самый молния, который мы так часто видим. Огромная энергия молнии может быстро нагреть окружающий воздух до температуры свыше 20 000°C. При таком нагреве воздух резко расширяется, что приводит к образованию ударной волны, которая распространяется со скоростью 5 м/с. Это вызывает сильные механические колебания и тепловые эффекты в оборудовании и зданиях, находящихся в зоне удара молнии, в результате чего они полностью разрушаются. 2. При ударе молнии в защитное устройство молнийный ток обычно создает очень высокое напряжение; если расстояние изоляции между защитным устройством и оборудованием, находящимся внутри и снаружи здания, недостаточно, может возникнуть явление «обратного удара». Когда ток молнии через точку удара молнии в землю или заземляющее устройство поступает в окружающую почву, вокруг него образуется падение напряжения. Если кто-то находится рядом с заземляющим телом, он может пострадать от напряжения, возникающего при протекании молнии. Когда ток молнии проходит по проводу-заземлителю к заземляющему устройству, из-за импеданса самого провода и заземляющего устройства возникает значительное падение напряжения — до нескольких десятков тысяч или даже сотен тысяч вольт. При контакте человека с таким напряжением его тело может получить серьезные повреждения. Все эти явления могут привести к инвалидности, а в тяжелых случаях — к немедленной смерти. 2. Виды молний. В зависимости от формы молнии, их можно разделить на три основных типа: пластинчатые молнии, нитевидные молнии и шаровые молнии. С точки зрения угрозы их можно разделить на прямой молнии, индукционные молнии (включая статическую и электромагнитную индукцию) и сферические молнии. С точки зрения механизма возникновения их можно разделить на тепловые громы, громы, связанные с границами различных слоев атмосферы, и громы, вызванные низким давлением. Листовые молнии возникают внутри облаков и почти не оказывают влияния на людей ； Линейные молнии представляют собой довольно распространенное явление при падении молнии ； Шаровая молния — это особое явление молнии, сокращенно называемое «шаровой молнией». Это светящийся фиолетовый или красный шар диаметром от нескольких миллиметров до нескольких десятков метров; время его существования обычно составляет 3–5 секунд. Шаровые бомбы обычно катятся по земле или парят в воздухе, а также могут проникать в помещения через щели и взрываться. 3 Меры по снижению ударов молнии. Устройства защиты от молний являются основными средствами для предотвращения ударов молнии. Распространенными устройствами защиты от молний являются молниеотводы, молниезащитные сети, молниезащитные полосы, молниеотводящие провода и разрядники. Защитное устройство от молний в основном состоит из трех компонентов: разрядника, проводов для передачи тока и элемента заземления. В основном это достигается за счёт использования высокого положения устройства по отношению к защищаемому объекту: молния направляется на это устройство, а затем через провода для сброса тока и систему заземления ток молнии сбрасывается в землю. Таким образом обеспечивается защита людей или зданий от повреждений, вызванных молнией. 1. Молниеотводы: в практическом применении молниеотводы делятся на одиночные молниеотводы, два молниеотвода одинаковой высоты, два молниеотвода разной высоты, три молниеотвода одинаковой высоты, четыре и более молниеотводов одинаковой высоты, молниеотводы для склонов и другие виды. Зона защиты молниеотвода представляет собой конический объект с изогнутыми гранями, осью которого является сам молниеотвод; по форме он напоминает палатку. На определенной высоте ниже молниеотвода находится зона безопасности, то есть область, защищаемая молниеотводом. В этой зоне предметы практически не подвергаются удару молнии; эта зона безопасности и называется областью защиты молниеотвода. Радиус защиты одного молниеотвода обычно составляет 1,5 раза его высоту. Однако для зданий и сооружений, находящихся в зоне защиты, нельзя с абсолютной уверенностью гарантировать, что они не подвергнутся удару молнии. 2. Защитник от молний: защитник от молний — это устройство защиты, предназначенное для защиты электросетей и другого электрооборудования от воздействия перенапряжений, возникающих при ударе молнии. Существуют предохранители с клапанами и трубчатые предохранители. Защитник от молний устанавливается на входе в защищаемое оборудование: верхний конец подключается к линии, а нижний — к земле. В нормальных условиях зазор в разряднике остается изолированным, что не влияет на работу системы. При ударе молнии, когда вдоль линии распространяется высоковольтная ударная волна, зазор в громоотводе пробивается, и происходит заземление, что принудительно прерывает распространение волны. В этот момент напряжение, которое может попасть на защищаемый объект, представляет собой лишь «остаточное напряжение», возникающее в результате прохождения грозового тока через разрядник, его проводники и устройство заземления. После прохождения молнии зазор в разряднике снова возвращается в изоляционное состояние, и система может продолжать нормально функционировать. 3. Расстояние от устройства защиты от молний: Ионизационная защита от молний состоит из ионизационного устройства, расположенного сверху, устройства для сбора земных токов, находящегося внутри земли, а также соединительных проводов. Устройства ионизации для защиты от молний не предотвращают удары молний путем контроля места их падения. Вместо этого они используют эффект индукции, возникающий в молниеносных облаках, или применяют радиоактивные элементы для создания сильного электрического поля вблизи устройства ионизации. Это приводит к ионизации воздуха, что способствует появлению потока ионов, движущихся в направлении молниеносного облака. В результате заряд, находящийся в облаке, постепенно нейтрализуется и расходуется, тем самым снижая интенсивность электрического поля в пространстве до уровня, ниже которого воздух не может разрядиться. Таким образом устраняются условия для удара молнии, что способствует предотвращению её возникновения. 4. Меры защиты от молний для установок по производству нефтепродуктов и резервуаров. Поскольку установки по производству нефтепродуктов и резервуары в основном имеют металлические корпуса, а некоторые специальные устройства, необходимые для обеспечения производственного процесса, имеют чрезмерно большие размеры — например, колонны для дистилляции, — они наиболее подвержены ударам молний. 1. Защита нефтехимических производственных установок от молний. В процессе производства нефтехимические предприятия часто используют и хранят большие количества легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ. Кроме того, на территории производства расположено множество высоких химических установок; особенно на объектах класса Q-1 и Q-2 может существовать взрывоопасная смесь газов. При попадании молнии может произойти возгорание или взрыв. При молнии возникают сильные тепловые и механические эффекты, которые могут нанести серьезный ущерб химическим производственным установкам, а также горючим и взрывоопасным веществам, хранящимся на территории резервуаров. Это может привести к фатальным повреждениям химических производственных объектов. Это может легко привести к возгоранию и взрыву легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ. Сырье и продукция, используемые в нефтехимических предприятиях, в основном представляют собой легковоспламеняющиеся газы, жидкости и твердые вещества; все оборудование и трубопроводы на производственной площадке должны быть подключены к земле. На входах и выходах металлических трубопроводов, а также на участках, где трубопроводы параллельны или пересекаются на расстоянии менее 0,5 метра друг от друга, через каждые 10–20 метров, а также на всех соединениях трубопроводов необходимо проложить проводник и обеспечить его надежное заземление. Металлическая кровля на производственных установках нефтехимической промышленности должна по периметру через каждые 15 метров соединяться с заземляющим проводником с помощью отводящего провода. Для бетонных крыш с арматурой во время строительства необходимо сварить стальную конструкцию в единое целое, а каждые 15 метров соединять её с заземляющими проводами с помощью тяговых проводов. Для предотвращения обратного разряда напряжение пробоя изоляционного материала между защитным устройством от молний и металлическими проводниками здания должно быть выше напряжения обратного разряда. Если трубопроводы для перекачки легковоспламеняющихся жидкостей расположены на расстоянии менее 10 см друг от друга, их необходимо соединять между собой с помощью проводов каждые 20 метров вдоль всей длины трубопровода. Для химических установок и соответствующих зданий все линии электропитания прокладываются под землей с использованием кабелей. Или провода на расстоянии 50–100 метров от входа в здание заменяются кабелями, которые прокладываются под землей для подачи электроэнергии. На месте соединения кабеля и воздушной линии устанавливается вентильный разрядник; разрядник, металлическая оболочка кабеля и железные опоры изолятора заземляются вместе. Сопротивление заземления обычно составляет 5–30 ом. 2. Защита от молний для открытых резервуаров. Резервуары для хранения газов в химических предприятиях, а также резервуары для хранения легковоспламеняющихся жидкостей, в основном изготавливаются из металла. Некоторые крупные резервуары в сезон гроз могут подвергаться ударам молний; поэтому для их защиты необходимо использовать отдельные молниеотводы. Если толщина стенок наземных цистерн, оснащенных пожарными устройствами, и толщина верхней плиты наземных стальных цистерн с фиксированной крышей составляют 4 мм или более, то установка молниеотводов не требуется. На алюминиевых резервуарах и стальных резервуарах с толщиной верхней плиты менее 4 мм должны быть установлены молниеотводы (сети). Молниеотводы (сеть) должны защищать весь резервуар с нефтью. На резервуарах с плавающей крышкой или резервуарах с внутренней плавающей крышкой не следует устанавливать молниеотводы, однако плавающую крышку необходимо электрически соединить с корпусом резервуара с помощью двух проводов. Конкретные требования по молниезащите можно найти в нормах проектирования нефтебаз GB50074-2002. 5. Меры защиты человека от молний. Во время грозы, когда молнии напрямую падают на человека, возникает напряжение относительно земли или происходят вторичные разряды, что может привести к удару током для человека. Поэтому необходимо соблюдать соответствующие требования к безопасности. (1) Во время грозы, если это не является необходимостью, следует по возможности меньше находиться на улице или в открытых пространствах ； На улице или в природе лучше носить водонепроницаемый плащ ； При наличии возможности можно войти в здания, автомобили или суда с прочной металлической конструкцией или с системами защиты от молний ； Если вы прячетесь на улицах, защищенных зданиями или высокими деревьями, следите за тем, чтобы дистанция от стен и стволов деревьев составляла более 8 метров. (2) Во время грозы следует по возможности держаться подальше от холмов, возвышенностей или высоких тропинок. Также следует избегать мест вдоль побережья, озер, рек и прудов. Необходимо держаться подальше от колючей проволоки, металлических шнуров для сушки белья, а также от флагштоков, дымоходов, высоких башен и одиноких деревьев. Кроме того, следует избегать небольших зданий или других сооружений, не имеющих защиты от молний. (3) Во время грозы внутри зданий необходимо соблюдать осторожность из-за опасности ударов молнии. Следует держаться подальше от осветительных, электропитающих, телефонных линий, линий радиовещания, кабелей питания радиоприемников и телевизоров, а также от антенн этих устройств и всех связанных с ними устройств. Это необходимо для предотвращения вторичного разряда энергии по этим линиям или устройствам на человека. Согласно данным исследования, более 70% случаев вторичного разряда электрического тока внутри помещений происходят на расстоянии менее 1 метра друг от друга; случаев смерти при расстоянии более 1,5 метра зафиксировано не было. Отсюда следует, что во время грозы человеку следует находиться на расстоянии не менее 1,5 метра от линий и устройств, через которые может проникнуть волна молнии. Следует иметь в виду, что во время грозы простое отключение электропитания для предотвращения ударов молнии неэффективно. Также необходимо закрыть двери и окна, чтобы предотвратить попадание сферических молний внутрь здания и возникновение опасности. (4) При ударе молнии в защитное устройство от молний обычно возникает очень высокое напряжение, что может привести к травмам и смерти людей. Для предотвращения обратного удара напряжение в изоляционной среде между устройством защиты от молний и металлическими проводниками здания должно быть выше напряжения обратного удара; кроме того, следует обозначить определенную опасную зону, к которой запрещается приближаться персоналу. (5) Когда ток молнии через заземлитель в точке удара молнии поступает в окружающую почву, вокруг него образуется очень высокий потенциал. Если человек окажется рядом с таким заземлителем, он подвергнется воздействию шагового напряжения, вызванного током молнии. (6) Когда ток молнии проходит по проводу-соединителю к заземляющему устройству, из-за импеданса самого провода-соединителя и заземляющего устройства возникает значительное падение напряжения. Если человек коснется такого провода, он может пострадать от напряжения при контакте, поэтому это требует особого внимания. (7) Для предотвращения травм, вызванных переходным напряжением, расстояние от устройства защиты от прямого удара молнии до входов и выходов зданий и сооружений, а также до тротуаров, должно составлять не менее 3 метров. При длине менее 3 метров необходимо применять такие меры безопасности, как частичное заглубление заземляющего элемента, изоляция его асфальтовым слоем и установка подземных элементов для выравнивания потенциала.