外浮顶油罐防雷技术
大型外浮顶罐防雷击保护及快速灭火措施
１ ． ３ １ ９ ９ ５ 年 ，茂 名石 化 北 山罐 区 火灾
大 外浮顶罐火 灾的卞 曼原因之一 。近年来 ，
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１ ９ ９ ５ 年８ 月３ 日，茂 石化炼 油厂Ｊ 匕 ｔ ｌ Ｉ 罐 ｌ ２ ５ 号原ｆ ｝ ｝ １ ￣ ｂ ｉ ？ － 顶罐遭雷击符火 ，附近的作 、 人 员发现
的窬 ｆ 越来越大 ．火删外浮顶罐建设 越来 越多 ，各 类火灾和爆 炸事敝也频频发生。其 ｔ ，雷 击已成为
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密封导 电片与罐壁之间的放电 火花引 发两个油罐 的
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Ｖ 关 键 词
浮顶罐 ｌ ｝ Ｉ 罐遭受 直 Ｉ 雷、 ｒ ０ ３ ２ 号油罐 巡 受感
１国 内外大型外浮顶储 罐雷击着火案例
随着 石油 、化 １ 行、 【 的快 速 发展 ，石 油作 为 暖 战略物资储备能源 ，其储 备库的总容 及单罐
火 ，起火点 达５ 处之 多 ｌ ６ Ｓ ， － 罐 直径约 ｌ ０ ０ ｍ．离
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增设 了３ 支 泡沫灭火 枪 ，在 氮气保护 系统罐外底 部 增设 了与泡沫灭火系统连接的快速接头 ，可实现点
对点快速 灭火 。笔者 以５ 万ｍ 外浮 顶储罐 为例 ，介
２雷击着火分析及保护原理
雷 击和起火后迅 速报 警 （ 监 ｝ 乜｝ 见 也得到佶 ‘ ）
大型浮顶储罐的防雷设计安装
大型浮顶储罐的防雷设计安装1、储罐上不应装设避雷针（网），但储罐必须做环形防雷接地，接地点不应少于两处，其间弧形距离不宜大于30M。
接地体距罐壁的距离应大于3M，每一接地点的冲击接地电阻不应大于10欧姆。
必要时需要添加垂直接地极。
2、罐体基础自然接地体应与罐区接地装置连接，浮顶应与罐体做电线连接，匀不少于两处。
连接导线不少于二根，每根导线应选用截面积不小于50平方毫米扁镀锡软铜复绞线，连接点用铜接线端子及二个M12的不锈钢螺栓连接并加防松垫片固定；宜采用可靠的连接方式将浮盘与罐体沿罐周做均布的电气连接。
3、储罐附属电气设备的保护接地宜与防雷接地、防静电接地共用同一接地装置，接地电阻不应大于4欧姆。
4、在距罐体五米的地方，敷设环形水平接地地网。
水平接地体为闭合环形，以罐体中心为圆心直径32米，采用4*40的镀锌扁钢，埋深1米。
5、在水平接地体的基础上，采用离子接地单元，接地单元均匀颁布于水平接地体下，并与水平接地地网进行良好的焊接。
在每两个离子接地单元之间，均匀埋设两根长2.5米，直径为50mm的镀锌钢管作为辅助接地极，以增强雷电流的泄流效果及均衡雷电环境下的地电位。
6、储罐接地引下线应采用镀锌扁钢，扁钢与油罐底座金属构件间采用焊接方式连接，焊接点消除焊剂残渣并刷防锈漆、沥青防腐。
7、储罐采用了多条接地引线，应在各条接地线高断接卡。
每条接地线设一处断接卡，用镀锌扁钢制成，扁钢的搭接长度不小于100mm。
每个断接卡两端的扁钢用两条镀锌螺栓（8mm直径）作连接，在连接处不再涂刷任何具有绝缘特性的防腐涂料。
8、延长接地装置的使用寿命，除离子接地单元采用离子填充剂包覆外，接地极宜采用高能防腐离子接地极，达到接地体防腐的目的。
9、储罐电气设施、防静电放电装置的接地连接导体与油罐联合接地装置做电气连接。
10、储罐区的联合接地装置接地电阻，应小于4欧姆，达不到时再补加垂直和水平接地极。
11、水平接地体间的连接采用焊接，焊接采用的方式，搭接长度不小于扁钢宽度的二倍，并采取防腐处理措施。
1.外浮顶油罐防雷技术规范 第1部分：导则
本标准参加起草单位：中国石油工程建设公司大连设计分公司、中国石油塔里木油田分公司、中国石油吉林油田分公司、中国石油锦西石化分公司、中国石油大庆石化分公司。
本标准主要起草人：娄仁杰、吴秀敏、陈思学、戴丽平、李斌、于海波、王笑静、吴戈、邓小飞、王冲、张巍、张风忠、杨静峰、刘月光、赵纯禹、史一君、曾志军。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准
3.1
雷电流lightning current
流经雷击点的电流
3.2
雷击点point of strike
雷电击中大地或高耸物体的点。
3.3
高中频雷电流分路器highand mediumfrequency lightning current splittAPIRP2003 防止静电、闪电和杂散电流引燃的措施（Protection Against Ignitions Arising out of Static, Lightning, and Stray Currents）
NFPA780雷电保护系统的安装标准（Standard for the Installation of Lightning Protection Systems）
目 次
前 言
本标准的编制依据是GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》。
Q/SY1718.1-2014《外浮顶油罐防雷技术规范》分为两个部分：
——第1部分：导则：
——第2部分：高中频雷电流高中频分路器。
本部分为Q/SY1718.1-2014的第1部分。
本标准由中国石油天然气集团公司健康安全环保专业标准化技术委员会提出并归口。
b）沿浮顶圆周以不超过3m间隔设置1个分路器，分路器与罐壁的接触点距二次密封胶板的上沿不得小于51mm（参见API RP 2003）。
大型外浮顶油罐充氮防雷灭火系统
大型外浮顶油罐充氮防雷灭火系统40工业安全与环保I ndust r i al Saf e t y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on2013年第39卷第12期D ecem ber2013大型外浮顶油罐充氮防雷灭火系统*文建军1张乐2丁波2(1．浙江海洋学院石化与能源工程学院浙江舟山316000；2．常州大学石油工程学院江苏常州213016)摘要针对大型外浮顶油罐一、二次环形密封空间油气积聚造成的安全问题，提出了一套充氮保护系统。
传统的充氮保护系统通过充入氮气降低爆炸性气体的浓度，该系统则是通过充入氮气降低空间中氧气的浓度，达到惰化可燃油气，降低爆炸危险性的目的，同时该系统可应用于外浮顶油罐火灾初期扑救。
本文提出了该系统的组成方案，并分析了该系统的适用性。
关键词外浮顶油罐防雷充氮保护惰化N i t r ogen—Fi l l e d Pr ot ect i on sys觚f or L ar ge m oa6ng R oof T ank sW E N Ji anj unI Z I-I A N G窿D I N G B02(1．School of Pet r ochem i cal＆Energy E ng／neer／ng，Z he j沉ng O cean(胁邮妙Zhoushan，Zhej／ang316000) A嗵嘣For t he hI伊丑她roof t a nks，t her e is phenom enon of exp l osi ve ga s a cc um ul a t i on i n t he annul a r spac e bet w e en t he f ir s t—SCcon(ky sea l，w}l i c h m ay ca us e s om e secu dt)r i ss ues，t he r ef or e，a s et of ni t r oge n pr o t ect i on s yst e m is pIoposed．T he t r adi ti onal nit r ogen一皿ed pm t ee fi on sys t em reduce s t he conce nt r a t i on of expl osi ve ga s t hrough t he f il l ed of ni tr ogen．B ut t he ne w sys t em re duce s t he conce nt r a t i on of ox ygen by f il li ng ni t r oge n．t o i ner t t he f l a nm m bl e i gas an d”既hl c e t he r is k ofe xpl os i on．m e anw hi l e t he sys t em e a rl be apphed t o put out t he i ni ti alf ire of f l oat i ng r oo f t a nks．nl i s paper pr es en协t he co r n-posi t i on of t he s yst e m a nd anal yze s t he appl i ca bi l i t y of t he s ys t em．1哂r W or ds t he f l oat i ng r oo f t a nks1i垂州t l g pm t ee fi on ni t r oge n—f i l l e d pr o t ect i on s yst e m i ner t 0引言雷击时产生的高温和放电，是大型浮顶油罐雷击燃爆的两个直接原因【1-2I。
如何设计储油罐防雷接地方案
如何设计储油罐防雷接地方案石化企业，做好联合储油罐区防雷是一项重要工作，因雷电引起油罐爆炸起火的事故时有发生。
将给国家和人民带来严重的损失。
因此在雷电多发期，高度重视油罐区防雷是极其重要的，但在实际工作中要做好防雷工作须注意解决好几个问题。
1.认清雷电属性，正确采取措施雷电是自然界中放电现象。
产生雷电时，电压可达30万伏以上，电流可达20万安培以上。
雷电直击在建筑物上，有相当大的冲击力，并产生热量。
其动力可将巨数劈倒，顽石击裂。
雷电本身产生的热量足以酿成一场大火。
只有正确采取措施，才能避免事故发生。
正确预防首先就要认清雷的自然属性。
雷最常见的是线状雷，有时也会出现球形雷。
他们都是以放出电荷作用与物体，但其作用方式不同。
线状雷直击物体，球形雷绕击物体。
因线状雷经常出现。
根据其性质目前通常使用避雷针，它的原理是它能够将雷电引向自身，将强大的雷电流导入大地，从而达到保护油罐的目的，但其对球形雷是无能为力的，尽管球形雷出现次数较少，但不是不能发生，因此亦应加以防范。
根据球形雷的性质，其预防措施应采用静电屏蔽。
就是用金属网构成笼式防雷网，以防止球雷进入，从而达到了保护油罐的目的。
2.储油罐不同，防雷措施不同2.1对于密封金属油罐。
罐壁厚度大于或等于4mm,一般不装避雷针，仅作防感应雷接地，其接地电阻不应大于3欧姆即可。
2.2有呼吸伐带有阻火器，且液压安全阀密封的密闭金属油罐，罐壁厚度和顶盖厚大于或等于4mm的，可以采取自身保护，只要与其连接的管线及其他金属配件等有良好的电器联结，且与接地装置相联结处不少于两点的，可不装避雷针。
2.3对于外浮顶油罐，由于罐的顶盖随液面的升降而浮动，罐内的空气间隙极小不能形成爆炸性的混合物，而且浮顶和罐壁之间是密封的。
多疑也可以不装避雷针，一般只接地即可。
但浮动的金属罐顶，要用可扰得跨接线与金属罐体相连，并通过罐体接地，其接地电阻不应大于1欧姆。
对于内浮顶油罐，虽然浮动部件与罐底、罐顶做良好的电器连接，并接地可靠，但由于浮顶罐的浮盘与罐顶之间的空间内可能聚集爆炸性混合物，因此还需设防雷措施。
1.外浮顶油罐防雷技术规范 第1部分：导则
6 高中频雷电流分路技术要求
高中频雷电流分路技术要求包括以下内容：
a）外浮顶油罐二次密封上部应安装高中频雷电流分路器（参见NFPA780、API RP545）。
d）外浮顶油罐一次机械密封内的钢滑板等金属构件应作等电位连接，等电位连接线应采用截面积不小于10mm2的软铜电缆线进行连接，沿圆周导线的间距不宜大于3m。
e)外浮顶油罐二次密封挡板、挡雨板应采用截面为6mm2~10mm2的铜芯软绞线与顶板连接。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 10802—2006通用软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料
GB 15599石油与石油设施雷电安全规范
GB 50737石油储备库设计规范
4 基本要求
外浮顶油罐防雷设计、施工与运行管理除执行本标准外，还应符合国家和行业现行有关标准规范及中国石油集团公司相关技术和安全监督管理规定.
5 防雷接地技术要求
防雷接地技术要求包括以下内容：
a）外浮顶油罐接地点沿罐壁周长的间距不得大于30m，罐体周边的接地点分布应均匀,其接地点不应少于两处;接地体距罐壁的距离应大于3 m，冲击接地电阻不应大于10Ω；外浮顶油罐与罐区接地装置连接的接地线，应采用热镀锌扁钢时,规格应不小于4mm×40mm（参见GB 15599、GB 50737)。
3.4
智能型中低频雷电流分流器intelligent medium and low frequency lightning current splitter
化工企业设备防雷及接地要求（二篇）
化工企业设备防雷及接地要求一、化工设备的防雷要求1、当罐顶钢板厚度大于4mm，且装有呼吸阀时，可不装设防雷装置。
但油罐体应作良好的接地，接地点不少于2处，间距不大于30m，其接地装置的冲击接地电阻不大于30。
2、当罐顶钢板厚度小于4mm时，虽装有呼吸阀，也应在罐顶装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m，保护范围高出呼吸阀不应小于2m。
3、浮顶油罐（包括内浮顶油罐）可不设防雷装置，但浮顶与罐体应有可靠的电气连接。
4、非金属易燃液体的储罐应采用独立的避雷针，以防止直接雷击。
同时，还应有感应雷措施。
避雷针冲击接地电阻不大于30。
5、覆土厚度大于0.5m的地下油罐，可不考虑防雷措施，但呼吸阀、量油孔、采气孔应做良好接地。
接地点不少于2处，冲击接地电阻不大于10。
6、易燃液体的敞开贮罐应设独立避雷针，其冲击接地电阻不大于5。
7、户外架空管道的防雷：①户外输送可燃气体、易燃或可燃体的管道，可在管道的始端、终端、分支处、转角处以及直线部分每隔100m处，每处接地电阻不大于30。
②当管道与爆炸危险厂房平行敷设的间距小于10m时，在接近厂房的一段，其两端及每隔30m-40m应接地，接地电阻不大于20。
③当管道连接点（弯头、阀门、法兰盘等），不能保持良好的电气接触时，应用金属线跨接。
④接地引下线可利用金属支架。
若是活动金属支架，在管道与支持物之间必须增设跨接线；若是非金属支架，必须另作引下线。
⑤接地装置可利用电气设备保护接地的装置。
二、罐、塔、容器固定设备的接地1、室外的罐、塔、容器一般已设有防雷接地，可不必单独安装静电接地。
但应按照静电接地的要求进行检查，对大于50M3或直径在2.5m以上的罐、塔、容器接地部分不得少于2处，接地点应对称布置，其间距小于30m。
2、罐、塔等设备原则上要求在每个部件上进行重复接地，接地线的位置应远离物料的进出口处。
3、罐、塔、容器内外的各金属部件及进入罐内的工具部件，均应保证有可靠的防静电接地。
外浮顶油罐防雷技术
2、“包覆式”导电片分析 包覆式导电片其中一面在二次密封胶板内，在有雷流时，此处若有微小的间隙就会发生放 电。如果二次密封内部空腔可燃气体浓度达到爆炸极限浓度，就会出现闪爆着火事故。
3、二次密封上部导电片个数不够 就已出现打火现象。
导电片其实是雷电流的一个分路措施，如果其数量不够，每个导电片通过的雷电流就越大，
2
五、大型外浮顶油罐分路与分流措施
（一）标准要求 1、 “防止静电、雷电和杂散电流引燃技术导则”API RP2003：2008 防止雷电火灾的最有效方法是采用紧密的密封和正确设计分路。分路是在罐顶周边以 不超过3米(10英尺)的间隔安放金属带，使浮顶与罐体跨接，以便将任何与雷电相关的电流传 导到大地，而且不会在可能引燃蒸气的区域内产生火花。 任何类型的主密封上方设有防风雨罩时，或者在设有刮蜡器或二次密封时，两个密封 间的区域可以含有易燃蒸气—空气混合物。这种情况下，分路的安装应能保证它们直接与二次 密封上方的罐壁发生接触。任何情况下，设计必须确保在罐顶最高处，保持分路与罐体的良好 接触(例如：上方设置51mm的间隙)。 还可以将分路安放在液体的下方，但由于检查上的困难，不建议采用这种设计。 2、API545-2009《地上易燃液体储罐的雷电防护工业标准》规定 4.2外浮顶式储罐 4.2.1.1 导电分路 分路用于传导雷击电流的快速的和短时持续的时间分量。 分路沿浮顶周长以不大于3米(10英尺)的间隔排列。 4.2.1.2 旁路导体 旁路导体用于传导雷击电流的快速和高中等持续时间分量。 应当采用直接电气连接的方式，通过适当数量的旁路导体将储罐的浮顶接到储罐壳体上。 包括接头在内的每个导体的最大端-端电阻为0.03欧。旁路导体应具有使浮顶做最大移动所需 的最小长度。旁路导体沿储罐周长以不超过每30米(100公尺)的间距均匀排列，并且至少设有 两个旁路导体。
储油罐种类及罐区防雷技术分析
储油罐种类及罐区防雷技术分析1前言石化企业，联合储油罐区作为一个易燃易爆的场所，经常受到雷电的威胁，因雷电引起油罐爆炸起火的事故时有发生，因此,储油罐区的防雷工作就显得尤为重要,现就其综合防雷系统进行技术分析与探讨。
2储油罐的种类2.1金属储油罐目前常见的金属储油罐主要是立式圆柱形罐，按罐顶的结构形式又分为固定拱顶罐、内浮顶罐和外浮顶罐，具体设计那种结构，主要视油品物性、罐的容量和投资而定。
2.1.1固定拱顶罐拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器，固定拱顶油罐的罐顶与罐壁是焊接固定的，随着气温的变化、罐内液面的升降，常有空气吸进罐内，油气呼出罐外，这不仅增加油品的损耗，也增加了火灾危险性。
固定拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为广泛，最常用的容积为1000-10000m3。
2.1.2内浮顶罐内浮顶储罐是在固定拱顶储罐内部增设浮顶而成，罐内增设随油面上下升降的浮顶可减少介质的挥发损耗，而且由于内浮顶把介质即罐内储料和空气有效隔绝从一定程度上也降低了发生火灾爆炸的危险等级，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。
这种储罐主要用于储存轻质油，例如汽油、航空煤油等。
内浮顶储罐采用直线式罐壁，壁板对接焊制，拱顶按拱顶储罐的要求制作。
目前国内的内浮顶约有四种结构：一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶,另一种是拼装成型的铝合金浮顶,还有不锈钢浮顶和玻璃钢浮顶，只有钢制浮顶需要进行防腐涂装。
内浮顶罐和固定拱顶罐的最大区别是在拱顶内有一个活动的浮盘，它综合了外浮顶罐和固定拱顶罐的优点。
2.1.3外浮顶罐外浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。
浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介质挥发。
浮顶：浮顶分为单盘式浮顶和双盘式等形式。
单盘式浮顶：由若干个独立舱室组成环形浮船，其环形内侧为单盘顶板。
2024年化工设备防雷要求(2篇)
2024年化工设备防雷要求（1）当罐顶钢板厚度大于4mm，且装有呼吸阀时，可不装设防雷装置。
但油罐体应作良好的接地，接地点不少于2处，间距不大于30m，其接地装置的冲击接地电阻不大于30.。
（2）当罐顶钢板厚度小于4mm时，虽装有呼吸阀，也应在罐顶装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m，保护范围高出呼吸阀不应小于2m。
（3）浮顶油罐（包括内浮顶油罐）可不设防雷装置，但浮顶与罐体应有可靠的电气连接。
（4）非金属易燃液体的储罐应采用独立的避雷针，以防止直接雷击。
同时，还应有感应雷措施。
避雷针冲击接地电阻不大于30.。
（5）覆土厚度大于0.5m的地下油罐，可不考虑防雷措施，但呼吸阀、量油孔、采气孔应做良好接地。
接地点不少于2处，冲击接地电阻不大于10.。
（6）易燃液体的敞开贮罐应设独立避雷针，其冲击接地电阻不大于5.。
（7）户外架空管道的防雷：①户外输送可燃气体、易燃或可燃体的管道，可在管道的始端、终端、分支处、转角处以及直线部分每隔100m处，每处接地电阻不大于30Ώ。
②当管道与爆炸危险厂房平行敷设的间距小于10m时，在接近厂房的一段，其两端及每隔30m—40m应接地，接地电阻不大于20Ώ。
③当管道连接点（弯头、阀门、法兰盘等），不能保持良好的电气接触时，应用金属线跨接。
④接地引下线可利用金属支架。
若是活动金属支架，在管道与支持物之间必须增设跨接线；若是非金属支架，必须另作引下线。
⑤接地装置可利用电气设备保护接地的装置。
罐、塔、容器固定设备的接地(1)室外的罐、塔、容器一般已设有防雷接地，可不必单独安装静电接地。
但应按照静电接地的要求进行检查，对大于50M3或直径在2.5m以上的罐、塔、容器接地部分不得少于2处，接地点应对称布置，其间距小于30m。
(2)罐、塔等设备原则上要求在每个部件上进行重复接地，接地线的位置应远离物料的进出口处。
(3)罐、塔、容器内外的各金属部件及进入罐内的工具部件，均应保证有可靠的防静电接地。
外浮顶油罐防雷技术解析
闪电
电流沿储罐壳体的外侧向下流动
地面
闪电通往储罐壳体顶部的电流路线
注意快速高电流脉冲沿所有方向经浮顶流向边缘密封和分路，然后向上并在壳体上流向 地面。(只有在罐顶较高时，这才有可能是一个雷击点)
通往罐顶的闪电
地面
闪电通往浮顶的电流路线
（二）间接性雷击作用
如果雷击在邻近储罐的地方发生，一些电流会在储罐壳体的外皮上，经过浮顶向下流到储罐壳体 另一侧的地面。与直接遭受雷击的储罐相比，此时经过储罐的放电电流的能量要小得多。与直接雷击一 样，电流路径的任何不连续，都会在间隙上产生电弧。 电流从雷击连接点起四处展开，包括向储罐、向上和在储罐上展开，并沿远侧向下展开，如典型的电流 流动线和箭头所示。这个电流流动平面图仅适用于快速高电流脉冲。连续电流仅沿地面和罐底流动。
大型外浮顶油罐防雷技术
中国石油集团安全环保技术研究院
1
二○一三年六月
目录
一、大型油罐雷电事故概况 二、雷击油罐机理 三、大型外浮顶油罐防雷现状 四、主要存在的问题危害性分析 五、大型外浮顶油罐分路与分流措施 六、技术水平
2
一、大型油罐雷电事故概况
外浮顶罐的雷击火灾事故，需有气体泄漏及泄漏附近发生放电两个基本条件。放电两种 形式：一是直击雷，二是感应雷。后者通常发生在不接地导体或接地不良导体情形。从国内以 往发生的雷击事故例看，除2005年一起汽油罐事故找到感应雷放电的证据外，其它都是在浮顶 2根接地线连接良好情况下发生的；其次，事故位置几乎都在70～80%以上液位处，用30m或 20m滚球法测定，浮顶大部分处于暴露位置；如某石化4座5万m3罐，用2个45m高消雷塔和罐 上6支5～9m高避雷针联合保护，当按30m滚球半径计算保护范围时，浮顶有44m2暴露区，当 用20m滚球半径计算时，浮顶暴露区面积为928m2（约为浮顶1/3面积）；2011年“11.22”雷击 着火事故，通过分析T031号油罐浮盘遭受直击雷。因此，国内以往事故由直击雷引起的可能性 较大。 从这些事故看，初步得出以下现象与结论： （1）多数发生在高液位处，不能排除直击雷和感应雷形式； （2）二次密封空腔内积聚可燃气体，并达到爆炸极限范围； （3）导电片均为“包覆式”； （4）大型外浮顶油罐无高中频雷电流分路设施，无中低频雷电流分流设施。 （5）现行措施在防雷设计和管理上仍有漏洞，如接地电阻不合格，导电片与罐壁间的接 触电阻值不合等。 3
12. 外浮顶罐可伸缩接地装置的应用探讨
外浮顶储罐可伸缩接地装置的应用探讨摘要：介绍了油罐的雷击着火现状，分析了大型外浮顶储罐雷击着火事故原因。
同时对于外浮顶储罐的几种被动防雷措施进行的了简介。
客观阐述了几种常用防雷措施的缺点。
对可伸缩接地装置的优缺点进行概述，谈论了它的应用性。
关键词：浮顶储罐；可伸缩接地装置1 油罐雷击着火事故现状据国际媒体报道，1951-2003年，每年发生15-20起石化储罐火灾事故，其中31% 因雷电破坏引起。
同时据有关资料记载，各行业各类油罐107例火灾中，有65例火灾原因被确定为雷电，占总数的61%。
通过数据可以发现雷电的存在对储油罐有很大的火灾危险性。
大型外浮顶储罐雷击着火事故原因主要有以下几个方面：1）强雷电流：对油罐及其电子设备可能造成重大威胁。
2）雷电的热效应：造成储罐罐体材料过热。
3）大型浮顶储罐的雷电电流泄放途径少。
大型浮顶储罐体量大，若铜绞线不足，加之导电片、扶梯、软导线等泄放通道的结构并不完善，一旦雷电流无法快速导通，会产生尖端放电现象。
4）大型外浮顶储罐受浮盘转动、密封装置不够完善的影响，易燃气体极易在密封圈内积聚。
5）大型外浮顶储罐中存储的油品闪点较低，具有易燃性、易爆性、挥发性、流动扩散、沸溢喷溅等特点。
2 外浮顶储罐的被动防雷措施1）接闪器接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出部位把雷电引向自身，承接直击雷放电。
根据《石油与石油设施雷电安全规范》的规定，如果储油罐钢板厚度大于等于4mm，则可以不装设防直击雷设备，油罐罐壁可以作为接闪器。
2）接地装置按照GB50074-2002《石油库设计规范》的要求，钢油罐必须作防雷接地，至少设置2处接地点，且接地点间弧形距离不大于30m，规范还要求接地体与罐壁间的距离应大于3m，接地点的冲击接地电阻不应大于10Ω。
仓储一分公司外浮顶储罐共设置了7个防雷接地点，防雷接地的设置见图 1。
图 1 储罐的防雷接地3）导电片在浮顶边缘二次密封上方沿圆周每隔1.5 m设置导电片，靠导电片的弹性保持与罐壁滑动接触，形成电气通路。
大型浮顶油罐的防雷接地设施
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。
大型浮顶储罐雷击事故分析及防雷技术研究
储罐着火点 的位置都在密封 圈处 ， 均有多处燃爆
这种连接使得电气连接的长度随浮顶位置的不 同
０ Ｓ Ａ Ｆ Ｅ Ｔ Ｙ Ｈ Ｅ Ａ Ｌ Ｔ Ｈ ＆ Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ Ｒ Ｏ Ｎ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ
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桕 利 果 等 ： 型 浮 顶 储 罐 雷 击 事 故 分 析 及 防 雷 技 术 赋
火 源 而发生 燃烧 或爆 炸 。
３ 浮 顶储罐 防雷击措 施
栓等 ； 橡胶刮板 由于老化出现变形 ， 形成波浪状 ，
不能与罐壁之间形成 良好的面接触而且罐壁油污 较厚 ， 这样安装在二次密封上的导电片与罐壁也 形成 了微小的空气间隙； 一、 二次密封之间油气浓 度较大 ， 形成或接近形成可燃性爆炸气体。 ｃ ） 事故现场方面。发生火灾 的罐区四周都 比 较空旷 ， 油罐属于较高的建筑物 ； 着火点的位置都 在密封圈处 ， 均有多处燃爆点。
岚山输油站浮顶储罐原来的等电位连接设施
主要包括导电片 、 扶梯侧 ２ 根导静 电线 。浮顶与罐 壁之间每隔３ ｍ安装一个导电片 ， 当储罐在遭受雷 击时 ， 导电片成 为浮顶储罐浮顶与罐壁之间雷 电 看 出， 储罐在实际运行过程中 ， 往往导电片不能与 罐壁之间贴合紧密 ， 作为浮顶与罐壁之间 良好 的
外浮顶原油储罐防雷技术探讨
外浮顶原油储罐防雷技术探讨王金龙【摘要】在剖析外浮顶储罐一次密封、二次密封结构的基础上,分析了一、二次密封间可燃气浓度超标的原因,结合国内常见大型外浮顶储罐的结构类型,从主动防雷措施和被动防雷措施两个方面来完善储罐密封系统,降低油气浓度达到爆炸极限的可能性,并采用一系列的防雷防静电技术,消除浮盘与罐壁间产生火花的条件.【期刊名称】《安全、健康和环境》【年(卷),期】2018(018)011【总页数】4页(P25-28)【关键词】外浮顶储罐;二次密封;储罐防雷;储罐事故【作者】王金龙【作者单位】中国石油大港石化公司,天津300450【正文语种】中文0 引言随着我国经济的快速发展，国内能源需求量增加，原油储罐单罐容积、库区规模越来越大，目前10×104 m3的大型储罐已经比较普遍，不少企业已建成容积15×104 m3的外浮顶储罐。
在原油的存储方面，外浮顶罐因其浮盘有着与油面紧密贴合、能随着油面升降、浮盘下方没有油气挥发空间不会产生油气积聚、安全系数较高等结构特征而被广泛应用。
尽管如此，大型储油罐雷击事件常有发生。
表1是国内外近几十年外浮顶储罐发生的典型雷击火灾事故，可以看出，绝大多数雷击事故都发生在储罐一、二次密封处。
1 外浮顶储罐密封结构外浮顶储罐的浮盘主要有单盘和双盘两种结构，但无论是单盘还是双盘，浮盘的外边缘与罐壁之间都有200～300 mm的环形密封装置，通过密封与浮盘的有效结合，实现浮盘与罐壁的紧密接触，保证储罐安全运行，减少罐内油品蒸发损失[1]，防止大气污染等目的。
1.1 外浮顶储罐的一次密封目前，国内多数大型外浮顶储罐的一次密封以囊式密封为主。
囊式密封又叫填料式密封，包括弹性元件、橡胶密封带、压板、定位板以及紧固件。
橡胶密封带由特种合成橡胶制成；弹性元件通常由聚氨酯发泡而成，其效果较机械密封好。
囊式密封适应性较强，依靠橡胶带包裹的弹性泡沫块的回弹力，来补偿罐壁与浮盘的微量变化，且对罐壁的垂直度、椭圆度、局部凹凸度要求不高，密封效果较好。
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目录
一、大型油罐雷电事故概况 二、雷击油罐机理 三、大型外浮顶油罐防雷现状 四、主要存在的问题危害性分析 五、大型外浮顶油罐分路与分流措施 六、技术水平
2
四、主要存在的问题危害性分析
1、二次密封空腔可燃气体浓度超标危害性分析 二次密封空腔内可燃气体浓度达到爆炸极限范围的油罐，一旦油罐遭受雷击，就会引起油 罐浮盘二次密封空间闪爆着火，如果初期火灾没有得到控制，进而会扩大火势。 二次密封空腔内可燃气体浓度超过25%LEL的油罐，说明一次密封不好，如果气体在继续积 聚，就可达到爆炸极限范围，若遭受雷击，亦有可能着火。
3.7.8 浮顶油罐的浮顶泡沫堰板处与罐壁间每隔18m宜安装一个有效可靠的雷电分流及监控器，
连接线截面积不小于50mm2。
3.7.10 浮顶油罐二次密封上的导电片（分路器）沿周长间距不大于3m均匀分布，导电片（分 路器）应安装在二次密封上部，且保持与罐壁间电气接触良好。
（二）AJ/FL-1型高中频雷电流分路器 目前，大型外浮顶油罐为了泄放浮盘落雷的雷电流，一般采用的是包覆式“导电片”， 这种“导电片”存在以下几个方面问题：一是没有弹性，当运行出现变形时无法恢复原状 态，由此造成导电片与罐壁间存在间隙，有雷电流时会发生间隙性火花放电；二是导电片 与罐壁间的接触电阻值过大，主要是二者之间油层绝缘厚度大于2mm，当有雷电流时，绝 缘层无法击穿，会出现旁路“跳火”，进而发生雷电流的火花放电；三是目前所有的导电 片没有任何技术数据为之提供技术支撑，就是采用普通铜或白钢片制成，是否能够达到泄 放雷电流，并且不产生雷电火花，没有进行实验。上述三个方面的原因造成了二次密封空 间导电片部分火花放电，致使二次密封空腔内的可燃气体发生闪爆着火。 为了减少和消除大型外浮顶油罐一、二次密封空腔雷击着火事故，我们开发研制出高 中频雷电流分路器，以替代过去的导电片。高中频雷电流分路器具有足够张力性、雷电流 通流性、良好电气连接性以及耐磨性。
通往地面的闪电
地面
闪电通往浮顶储罐附近地面的电流路线
（三）火花打火 之所以产生火花打火，那是因为：由于在储罐上或者紧靠储罐的驱动电流流过浮顶(经 过导电片或者经过在浮顶和壳体之间有意或者无意间形成接触的任何其它金属)的任何雷击都具 有产生电流的倾向，因此火花最有可能因雷电在外浮顶式储罐上引起储罐火灾。 对气隙火花应作如下考虑： （1）气隙火花出现在这样的部位，亦即该部位的导电物体之间具有一个很小的间隙，在 那里雷电产生了一个足够大的电压，可导致气隙内的空气或蒸汽/空气混合物发生电击穿。 （2）如果处在易燃混合物范围内，能量高于0.2毫焦的气隙火花足以引燃产品的蒸汽/空 气混合物。
大型外浮顶油罐防雷技术
中国石油集团安全环保技术研究院
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二○一三年六月
目录
一、大型油罐雷电事故概况 二、雷击油罐机理 三、大型外浮顶油罐防雷现状 四、主要存在的问题危害性分析 五、大型外浮顶油罐分路与分流措施 六、技术水平
2
一、大型油罐雷电事故概况
外浮顶罐的雷击火灾事故，需有气体泄漏及泄漏附近发生放电两个基本条件。放电两种 形式：一是直击雷，二是感应雷。后者通常发生在不接地导体或接地不良导体情形。从国内以 往发生的雷击事故例看，除2005年一起汽油罐事故找到感应雷放电的证据外，其它都是在浮顶 2根接地线连接良好情况下发生的；其次，事故位置几乎都在70～80%以上液位处，用30m或 20m滚球法测定，浮顶大部分处于暴露位置；如某石化4座5万m3罐，用2个45m高消雷塔和罐 上6支5～9m高避雷针联合保护，当按30m滚球半径计算保护范围时，浮顶有44m2暴露区，当 用20m滚球半径计算时，浮顶暴露区面积为928m2（约为浮顶1/3面积）；2011年“11.22”雷击 着火事故，通过分析T031号油罐浮盘遭受直击雷。因此，国内以往事故由直击雷引起的可能性 较大。 从这些事故看，初步得出以下现象与结论： （1）多数发生在高液位处，不能排除直击雷和感应雷形式； （2）二次密封空腔内积聚可燃气体，并达到爆炸极限范围； （3）导电片均为“包覆式”； （4）大型外浮顶油罐无高中频雷电流分路设施，无中低频雷电流分流设施。 （5）现行措施在防雷设计和管理上仍有漏洞，如接地电阻不合格，导电片与罐壁间的接 触电阻值不合等。 3
高中频雷电流分路器是大型外浮顶油罐浮盘高中频雷电流泄流装置，通过可调节装置
解决罐体微变形和浮盘位移造成的分路器与罐壁间隙差异，保证实现分路器与罐壁无阻抗 的电气连接，确保浮盘上的高中频雷电流得到及时释放，并消除雷电流释放过程产生的火
花。
1、结构组成 雷电流分路器由4个部分组成，即分流板、固定板、调节器、拉力计量器组成。
2、雷电流分路器技术参数
（1）分路器的分流板张力≥50 N
（2）分路器的分流板的倾斜角为 3度～ 15 度 。 （3）分路器的分流板沿罐壁运行的磨损度＜0.69μm/m。 （4）分路器的分流板最大通流量大于25kA。 （5）分路器的分流板打火电流大于5kA。 注：①在分流板与罐壁间处于良好的接触条件下，通入8/20 μS 波形雷电流，当雷电流达到 11.12kA时，分流板与罐壁间开始打火。 ②10万m3外浮顶油罐，周长为251m，按2.5m间距布设1个分路器，将布设100个。如果雷 电流为100kA，则每个分路器通过的雷电流0.5 kA，不会打火。 （6）分路器的分流板在张力=9N时，分路器与罐壁间的接触电阻≤0.03Ω。 （7）分路器与罐壁间存有的大于1012Ω.m绝缘涂层，厚度为2mm时，冲击击穿电阻小于等 于0.03Ω，并不发生旁路跳火现象。
（三）AJ/FLQ-1型中低频雷电流分流及监控系统
雷电是一种能量极高并且发生极其频繁的大气自然现象，直击雷、感应雷产生的破坏对大 型外浮顶油罐带来的损害非常大。雷电流基本波形有两种，一是8/20μS，另外一种是 10/350μS。而10/350μS一般反映的是直击雷波形，为中低频形式，处于大电流状态。假如直 击雷直接落到浮盘上，就应该在最短时间将中低频的大电流泄放到大地中，避免在浮盘上“运 动”而产生间隙性的火花放电。故此我们研究了中低频雷电流分流与监控系统。 中低频雷电流分流器是大型外浮顶油罐浮盘中低频雷电流泄流装置，通过可伸缩式导线盘 及分流导线连接浮盘与罐壁，实现分流器与罐壁低阻抗的电气连接，确保浮盘上的中低频雷电 流得到及时释放。并增加雷电流检测装置，可实时将雷电流数据上传至监控中心，实现雷击数
目录
一、大型油罐雷电事故概况 二、雷击油罐机理 三、大型外浮顶油罐防雷现状 四、主要存在的问题危害性分析 五、大型外浮顶油罐分路与分流措施 六、技术水平
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三、大型外浮顶油罐防雷现状
通过对200余座5-15万m3外浮顶储罐的雷电防护措施调查研究。调查结果如下： （1）外浮顶油罐密封有两种形式，即“机械密封”、软密封（囊式密封）； （2）外浮顶油罐浮盘导电片大多是“包覆式”； （3）外浮顶油罐二次密封密封度不严； （4）外浮顶油罐二次密封空腔内的可燃气体浓度可以达到爆炸极限浓度； （5）外浮顶油罐一次密封空腔内金属构件没有进行等电位连接； （6）外浮顶油罐二次密封金属密封挡板没有等电位连接； （7）外浮顶油罐浮盘上的两根接地连线的连接形式不正确； （8）外浮顶油罐浮盘扶梯没有与浮盘、罐壁进行等电位连接； （9）部分导电片与浮盘间的电阻值不符合要求，有的阻值趋于“∞”； （10）大多数导电片与罐壁的电阻值不符合要求，大部分阻值趋于“∞”； （11）外浮顶油罐浮盘没有高中频雷电流分路设施； （12）外浮顶油罐浮盘没有中低频雷电流分流设施； （13）浮盘上的呼吸阀没有进行跨接； （14）浮盘上的强制呼吸阀没有进行跨接； （15）油罐周围设立高塔避雷针、高架灯。
4、导电片与罐壁间的电阻值 导静电片与罐壁间的电阻值，远远超高标准要求的不大于0.03Ω ，最大值为∞，不合格率 达100%。导电片与罐壁间接触电阻越大，形成的电位差越大，产生的放电电流就越大，危害就越大。
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一、大型油罐雷电事故概况 二、雷击油罐机理 三、大型外浮顶油罐防雷现状 四、主要存在的问题危害性分析 五、大型外浮顶油罐分路与分流措施 六、技术水平
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五、大型外浮顶油罐分路与分流措施
（一）标准要求 1、 “防止静电、雷电和杂散电流引燃技术导则”API RP2003：2008 防止雷电火灾的最有效方法是采用紧密的密封和正确设计分路。分路是在罐顶周边以 不超过3米(10英尺)的间隔安放金属带，使浮顶与罐体跨接，以便将任何与雷电相关的电流传 导到大地，而且不会在可能引燃蒸气的区域内产生火花。 任何类型的主密封上方设有防风雨罩时，或者在设有刮蜡器或二次密封时，两个密封 间的区域可以含有易燃蒸气—空气混合物。这种情况下，分路的安装应能保证它们直接与二次 密封上方的罐壁发生接触。任何情况下，设计必须确保在罐顶最高处，保持分路与罐体的良好 接触(例如：上方设置51mm的间隙)。 还可以将分路安放在液体的下方，但由于检查上的困难，不建议采用这种设计。 2、API545-2009《地上易燃液体储罐的雷电防护工业标准》规定 4.2外浮顶式储罐 4.2.1.1 导电分路 分路用于传导雷击电流的快速的和短时持续的时间分量。 分路沿浮顶周长以不大于3米(10英尺)的间隔排列。 4.2.1.2 旁路导体 旁路导体用于传导雷击电流的快速和高中等持续时间分量。 应当采用直接电气连接的方式，通过适当数量的旁路导体将储罐的浮顶接到储罐壳体上。 包括接头在内的每个导体的最大端-端电阻为0.03欧。旁路导体应具有使浮顶做最大移动所需 的最小长度。旁路导体沿储罐周长以不超过每30米(100公尺)的间距均匀排列，并且至少设有 两个旁路导体。
2、“包覆式”导电片分析 包覆式导电片其中一面在二次密封胶板内，在有雷流时，此处若有微小的间隙就会发生放 电。如果二次密封内部空腔可燃气体浓度达到爆炸极限浓度，就会出现闪爆着火事故。
3、二次密封上部导电片个数不够 就已出现打火现象。
导电片其实是雷电流的一个分路措施，如果其数量不够，每个导电片通过的雷电流就越大，
3、NFPA780-2011《雷电保护系统的安装标准》规定 7.4.1.2外浮顶式储罐 7.4.1.2.1 分路器安放 分路器在浮顶周界上的间隔不体