主动防雷技术应用与推广

（内部资料，严格保密）

关于组建中国石化智能避雷

工程中心的建议

北京东方石油化工有限公司

东方化工厂

2014年7月8日

目录

一、建议理由 .................................................... 错误！未定义书签。

二、发起优势 .................................................... 错误！未定义书签。

三、业务范围 .................................................... 错误！未定义书签。

四、组建条件 .................................................... 错误！未定义书签。

五、工作规程 .................................................... 错误！未定义书签。

六、活动经费 .................................................... 错误！未定义书签。

七、网站建设 .................................................... 错误！未定义书签。

一、项目背景

1、根据北京市“清洁空气”行动计划的要求，东方化工厂于2012年9月全面暂停丙烯酸等石化产品生产业务，转入产业结构调整及转型升级规划前期准备阶段。截止2013年底，工厂在册职工约1900人，其年龄结构多在40-45岁之间，正处在孩子成长和照顾父母的关键阶段，除技术骨干外，多数职工均面临二次就业的困难，希望企业能够“长期存续、健康发展”。

2、鉴于北京及华北或全国环境容量的限制，京津冀地区钢铁及石化均面临结构调整及转型发展的重任，“重化工”路线已被排除在外。

3、东方化工厂是国内首家工业规模化丙烯酸生产厂，指导和引领了国内丙烯酸工业的发展，为国内多数丙烯酸及下游生产厂提供过规划论证、开车指导、故障诊断等技术服务。目前，东方化工厂丙烯酸生产业务虽已暂停，但行业影响仍在，丙烯酸系列产品生产技术、高浓度污水生物处理技术等专业技术输出或贸易已列入转型发展的选项之一。但，受化工行业整体不景气影响，丙烯酸及有关技术输出范围有限。

4、东方化工厂建厂已30多年，工厂建有或配置有完整的供热、供电、给排水、原料及产品罐区、铁路及公路运输罐车、空分或空压、分析化验、机修、电修等设施，锻炼或培养了一大批

涵盖各专业的技术骨干乃至技术权威，受地理位置优势及对企业认同的影响，有关的技术骨干意愿继续留在企业带领职工开发或开发应用范围广、价值含量高的通用性技术，如智能避雷（或称主动避雷）、节能环保等技术，为中国石化的可持续发展及东方化工厂和东方石化的转型发展提供支撑。

5、炼油、化工是中国石化两大主营业务。罐区及主体装置防止雷电及二次事故发生，特别是防止雷电引起的燃烧、爆燃或爆炸，是安全防范的重点和难点。

（1）现有雷电灾害以引带防，即通过避雷针、带及设备金属主体和接地材料，将雷电导入地下，避免直击雷对设备或人员造成伤害；通过浪涌保护，避免雷电感应对电气及控制系统造成损害及引发次生灾害。其防雷方式不能避免雷电与储罐或主体装置设备接触，偶遇储罐呼气阀、安全阀等排出可燃气体则引发燃烧、爆燃或爆炸。特大事故如98年黄岛油库雷击起火爆炸，共造成14名消防战士、4名工人死亡，84名消防战士受伤，烧毁3.6万吨原油；轻微事故如2009年东方化工厂环氧乙烷装置区乙烯增压机安全阀微漏介质被雷电引燃。

（2）中国科学研究院研究员、国际宇航科学院通讯院院士、中国科学研究院应用地球物理研究所（现于空间科学与应用研究中心）博导、北京卫昊康等离子技术开发有限责任公司董事长庄

洪春教授，结合在中国科学研究院“空间中心电学组”的工作经验，以卫星或其它航天飞行器运行或飞行过程中利用人造等离子体气层避免高压脉冲放电破坏技术为基础，分析直接雷电、间接感应雷电、线路入侵雷电等雷击伤害原理及途径，首提及开发主动等离子智能防雷技术，主动、实时监测雷击到来的危险性大小和雷击电荷极性，适时在被保护物体表面生成同极性电荷，通过电荷同性相斥避免直接、感应及入侵雷电产生，实现主动避雷目的。在炼油、化工行业，特别是雷电多发地区，可有效避免传统防雷设施存在雷电引燃的不足。

二、智能避雷技术简介

1．1、基本原理

雷击是空气中的电击穿。空气基本上是由中性分子组成的，是相当理想的绝缘介质。由于来自四面八方的宇宙线高能粒子穿过和电离，空气总是存在着一定的电离度，每立方厘米具有几个或几百个自由电子。正是这些微量的自由电子存在，成为了空气击穿的导火线。自由电子可以受电场的加速，当具有足够高速度的自由电子碰撞空气中性分子时，使其电离，即把分子碰出一个电子来，就增加了一个自由电子，分子成了带正电的正离子。若电场足够强，可以继续加速这2个自由电子，再电离空气分子成为4个自由电子。这种自由电子的倍增可形成雪崩过程而击穿空气，所以足够强的电场强度是空气电离的根源。

某处遭雷击的危险性用该处表面的空气电场强度来表征。导体表面电场强度正比于导体表面的面电荷密度，因此表面电荷密度也就能表征雷击危险性的大小。若使导体表面电荷消失或反转极性，就能使遭雷击的危险性降至零，实现这个原理的具体技术手段是在物体导电表面覆盖相反极性的电荷，叫电荷避雷手段。这就是智能主动避雷。

1.2、系统构成

智能避雷系统是由主机、避雷球、避雷膜组成，如图1所示。

图1 智能避雷系统结构组成示意图

1.2.1主机

主机由感测雷云电、启动保护门、驱动开关、直流高压电源等电路和部件组成，如图2所示。

图2 主机结构与工作原理图

主机的“启动保护门”有三个功能：一是实时启动直流高压电源；二是自动启动避雷保护；三是对线路防雷的开关实时控制。主机可实时向避雷球和避雷膜输送防雷电荷，输送的防雷电荷极性，视空中下行先导放电极性而定（可正、可负），实现其防直击雷和降低感应雷强度的宗旨。1.2.2避雷球

避雷球在整个“智能避雷系统“中的作用：①实时监测雷击到来的危险性大小和雷击电荷极性；②当被保护体上的电场强度达到3×104v/m时，避雷球对主机同步发出开机指令，打开主电源；③避雷球感测到电场强度达到1×105v/m时，即启动主机实施保护功能。当感测到电场强度下降为1×104v/m时，随发出关闭电源指令；④上述工作状态，周而复始，达到有源智能避雷的作用。

1.2.3避雷膜

避雷膜在系统智能化避雷过程中起着中坚作用。当系统启动保护时，主机向被保护物导电体或避雷膜的导电层输送与雷击电荷同极性的电荷，