摘要：化工企业因涉及易燃易爆物质的建(构)筑物的生产、储存和运输，已成为防雷安全监管的重点对象，一旦遭受雷击，可能引发火灾、爆炸及危险品泄漏等严重后果。文章以苏州市化工企业为例，具体分析了不同功能区域建筑物的雷击风险部位。依据国家标准对风险等级进行了划分，并提出了提高化工企业雷电灾害防御能力的改进措施，为增强化工企业雷电安全防范的针对性和有效性提供了指导。
关键词：化工企业,雷电,风险,分级,安全防护
0引言
雷电是雷暴云能量释放时产生的一种瞬间高电压、强电流、强电磁辐射的大气放电现象[1]。雷电灾害被联合国列为“最严重的十种自然灾害之一”[2]。近年来，雷击事件频发，据不完全统计，2021年—2023年3年间，雷击致死人数高达72人。随着工业化发展脚步的日益加快，工厂中的建筑愈加密集、智能，从而导致雷击的概率大大增加[3]。除了直接雷击导致的物理损坏外，雷电的电磁耦合作用也能对建筑物内的电子系统和信息设备产生破坏[4]。
就苏州现状，据统计2019年—2023年，苏州市年平均雷灾起数超4 000，年平均直接经济损失高达551万元。截至2023年底，苏州共有519家危化品企业。化工企业由于包含生产、储存、运输易燃易爆物质的建(构)筑物，遭到雷击时可能引起火灾、爆炸、危险品泄漏等严重后果，甚至带来连锁反应，造成重大损失。因此，归纳分析化工企业不同功能分区建筑物的雷击风险部位，并依据国家雷电防护相关技术标准、建筑物设计规范等对化工企业的雷击风险部位进行精细化分级，可以为企业确定雷电防御关键点、实施日常巡检工作提供参考；也能为雷电防护装置检测资质单位开展检测业务时确认检测点位提供依据和参考。
1建筑物雷击风险部位及分级
参照DB 32/T 4049—2021《雷电防护装置检测部位及检测点确认技术规范》[5]中对于爆炸和火灾危险场所雷电防护装置检测部位的划分及检测点的确认，对化工企业五个不同建筑分区的建(构)筑物的雷击风险部位进行分析，并结合GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》[6]、GB 50650—2011《石油化工装置防雷设计规范》(2022年版)[7]、GB/T 21431—2023《建筑物雷电防护装置检测技术规范》[8]等技术标准划分出红、橙、黄、蓝四种风险等级。红、橙、黄、蓝分别定义为重大风险、较大风险、一般风险、低风险。
1.1行政办公区和生活区
行政办公区和生活区一般是由民用或工业建筑物组成的，对防雷相关标准具有普遍适用性，承担着化工企业生活、办公功能的建筑区域[5]，通常属于第三类防雷建筑物。该区域中常见为办公楼、电控楼、配电房等建筑物，一般不承担危险化学品的生产、储存等工作。
根据GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》，当第二类防雷建筑物高度超过45 m、第三类防雷建筑物高度超过60 m时，接闪带应沿屋顶周边敷设，设置在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设置在屋檐边垂直面外。因此将超过规范高度的接闪器划为黄色等级的雷击风险部位。部分化工企业将实验室建设在办公楼内，屋顶建有放散管、风管等金属设施，当其排放物为爆炸危险气体且无管帽时，其风险等级按其所在建筑物的防雷类别相应划为橙、黄两色，如表1所示。GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第四章中提出：第二、三类建筑物高于60 m时，其上部占高度20%并超过60 m的部位应防侧击。屋面处于LPZ0A、LPZ0B的金属设施、设备(如屋面广告牌、太阳能热水器、天线、信号放大器、空调、风机、栏杆等)或建筑侧面金属爬梯等的建设高度达到防侧击雷标准时，将其划为黄色风险等级。
此外，化工企业自动化、信息化、数字化程度高，进行信息处理及自动控制等功能的机房主要位于此区域内，雷击风险主要存在于分配电箱(如电源室、信息设备机房等处)中的Ⅱ类试验浪涌保护器。Ⅱ类试验浪涌保护器通常采用压敏电阻或者抑制二极管作为组件，在泄放雷电冲击电流时，其端口会产生电压降，即残压，其存在会导致浪涌保护器的劣化、损坏、失效等情况。一旦Ⅱ级浪涌保护器劣化损坏失效，其后端被保护的电子设备等用电器将遭受过电压而造成损坏。因此该电子信息设备机房、电源室等场所的室内Ⅱ类试验SPD划为黄色风险等级。行政办公区和生活区其他常见雷击风险部位的判定标准及风险等级可参考表1确定。
1.2生产区
生产区主要是承担生产、供能等功能的厂房、车间及大型露天设备的集中区域，一般具有易燃易爆等特征，其防雷类别通常被划分为第二类。主要包含生产车间、粉尘车间、液化气站、天然气站、燃气调压站、门站、氢气站、氧气站、乙炔站、锅炉房等建筑，建筑中所包含的炉、罐、器、塔、釜、泵及相关工艺管线，具有物料处理量大、设备高低不一、动静态并存、操作控制复杂等特点[9]。
生产区根据其生产危险性，涉及易燃易爆品使用、储存的生产装置、生产车间、燃气调压站、氢气站、氧气站等站房通常被划为第二类防雷建筑物；而与消防、污水、废弃物处理等相关的锅炉房、污水处理站、废水装置等建筑则通常被划为第三类防雷建筑物。
GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第六章对于防雷区的划分做出规定：当本区内的各物体都可能遭到直接雷击并导走全部雷电流，以及本区内的雷击电磁场强度没有衰减时，划分为LPZ0A区；当本区内各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，以及本区内的雷击电磁场强度仍没有衰减时，划分为LPZ0B区。生产区厂房、车间、门站等建筑物顶部的接闪器、金属设备设施，大型露天生产装置顶部的金属防爆灯杆、接闪杆等金属设施，以及露天金属罐顶(如贮气罐、残液罐等)的金属构件(如阻火器、呼吸阀、排放管、安全阀、法兰盘等)均处于LPZ0A或LPZ0B区域内，有遭受直击雷袭击的可能性。当生产过程中涉及易燃易爆危险化学品时，这些设施、设备即可能处于1区或21区、2区或22区的爆炸危险环境中，将其划为红色风险等级；当生产过程中不涉及易燃易爆危险化学品时，接闪器、屋面金属设施及计量控制室的SPD的雷击风险性相对较低，雷击风险等级相应降低，如表2所示。
此外，对于位于卸气台、充气台中的液相管、气相管、固定设备、法兰盘等需要与建筑物防雷装置做等电位连接的金属设施，需对其连接状况及过渡电阻定期检查、检测，其风险等级划为黄色。生产区其他雷击风险部位的判定标准及风险等级可参考表2确定。
1.3仓库储存区
仓库储存区主要是由承担储存功能的仓库、储罐等建构筑组成的区域。仓库按照GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[10]中根据储存物品的性质和储存物品中的可燃物数量等因素划分为甲、乙、丙、丁、戊类五类。通常情况下，甲、乙类仓库被划分为第二类防雷建筑物，其余划分为第三类。仓库储存区因其储存需要，除去通常情况下设有屋顶的、建筑外围护结构全部采用封闭式墙体(含门、窗)构造的储存性建筑物[6]，还可能设有贮气罐、残液罐等具备储存功能的金属罐体。
仓库储存区的雷击风险主要存在于仓库顶部金属构件、设备、设施，非露天储罐罐顶的金属构件，以及发、配电系统中的浪涌保护器。按照储存化学品的化学性质，当其易燃易爆时，建筑物即被划为第二类防雷建筑物，具体化学品信息可参照应急管理部发布的《危险化学品分类信息表》进行危险性识别，其中共包含易燃固、液体900余种。根据雷击风险性，第二类仓库屋面接闪器及空调机、风向杆等金属设施设备划为红色风险等级，仓库分配电柜中的Ⅱ类试验SPD划为橙色风险，非露天储罐罐顶的金属构件划分为黄色风险；第三类仓库相关部位则分别相应降低等级，如表3所示。
1.4储罐区
储罐按照GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第三章的规定判断防雷类别。通常情况下，储存易燃易爆危险化学品储罐的防雷类别被划分为第二类。化工企业的储罐区通常由统一制式的金属储罐组成，多为钢制，壁厚大于4 mm，利用罐体本身作为接闪器。雷击风险部位主要为罐区独立设置的接闪杆、罐顶的各类金属构件以及户外设置的分配电柜中的浪涌保护器。
GB/T 21431—2023《建筑物雷电防护装置检测技术规范》附录B中关于爆炸危险环境分区做出定义：1区为正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；2区为正常运行时不太可能出现爆炸性混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在爆炸性气体混合物的环境。当储罐储存物易燃易爆时，储罐罐顶即具有1区或2区爆炸危险环境，此时罐顶的阻火器、呼吸阀、管线金属件、浮顶罐的浮船等金属构件、设施以及位于罐顶的计量控制电子信息设备、线缆等的风险性被划为红色等级，需对其接地、跨接情况重点关注、检查、检测。第三类储罐则可相应降低等级，如表4所示。
对于地上输送管道而言，由于其建设高度一般较低，当其输送易燃易爆危险化学品时，其风险等级划为黄色，输送一般化学品时则降低等级。储罐区其他雷击风险部位的判定标准及风险等级可参考表4确定。
1.5车站、码头装卸区
车站、码头装卸区是承担危险化学品装卸、传送、运输等建(构)筑物组成的区域，通常包含管道、码头、站台、堆场、装卸设备、运输车辆等，防雷类别通常被划为第二类。露天的码头和桶装堆场，空气畅通，爆炸性气体混合物易于消散，爆炸危险浓度消失较快，一旦点燃，其爆炸压很低不易造成危害[7]。因此对于此区域，雷击风险主要为安置在地面上高大的设备及安置在高处易遭受直击雷的照明、接闪等设施。
装卸站台一般采用设有屋顶，建筑外围护结构局部采用墙体的半敞开式建筑形式，因此空气流通性较好，爆炸风险较低。雷击风险除安装于建筑顶部的接闪器外，主要考虑装卸台内的固定设备、输油泵、电动机、法兰盘、计量仪表、金属构架、鹤管、静电泄放设备等金属设施、设备的接地措施是否完好，根据装卸的化学品性质，当装卸易燃易爆危险化学品时，将其风险等级划分为橙色，否则划分为黄色，如表5所示。
码头、堆场等不设屋面的户外场所，遭受直击雷风险高的主要有：码头装卸臂、输油臂、灯杆，以及堆场独立的龙门吊等高大金属设施设备，当堆放、装卸的货物易燃易爆时，具有1区或2区爆炸危险环境，将其划分为橙色风险等级；货物危险性低时，降低为黄色风险等级。此外，移动式装卸的槽车，当其运输易燃易爆危险化学品时，装载罐体的静电泄放尤为重要，因此将其风险性划为黄色风险等级。车站、码头装卸区其他雷击风险部位的判定标准及风险等级可参考表5确定。
2化工企业防雷改进措施
2.1防雷安全生产制度
化工企业应首先建立健全防雷安全生产责任制，明确岗位职责和人员责任，将防雷安全生产知识纳入从业人员安全生产教育和培训内容。根据雷击风险部位作出精细化分级，化工企业可根据自身实际情况，对厂区内各建筑分区的防雷重点部位作出分级并标识颜色，可形成雷击风险部位精细化分级分色示意图表。对于红色风险等级部位，定为最高防雷安全级别，巩固、强化日常巡检巡查，每月至少全覆盖巡查一次；橙色风险等级部位提高重视程度、提升日常管理水平，每季度至少全覆盖检查一次；黄色风险等级部位明确管理措施，每半年至少全覆盖检查一次；蓝色风险等级部位适当降低巡查频次，但每年应至少全覆盖检查一次。
此外，企业作为防雷安全生产主体责任方，对于日常自查、巡查中发现的防雷安全隐患，应建立、完善防雷安全事故隐患排查治理制度、雷电灾害事故报告制度，做好雷电防护装置的维护、保养记录，保证检测、整改、人员培训等资金投入，及时整改、单位自查、检测机构检测、主管部门检查等发现的防雷安全隐患。
2.2雷电防护装置检测
雷电防护装置检测资质单位进行现场检测作业前，应通过观察检查和查阅资料两种方式对于被检单位的雷电防护装置做出勘察，制定合理、有针对性的检测方案，并做好安全、技术交底和检测仪器设备的检查；作业时按照操作规程检测，在原始记录表中规范、正确填写对应检测数据；当发现被检单位存在防雷安全隐患时，应向其出具问题清单，对其进行技术指导，协助其及时排除防雷安全隐患。
化工企业应分派对于本单位雷电防护装置熟知的相关人员全程陪同检测机构检测，通过对照本单位的雷击风险部位精细化分级分色图表，确保检测项目全面无遗漏、雷电防护装置的检测结果符合规范要求，同时起到安全保障和质量监督的作用；企业安全人员应了解《气象法》《气象灾害防御条例》《防雷减灾管理办法》等法律法规，知悉新建、改建、扩建建(构)筑物、场所和设施的雷电防护装置应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用，具有爆炸危险环境场的雷电防护装置的设计审核和竣工验收由县级以上地方气象主管机构负责，且须每半年检测一次等重要条款内容；了解GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》、GB/T 21431—2023《建筑物雷电防护装置检测技术规范》等建筑物雷电防护装置分类、检测等相关内容，根据本单位建筑物具体情况选择相应资质的检测单位开展检测。
2.3雷电防护装置巡查
化工企业安全人员对照本单位雷击风险部位精细化分级分色图表，从防直击雷装置、接地装置、浪涌保护器等电位连接四类应重点关注，做好日常自查巡查：对防直击雷装置，观察接闪器是否存在锈蚀过度、倒伏、断裂等现象，引下线绝缘保护是否达到2.7 m、警示标识是否清晰；对接地装置，主要观察接地扁铁是否锈蚀过度，位于户外装置顶部的防爆灯杆、金属爬梯、金属栏杆等金属设施、构件以及槽车、储罐车、气瓶等非固定金属物体的防雷接地是否可靠；对浪涌保护器，观察其外观是否平整、光洁、无划伤、无裂痕和烧灼痕或变形，标识是否完整、清晰，状态指示是否正常等情况；对等电位连接，观察其是否存在断连、应接未接、连接错位等情况。做好日常巡查，做到防雷安全隐患及时发现、及时整治排除。
3结语
本文通过对化工企业不同建筑分区常见场所的雷电防护装置参照国家技术标准、规范，进行归纳和精细化的分级分色，并提出对应的防雷改进措施，为化工企业确定雷电防御关键点、实施日常巡检工作提供依据和参考；为雷电防护装置检测资质单位开展检测业务时明确检测点位提供参考，以提升其检测的全面性；同时也为气象安全监管部门细化防雷安全监管责任，开展差异化、精准化监管提供思路。
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[6]住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.建筑物防雷设计规范：GB 50057—2010[S].北京：中国计划出版社，2011.
[7]住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.石油化工装置防雷设计规范(2022年版)：GB 50650—2011[S].北京：中国计划出版社，2022.
[8]国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.建筑物雷电防护装置检测技术规范：GB/T 21431—2023[S].北京：国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会，2023.
[9]冯鹤，李海青.化工园区防雷标准体系探析[J].标准科学，2020(10)：58-61.
[10]住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.建筑设计防火规范：GB 50016—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.
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