摘要 应用可靠性技术于安全生产技术管理之中，按照应力、疲劳、锈蚀、腐蚀等失效原理，结合由于雷击所造成的具体事故实例，对避雷针（网）进行的失效分析、同时，从“人-机-环境”本质安全化
关键词 避雷针（网） 失效分析 对策
1 问题的提出
在1989年8月12日9时55分，山东省青岛市某公司黄岛油库，发生了一起特大火灾爆炸事故，其主要原因是遭受雷击而起火。四川省广元市五交化工采购站的上西坝仓库，也是由于雷击于1986年8月14日下午6时8分引起一场大火，烧毁电视机、电风扇、洗衣机、收录机等物资，直接经济损失达416.9万元。在1990年7月31日凌晨4时25分，本厂6号厂房遭受雷击，其中3个配电柜遭到了不同程度的损坏，造成16车间停产7天。
据有关报导和笔者的调查，上述发生雷事故的油库和建筑物上均有避雷装置。那么，其上的避雷针或避雷网为什么不起防雷作用呢？本文将应用可靠技术进行失效分析。
2 分析的必要性
一旦发生雷击事故，不但造成重大经济损失，而且造成厂房、设备的破坏，影响生产工作的正常进行，特别是还造成了人员的伤亡。比如上述某公司的黄岛油库，经分析是老罐区5号贮油罐的避雷失效，由雷电引起的重大火灾爆炸伤亡事故。该油库前后共燃烧104个小时，直接经济损失3500万元，造成黄岛油库职工死亡5名，还有12人受伤。当时消防队出动147辆消防车，在灭火战斗中，有14名消防人员牺牲，85人受伤。在救火的过程中，由于石油沸溢喷溅，飞溅的油火还烧毁了消防车9辆，消防指挥车和吉普车各式各1辆。
鉴于上述发生雷击事故后，所造成的巨大的经济损失和伤亡事故的情况，对避雷针（网）进行失效分析是必要的。
3 失效分析
一般来说，失效分析是预测和预防灾害，从失败入手，着眼于成功的学科；是从宏观入手，揭示事物或现象的本质和规律。本文将应用失效学的原理，利用“寿命浴盆曲线”分析一下避雷针（网）的早期失效、偶然失效、耗损失效。
3. 1失效效应
失效的效应严重等级的划分，应综合考虑性能、费用、周期、安全性、可靠性等诸方面的因素。即考虑元器件失效后所带来的对人身安全、任务完成、经济损失、风险程度等方面的综合影响。下表是常用的“失效效应严重程度等级划分表”。
表1 失效效应严重等级划分表、
见图
3.%202寿命浴盆曲线
在现行的防雷设计规范中，对避雷针（网）的接闪器、引下线和接地装置的几何尺寸、使用材料均做了严格的规定，笔者认为主要是考虑避雷装置的寿命期问题。防止其失效而丧失使用可靠性。为此，运用“寿命浴盆曲线”对避雷针（网）进行失分析。
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说明：
（1）%20%20ab段──早期失效（幼儿期）
（2）%20%20bc段──偶然失效（青壮年期）
（3）%20%20cd段──耗损失效（老年期）
3.%203使用失效分析
对于避雷针（网）使用失效的分析，本文利用“寿命浴盆曲线”进行，结合具体的雷击事故实例，分别从早期失效、偶然失效、耗损失效3种类型加以阐述。
3.%203.1早期失效
避雷针（网）的早期失效，是由于设计、制造、安装中存在的缺陷，以及后来其它装置、设施安装时，没有考虑避雷问题而造成的。总之是在避雷针（网）没有使用多长时间的情况下发生的故障。
例如：本厂于1990年7月31日发生的雷击事故。该6号厂房系热处理工段，由于其上方的避雷针位置安装不当，且接闪器的高度不够，因此避雷的履盖面达不到防雷技术的要求，导致厂房屋外配电线路落雷，造成厂房内的3个配电柜严重损坏，整个工段被迫停产7天。其配电柜被雷击时产生的瞬间短路弧光，对2名值班工人也造成了眼睛的伤害。
3.%203.2偶然失效
对在用的避雷针（网）没有认真的进行管理，既不进行定期检测，也不进行日常的检查工作，更不进行维护、保养、修理工作。对于其存在的不安全因素缺乏及时整改，使之处于使用不可靠的状态，在这种情况下造成了“偶然失效“（随机失效）。
例如：前述的四川省广元市五交化工采购供应站上西坝仓库库房的避雷针，其引下线与接地极被碰断了几个月，该仓库保管员向领导反映多次，没有引起领导的重视，更没有整改这个事故隐患。因此该仓库上方的避雷针变成了“引雷针”，于1986年月14日遭受雷击引起大火。烧毁各类电视机3474台、收录机2756部、电风扇4144台、洗衣机716台，还烧毁库房2020平方米。
3.%203.3耗损失效
由于避雷针（网）长期使用，在其露天工作的条件下，由于温度的降低、尺寸的改变、性能的耗损，并以韧性破坏、疲劳破坏、腐蚀破坏等形式出现，同时，也形成了雷击事故的隐患或不安全因素。
例如：黄岛油5号贮油罐的避雷网，由于较长时间的使用，并且年久失修，其预制板的裂缝和保护层的局部脱落，造成了避雷网格的钢筋外露。据采访事故现场的记者报道：“5号罐体上钢筋及金属部件的电气连接外，不可靠处很多”。应用可靠性技术分析，存在事故隐患如下：
①连接不合理
在黄岛油库火灾中，先后燃烧爆炸了5个贮油罐（总容量为7600立方米），首先燃烧爆炸的是半地下式5号贮油罐，系非金属混凝土油罐。其顶部设有避雷网，据有关部门调查了解，在装设避雷风时，该贮油罐正处于使用状态，从消防安全考虑不能进行动火焊接，因此个别人擅自将避雷网的网格连接，盲目的由焊接改为用“铁卡”压接，从此为5号贮油罐埋下了雷击事故的隐患。
②疲劳缝隙
5号贮油罐处于露天条件下工作，由于一年四季和日夜的气温变化，压接避雷网钢筋网格的“铁卡”，在温度效应的作用下，自然的发生热胀冷缩物理现象，在较长时间的反复循环应力作用下，使之网格的连接处出现了严重的疲劳现象，从而铁卡与钢筋之间出现了疲劳间隙，影响了雷电的导电性，当导电电阻超过了0.03欧姆的规定值，也就形成了遭受“感应雷击”的不安全因素。
③锈蚀松脱
黄岛油库5号贮油罐的避雷网的网格部分，其钢筋与钢筋的交叉处，均用“细铁丝”缠绕为一体，在长期的风吹、日晒、雨淋的情况下，由于氧化锈蚀，细铁丝丧失了捆绑钢筋的能力，造成原缠绕外“松脱”，形成了间隙。在雷电的静电感应和电磁效应的作用下，即成为放电间隙。
总之，从火灾发生的“三要素”来分析，从8月12日的凌晨2时至9时55分起火时，5号贮油罐都在处于进油的工作状态，先后共灌入了15000立方米的石油。那么，相应的从油罐内置换出来同等体积的油气，这样该油罐顶部的上方，笼罩着处于“爆炸极限范围内”的油所气层，同时由于防雷网的耗损失效，其疲劳缝隙，锈蚀间隙等，在雷击时产生了感应火花放电，一场特大火灾爆炸伤亡事故终于酿成。
4措施和对策
对一避雷针（网）的安全使用，从“人-机-环境”系统本质安全化入手，运用控制事故的原理，监控和保持其使用可靠性，应采取以下措施和对策。
4.%201对于防雷针（网）的设计，应按国标GB50057-94《建筑物防雷设计规范》进行。对于石油化工行业的防雷装置，应按GB1599-95《石油与石油设施雷电安全规范》进行。避免防雷针（网）的早期失效。
4.2避雷针（网）的制造、安装工作，应按工艺规程和技术规范进行。特别是接闪器与引下线、引下线与接地极的焊接部位要达到技术要求，并应进行质量验收工作。防止其偶然失效。
4.3定期检验避雷针（网）时，应按《避雷装置检测项目和标准》进行技术检测，不能只测量一下接地电阻合格，就片面的认定整个避雷系统合格。
4.%204由于树木的逐年增高，虽然还没有超过避雷针的高度，但是有可能超过避雷针的保护范围（保护范围的夹角为45度），在其与建筑物净距小于5m的情况下，易受到雷击树木时所产生的雷电反击。因此，每年应对避雷针（网）附近的树木进行清理，防止树木造成避雷失效。
5.%205在避雷针（网）的附近，新增加的突出建筑物的金属物（如：风帽、放散管、架设的金属装置等），如果超出避雷针（网）的保护范围，易使避雷针（网）失效而成为引雷物。这个问题在检验时也不容忽视。
4.6在独立的避雷针（网）或引下线上，不得缠绕电话线、广播线、电视线和低压架空线，否则防雷装置将失去作用，造成“雷电波”的侵入。
4.%207在独立的避雷针（网）的接地装置上，不得串联其它电气或静电接地装置，否则过高的雷电冲击电压，会导致火灾爆炸事故的发生，甚至造成人员的伤亡。
4.8对于支撑避雷针（网）或引下线的支架，亦应做为年检内容之一，防止由于腐朽或腐蚀而失去支持能力，而造成避雷装置的失效，影响避雷的效果。
4.%209在易受机械损坏的地方，在地面上1.7m至地下0.3m的一段避雷引下线，应加钢管或竹筒的保护措施，防止避雷针（网）的偶然失效，而造成的雷击事故。
4.10在年检中发现的不合格的避雷针（网）或周围环境的不安全因素，应在雷雨到来之前，做好维修、保养和整改工作，防止避雷装置的耗损失效。
4.%2011对于比较重要部位的避雷针（网），从安装之日起，就应建立防雷信息档案和监控系统，及时的反馈其失效信息，以便有效的采取防范措施。
5结语
通过对避雷针（网）的失效分析，知道存在着早期失效、偶然失效、耗损失效而造成雷击事故的可能性。但是只要加强设计、制造、安装、检测、维护、保养、监控等各个环节的工作，并在有关部门或人员监督、监察工作到位的情况下，是能够防止避雷针（网）的失效，确保其使用可靠性的。
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