静电的危害和预防.docx
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静电的危害和预防
能源公司安全生产系列知识之
静电的危害与预防
2010年3月
前言
随着现代科学技术的飞速发展，以及生产自动化、高速化和精密化程度的迅速提高，静电现象造成的危害也日益引起人们的重视。
近年来随着安全管理的提升，化工安全生产有了很大的提升，但是因为静电带有很强的隐蔽性，往往被忽视，因此静电成为威胁化工生产安全的大敌。
本手册引用《防静电通用规范》、《SH3097—2000石油化工静电接地设计规范》的相关内容。
第一章名词解释
名词术语
1工业静电
静电是对观测者处于相对静止的电荷。
由它所引起的磁场效应较之电场效应可以忽略不计。
静电可由物质的接触与分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生。
工业静电是生产、储运过程中在物料、装置、人体、器材和构筑物上产生和积累起来的静电。
2带电体
正负电荷数量不相等，对外界显示电的特性的物体或系统。
3带电区
带电体上积聚静电的部位。
4物质静电特征参数
体积电阻率
表征物体内导电性能的物理量。
它是单位横截面积、单位长度上材料的电阻值，其单位为欧[姆]·米（Ω·m）
表面电阻率
表征物体表面导电性能的物理量。
它是正方形材料两对边间的电阻值，与物体厚度及正方形大小无关，其单位为欧[姆]（Ω）。
3电导率
表征材料导电性能的物理量。
其与电场强度之乘积等于传导电流密度，即σE=j。
电导率的单位为西[门子]/米（S/m）。
5静电起电、积聚和消散
静电起电
由于物体的接触分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等原因，使物体正负电荷失去平衡或电荷分布不均，而在宏观上呈现带电的过程。
静电积聚
由于某种起电因素使物体上静电起电的速率超过静电消散的速率而在其上呈现静电荷的积累过程。
静电泄漏
带电体上的电荷通过带电体自身或其他物体等途径向大地传导而使之部分或全部消失的过程。
静电消散
带电体上的电荷由于静电中和、静电泄漏、静电放电而使之部分或全部消失的过程。
静电静置时间
在有静电危险的场所进行生产时，由设备停止操作到物料（通常为液体）所带静电消散至安全值以下，允许进行下一步操作所需要的时间间隔。
电荷弛豫时间
带电体上的电荷（或电位）消散（或下降）至其初始值的1/e时所需要的时间。
杂散电流
任何不按指定的通路而流动的电流，这些非指定的通路可以是大地、与大地接触的管线和其它金属物体或构筑物。
6静电放电现象
静电放电
当带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质产生电离而使带电体上的电荷部分或全部消失的现象。
静电放电能量
带电体所形成的静电场，通过静电放电所释放出来的总能量。
电晕放电
发生在不均匀的、场强很高的电场中的辉光放电。
电晕放电时，在电极周围有微弱发光的电晕层。
刷形放电
指发生于带电量大的绝缘体与导体之间空气介质中的一种放电形式。
该放电形式放电通道不集中，呈分枝状。
传播型刷形放电
在高速起电场所及静电非导体背面衬有接地导体的情况下，在静电非导体上所发生的放电能量集中、引燃能力强，并带有声光特征的一种放电。
火花放电
由于分隔两电极间的空气或其他电介质材料突然袭击然被击穿，使电流急剧上升，电压急剧下降，引起带有瞬间闪光、并有集中通道的短暂放电现象
尖端放电
在带电导体曲率半径很小处所发生的放电现象
第二章静电的产生
静电的产生过程及方式是相当复杂的，主要有感应起电、介质的极化起电、温差起电、压力起电、吸附起电、电解起电和接触起电等。
有时几种起电方式同时存在。
其中接触起电是产生静电电荷的主要方式，生产中常见的物体经接触和分离过程而产生静电的现象有；
•
（1）摩擦起电——用摩擦的方法使两物体分别带有等值异号电荷的过程。
液体和粉体类产生静电主要就是这个原因。
•
（2）冲流起电——液体类物质与固体类物质接触时，在接触界面形成整体为电中性的偶电层。
当此两相物质做相对运动时，由于偶电层被分离，电中性受到破坏而出现的带电。
•管道输送油品时产生的静电，在国外有过很多的实验，从流速、油品、不同电导率、含水量大小、介质过滤器、管型、大气湿度、温度等方面测试静电性能
•实验表明：
1、流速大，单位时间产生的静电量也多，2、高绝缘过滤材质与油品接触面大，管路中产生强烈静电。
•某次实验测得过滤器的静电电位达万伏
（3）剥离起电——剥离两个紧密结合的物体时引起电荷分离而使两物体分别带电。
（4）喷射、冲击起电——喷射在空间的液体类物质由于扩展分散和分离，使之形成许多微小液雾和新的界面，当此偶电层被分离时而产生静电。
•高速喷射注油时其喷射冲击会使油面出现高电位产生带电的油雾，由此而引发爆炸。
•运输中的槽车设立的防波板就是为了避免油料的震荡冲击起雾。
•如果罐内有水，起电将更严重。
•粗苯------体现的尤为明显
（5）碰撞起电——粉体类物体由于粒子与粒子或粒子与固体之间发生碰撞，形成快速的接触和分离而产生静电。
干燥煤尘、毛纺织纤维、细度小于5um的颗粒是比较容易形成此类静电。
（6）溅拔起电——溅泼液体时，微小的非湿润液滴落在物体上并在其界面产生偶电层。
由于液滴的惯性滚动而发生电荷分离，使液滴及物体分别带上不同符号电荷。
粗苯、汽油装车时使用不规范的检尺时应特别容易发生此类静电事故
（7）人体带电
•人体活动时由于衣服与衣服、人体与衣服摩擦、鞋底与地面或地板摩擦产生静电
序号
人体活动
人体电位/V
1
坐在人造革椅子上（椅子绝缘）
18400
2
椅子经20MΩ接地
170
3
椅子经3MΩ接地
135
4
穿塑料鞋站在胶皮地面脱尼龙衫
9300
人体带电放电时约2000伏有感觉，约5000伏有电击感，在一般情况下穿皮鞋（绝缘）人体电容约200pf，带电2000伏，放电火花可产生0.4毫焦耳的能量，而焦化行业危险物质的最小点火能如下表焦化行业危险物质最小点燃能（mjo）
品名
最小点火能
品名
最小点火能
焦炉煤气
一氧化碳
苯
氢
≤0.126
≤0.28
0.2
0.019
甲苯、二甲苯
汽油
氨、萘
甲烷
吡啶、甲酚
≤0.28
0.2
≤0.28
0.28
≤0.28
由上表可以看出，焦化行业危险品都可能会被人体所带静电放电引燃。
此外还有如喷射起电、沉降起电、破裂起电、滴下起电等。
在工业生产中，固体之间的相互接触（如传动皮带与导轮的接触，塑料被碾压，车轮与地面的接触等）可产生大量的静电现象。
此外，固体经磨碎、研磨而分散成细小的颗粒（粉尘），在粉碎、运输、搅拌等过程中，粉体静电可高达数千伏甚至数万伏。
第三章静电的物理现象及其危害
带电物体在其附近空间产生静电作用，这种由带电体产生静电作用的附近空间，称为静电作用场。
由于静电场的存在，在带电体附近便呈现出各种静电现象，如静电力学现象、静电放电现象以及静电感应现象等。
并且，由于这些物理现象又将引起各种静电危害与事故。
（1）静电力学现象及其引起的危害
带静电物体在其附近空间产生的电场具有电能，从而使其他物体具有被吸引或被排斥的作用力。
静电场的作用力仅及磁铁作用力的万分之一大小。
因此，静电的力学现象只对于毛发、纸片、尘埃等轻小物体起作用，而对重物却不起作用。
在生产过程中，由于静电的力学作用将导致粉末堵塞筛网，或粉末粘附在输送管道和管道转弯处而造成输送不畅。
而且静电斥力还使粉尘飞散，收集困难。
在纺织生产中，静电力会使线纱缠绕、漂丝、绕线不紧，甚至造成线纱混乱而使织机停车。
在印刷中，由于静电力作用而使纸张吸附而造成不能翻页或套印不准，或因油墨带电而使印刷不匀。
在医院，电子器件生产车间和计量容器里，因静电力而吸附灰尘，造成污染、产品质量不良和计量误差等各种故障和危害。
（2）静电放电现象及其引起的危害
在生产过程中，当物体的静电积聚到一定程度，或其电位高于周围介质的击穿场强时，就会发生静电放电现象。
这种静电放电现象是电场能量引起带电体周围空间的气体发生电离而产生的能量释放过程，即静电能量转变为热能、光能和声能的过程。
根据静电放电的发光形态，静电放电可以分为电晕放电、刷形放电、火花放电以及沿带电体表面发光的表面放电。
1、电晕放电2、刷形放电3、火花放电
• 电晕放电一般发生在相距较远，且表面有尖凸的不同电极间。
放电时使局部空气电离，其放电能量较小。
•刷形放电多发生在绝缘体上。
放电时电极间的空气被击穿，形成具有许多分支的放电通道。
这种放电能量略大于电晕放电能量。
• 火花放电多发生在金属物体之间。
放电时电极间的空气被击穿，形成了很集中的放电通道。
此种放电能量释放快且集中，因此其引燃的危险性最大。
•导体放电时，其上电荷一次全部消失，即静电场所储存的能量一次集中释放，因此有较大危险性。
绝缘体放电时，其上电荷不能一次放电全部消失，其静电场所储存的能量也不能一次集中释放，因此危险性较小。
但是，当爆燃性混合物的最小引燃能量很小时，绝缘体上的静电放电火花也能引起混合物燃烧或爆炸。
而且，正是由于绝缘体上的电荷不能在一次放电中全部释放，因此使得带电绝缘体具有多次放电的危险性。
•静电放电可导致生产故障，可使半导体元件遭受破坏，并使使用这些元件的电子装置等发生误动作并出现故障；静电噪声可引起信息误差；可引起火灾和爆炸；以及对人体产生静电电击，引起皮炎或皮肤烧伤等伤害。
• （3）静电感应现象及其引起的危害
• 静电感应是在静电场影响下，引起物体上电荷重新分布的现象。
这个表面上的感应电荷有正负两种，而整个物体中的正负电荷则处于平衡状态，因此其总带电量为零。
但由于表面正负电荷完全分离而存在，因此它和表面带有静电是相同的，并由此也将出现上述的静电力学现象和静电放电现象。
而由于这些静电现象的存在，又将引起如前所述的一系列静电危害和事故。
被绝缘的良导体如受到静电感应是非常危险的。
为此，为了防止液体、粉体输送作业中使用的软管带、薄膜、绕线骨架、旋转机的转子等受到静电感应，都必须进行静电接地。
第四章静电的安全防护
由静电引起的最严重危害是火灾和爆炸。
因此，静电安全防护的着重点主要就是对火灾和爆炸的防护。
注：
因静电放点导致爆炸的三个因素：
•1.积聚起来的电荷所形成的静电电场具有足够大的电场强度；2.静电场具有足够的放点条件，放电量达到点燃的能量；3.静电场所内有爆炸混合物存在，此三条件缺一不可。
一、静电安全防护的方法
（1）控制静电的产生和积聚
消除静电的危害，首先应采取技术措施，从工艺上限制或避免静电的产生和积聚。
如在材料的选用上或生产设备的材质选用上加以注意；改善作业方式，防止溅泼起电、冲洗起电等，并尽量降低摩擦速度或流速；灌装溶液时先清除罐底杂质，并净化油制品，有助于消除附加静电。
也可以采取泄漏法和中和法消除静电。
•.静电的积聚与流散的特点
•静电积聚是与静电产生同时诞生的静电现象，在单位时间内静电的产生多于流散时就表现为静电的积聚。
•静电的流散
•产生静电后静电与大地或接地体（“0”电位）之间存在电位差，电位差驱使静电源流散。
•不同电阻、介质流散速度不一致，油类相对流散速度很低。
•放电也是静电流散的形式，这种空间放电以火花放电能量最大引发静电事故几率最高，危害最大。
•
（2）、控制流速
•静电的产生跟流速有很大的关系，我们知道粗苯在以每秒2米的流速通过直径25管时产生的静电电位高达7000伏，以2米下落高度可产生2000伏电位，某石化厂对槽车装载柴油进行静电检测得出装油平均流速1.7米/秒时电位580伏，提高到2.6米/秒时电位2300伏，流量越高，管径越大起电量也越大。
所以控制流速是减少静电产生的有效措施。
•一般槽罐车装苯时，整个静电产生情况可以分两个阶段：
一是发苯管路，从储槽经泵、过滤器到灌装鹤管；二是流出鹤管之后。
起止点
储罐到泵吸入口
油泵至过滤器
过滤器进口到出口
过滤器出口至油管变径
胶皮管至车槽
起电材料特点
管径较大
流程短叶轮转速高
管径中等
流程较短，但过滤器导致高电位
出管后与空气摩擦大气饱多
流速
较低
流速高，摩擦大
中等
流速不高但接触面大
流速大落差大
静电饱和值
较低
较高
中等
高
较高
曲线特点
电位从0开始积聚
电位陡升至最高
静电饱和后开始衰减
起电量陡增成为静电最高点
静电显著增高
•装到槽罐后仍需静置，使静电通过槽壁由静电导出系统释放。
当苯以每秒1.2m的速度在铁管中流动时，可引起2000伏的电压，通常只需500—1000伏电压便可以产生火花，引燃蒸气。
•苯类产品在空气中流过也会产生电荷。
所以苯类产品入槽时输入管不得高于槽底200mm.
•管径最高允许流速
管径（mm）
允许最高流速（米/秒）
10
20
50
100
200
8
4.9
3.5
2.5
1.8
最高允许流速计算公式
允许流速（米/秒）=0.8×1/管径
（3）个体防护
• 人体在行走、穿脱衣服或从坐椅上起立等活动过程中，由于衣着等固体物质的接触和分离以及静电感应等原因，均可使人体产生静电。
人体与其他物体之间放电时，其放电火花足以引燃石油蒸汽及许多气体。
因此，在易爆易燃环境中应特别注意静电防护。
•人体防静电措施：
1.正确使用各种防静电防护用品（如防静电鞋、工作服、防静电手套等）不得穿戴合成纤维及丝绸衣物。
穿防静电服应注意以下几点：
1）禁止在静电场所穿脱；2）禁止在防静电工作服上附加佩戴任何金属件（如手表、钥匙扣、链），纽扣需扣好，不可以使前襟下摆接近脱衣状态；3）必须与防静电鞋配套使用；4）穿着人如有电击感觉或脱衣时有电击感，应进行试验检查；5）洗衣时应轻柔，防止将导电纤维折断，不得用强酸、碱洗衣。
如环境湿度达到70%以上时，可不必穿防静电服（物体表面出现水膜，提高了导电性能）
2.操作人员应徒手或徒手戴防静电手套触摸接地金属物体后方可进入工作场所。
在处理苯、洗油、煤气等介质大量泄漏事故时应穿防静电鞋、服，如不能及时穿着，宁可赤脚。
3．禁止在爆炸危险场所穿、脱衣服、帽子、撩发、肢体动作过大等易产生静电的动作。
4．工作台面应设导电橡胶板，凳子的坐面应用导电材料制作，如工作台、凳子的支腿是非金属或塑料套脚时，则凳子的坐面及桌面应有接地措施。
•只有静电危险场所才有必要采取人体防静电措施，有下列情况的场所为静电危险场所：
•1、在开敞状态下处理可燃气体、易燃液体的场所（如装苯槽车灌口敞开时、泄漏时）。
•2、可燃气体、易燃液体虽在密封状态下，但有可能泄漏的场所。
3、冒煤气检修如带煤气抽、堵盲板、换阀门、接管等。
•（4）、接地
•接地的主要作用是消除导体上的静电，金属导体应直接接地，为防止火花放电应将可能发生火花放电的间隙跨接起来并予以接地。
•原则上接地电阻值不超过1MΩ即可对于金属导体要求接地电阻不超过100—1000Ω
•（5）、增湿
•为防止大量带电，相对湿度应在50%以上，为提高降低静电的效果相对湿度提高到65%-70%可有效消除静电。
•增湿可使带电介质在自然环境中的静电荷自行逸散，防止积聚以达到消除静电的目的。
•夏季人体易出汗、体表湿度及外界湿度相对较大所以不易发生静电现象。
•（6）、静电中和与抗静电添加剂
•此技术成本高只在大型油库及介质允许的地方使用。
•（7）、加强静电的安全管理
•制定相应的静电安全操作规程、静电安全指标、和开展静电安全教育、静电检测等全面的静电安全管理措施。
•
附一：
静电的接地
1静电接地系统
带电体上的电荷向大地泄漏、消散的外界导出通道。
1.1直接静电接地
通过金属导体使物体接地的一种接地方式。
1.2间接静电接地
通过非金属导电材料或防静电材料以及防静电制品使物体接地的一种接地方式。
2连接
将彼此间没有良好导电通路的物体进行导电性连接，使相互间大体上处于相同电位的措施。
静电接地的电阻分类
a静电泄漏电阻
物体在不带电的情况下，物体的被测点对大地的总电阻。
b静电接地电阻
指静电接地系统的对地电阻。
直接静电接地电阻为接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和。
间接静电接地电阻为被接地物体的接地极与大地之间的总电阻，主要由导电、防静电材料或防静电制品的电阻决定。
3一般规定
3．1静电接地的范围
3．1．1在生产加工、储运过程中，设备、管道、操作工具及人体等，有可能产生和积聚静电而造成静电危害时，应采取静电接地措施。
3．1．2在进行静电接地时，必须注意下列部位的接地：
1装在设备内部而通常从外部不能进行检查的导体；
2装在绝缘物体上的金属部件；
3与绝缘物体同时使用的导体；
4被涂料或粉体绝缘的导体；
5容易腐蚀而造成接触不良的导体；
6在液面上悬浮的导体。
3．1．3各种静电消除器的接地端，应按产品说明书的要求进行接地。
3．1．4在下列情况下，可不采取专有的静电接地措施（计算机、电子仪器等除外）：
1当金属导体已与防雷、电气保护、防杂散电流、电磁屏蔽等的接地系统有电气连接时；
2当埋入地下的金属构造物、金属配管、构筑物的钢筋等金属导体间有紧密的机械连接，并在任何情况下金属接触面间有足够的静电导通性时；
3当金属管段已作阴极保护时。
3．2静电接地方式
3．2．1需要进行静电接地的物体，应根据物体的类型采取下列静电接地方式：
1静电导体应采用金属导体进行直接静电接地。
2人体与移动式设备应采用非金属导电材料或防静电材料以及防静电制品进行间接静电接地。
3静电非导体除应间接静电接地外，尚应配合其它的防静电措施。
3．3静电接地系统的接地电阻
3．3．1静电接地系统静电接地电阻值不应大于106Ω。
专设的静电接地体的对地电阻值不应大于100Ω，在山区等土壤电阻率较高的地区，其对地电阻值也不应大于1000Ω。
3．3．2当其它接地装置兼作静电接地时，其接地电阻值应根据该接地装置的要求确定。
3．4静电接地端子和接地板
3．4．1应在设备、管道的一定位置上，设置专有的接地连接端子，作为静电接地的连接点。
3．4．2接地连接端子的位置应符合下列要求：
1不易受到外力损伤；
2便于检查维修；
3便于与接地干线相连；
4不妨碍操作；
5尽量避开容易积聚可燃混合物以及容易锈蚀的地点。
3．4．3静电接地端子有下列几种：
1设备、管道外壳（包括设备支座、耳座）上预留出的裸露金属表面。
2设备、管道的金属螺栓连接部位。
3接地端子排板。
4专用的金属接地板。
3．4．4专用金属接地板的设置应符合下列要求：
1金属接地板可焊（或紧固）于设备、管道的金属外壳或支座上。
2金属接地板的材质，应与设备、管道的金属外壳材质相同。
3金属接地板的截面不宜小于50×10（mm），最小有效长度对小型设备宜为60mm，大型设备宜为110mm。
如设备有保温层，该板应伸出保温层外。
接地用螺栓规格不应小于M10。
4当选用钢筋混凝土基础作静电接地体时，应选择适当部位预埋200×200×6（mm）钢板，在钢板上再焊专用的金属接地板。
预埋钢板的锚筋应与基础主钢筋（或通过一段钢筋）相焊接。
3．5静电接地支线和连接线
3．5．1静电接地支线和连接线，应采用具有足够机械强度、耐腐蚀和不易断线的多股金属线或金属体，规格按表3.5.1选用。
表3.5.1静电接地支线、连接线的最小规格
3．6静电接地干线和接地体
3．6．1静电接地干线和接地体应与其它用途的接地装置综合考虑，统一布置。
可利用保护接地干线、防雷电感应接地干线作为静电接地干线使用，否则应专门设置静电接地干线和接地体。
3．6．2静电接地干线的布置，应符合下列要求：
1有利于设备、管道及需要在现场作静电接地的移动物体的接地；
2静电接地干线在装置内宜闭合环形布置，不同标高的接地干线之间至少应有两处连接。
3．6．3下列接地干线或线路不得用于静电接地：
1照明回路的工作零线和三相四线制系统中的中性线；
2整流所各级电压的交流、直流保护接地系统；
3直流回路的专用接地干线；
4防雷引下线（兼有引流作用的金属设备本体除外）。
3．6．4静电接地体的设计应符合下列要求：
1当静电接地干线与保护接地干线在建构筑物内有两点相连时，可不另设静电接地体；
2应充分利用自燃接地体以及其它用途的接地体；
3接地干线和接地体材质宜选用耐腐蚀材料，当选用镀锌钢材时，钢材规格可按表3.6.4选用。
表3.6.4静电接地干线和接地体用钢材的最小规格
注：
括号内数字为2类腐蚀环境中用钢材的推荐规格。
3．7静电接地的连接
3．7．1接地端子与接地支线连接，应采用下列方式：
1固定设备宜用螺栓连接；
2有振动、位移的物体，应采用挠性线连接；
3移动式设备及工具，应采用电瓶夹头、鳄式夹钳、专用连接夹头或磁力连接器等器具连接，不应采用接地线与被接地体相缠绕的方法。
3．7．2静电接地的连接应符合下列要求：
1当采用搭接焊连接时，其搭接长度必须是扁钢宽度的两倍或圆钢直径的六倍；
2当采用螺栓连接时，其金属接触面应去锈、除油污，并加防松螺帽或防松垫片。
3当采用电池夹头、鳄式夹钳等器具连接时，有关连接部位应去锈、除油污。
4具体规定
4．1固定设备
4．1．1固定设备（塔、容器、机泵、换热器、过滤器等）的外壳，应进行静电接地。
若为覆土设备一般可不做静电接地。
4．1．2直径大于或等于2.5m及容积大于或等于50m3的设备，其接地点不应少于两处，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m。
4．1．3有振动性能的固定设备，其振动部件应采用截面不小于6mm2的铜芯软绞线接地，严禁使用单股线。
有软连接的几个设备之间应采用铜芯软绞线跨接。
4．1．4转动物体的接地，可采用导电润滑脂或专用接地设施（如在无爆炸、无火灾危险环境内可采用滑环和电刷等）进行接地，但类似于阀杆、轴承转动部分可不必进行上述连接。
容易积聚电荷的皮带或传送带，宜采用导电橡胶制品。
4．1．5皮带传动的机组及其皮带的防静电接地刷、防护罩，均应接地。
4．1．6可燃粉尘的袋式集尘设备，织入袋体的金属丝的接地端子应接地。
4．1．7设备内部的各部件之间的活动连接或滑动连接等部位，应保持其接触电阻值在1000Ω以下。
4．1．8固定设备与接地线或连接线宜采用螺栓连接，连接端子可设置在设备的侧面、设备联合金属支座的侧面或端部位置，接地端子与接地线的材料选择应符合本规范第3.4.4条与第3.5节中有关条款。
4．1．9与地绝缘的金属部件
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