都勻市某炸藥庫(kù)防雷地網(wǎng)改造

盧志紅，張世謹(jǐn)

(1.廣東省河源市氣象局，廣東 河源 517000;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

都勻市某炸藥庫(kù)防雷地網(wǎng)改造

盧志紅1，張世謹(jǐn)2

(1.廣東省河源市氣象局，廣東 河源 517000;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

該文通過(guò)對(duì)都勻市某炸藥庫(kù)設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，介紹復(fù)雜土壤環(huán)境條件下，因地制宜，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)炸藥庫(kù)防雷接地裝置方法。

復(fù)雜土壤;接地電阻;計(jì)算分析

1引言

從2008年開(kāi)始，由于道路交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及住宅小區(qū)建設(shè)的需要，黔南州陸續(xù)修建了數(shù)量不少的小型炸藥庫(kù)，僅都勻市就新增建了100多個(gè)臨時(shí)炸藥庫(kù)。這些炸藥庫(kù)都建在具有典型喀斯特地貌的山坳、山坡坡腳或郊區(qū)土壤地質(zhì)情況較為復(fù)雜的空曠地帶，這些地帶也是雷電災(zāi)害易發(fā)地點(diǎn)，而且由于土質(zhì)原因使得這些炸藥庫(kù)的接地電阻難以達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求。為了使這些炸藥庫(kù)的雷電安全防護(hù)措施達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，都勻市避雷裝置安全檢測(cè)站在對(duì)每個(gè)炸藥庫(kù)進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基礎(chǔ)上，對(duì)如何設(shè)計(jì)炸藥庫(kù)接地網(wǎng)進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)分析，并為建設(shè)單位提供了建設(shè)性的防雷設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)，確保炸藥庫(kù)達(dá)到防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。本文以都勻市某炸藥庫(kù)防雷接地改造設(shè)計(jì)施工實(shí)例經(jīng)驗(yàn)，介紹通過(guò)對(duì)接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)環(huán)境、接地電阻計(jì)算、驗(yàn)證分析，在復(fù)雜土壤環(huán)境條件下，因地制宜設(shè)計(jì)炸藥庫(kù)防雷接地裝置的方法。

2 炸藥庫(kù)概況

該炸藥庫(kù)區(qū)占地面積為700 m2，其中炸藥倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)8.0 m，寬6.0 m，高3.5 m;雷管倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)8.0 m，寬9.0 m，高3.0 m;值班室長(zhǎng)3.0 m，寬3.5 m，高3.0 m;庫(kù)區(qū)地勢(shì)相對(duì)較高，屬于山地丘陵地帶，四周空曠，1 000 m范圍內(nèi)沒(méi)有任何建構(gòu)筑物。

查詢(xún)省閃電定位網(wǎng)閃電監(jiān)測(cè)記錄，該炸藥庫(kù)5 km范圍內(nèi)的雷擊大地密度為 Ng=3.7次/(a·km2)，高于都勻市3.1次/(a·km2)的雷擊大地密度，屬于雷電高發(fā)區(qū)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，庫(kù)區(qū)土壤地質(zhì)情況為：表層0～2.3 m為砂質(zhì)粘土，上層2.3～5.7 m為含礫粉質(zhì)粘性土，中層5.7～17.0 m為強(qiáng)風(fēng)化巖層，下層17.0 m以下為微風(fēng)化巖，含有裂隙，見(jiàn)水，土壤季節(jié)變化系數(shù)較小。在現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)區(qū)選擇具有代表性的6個(gè)不同地點(diǎn)進(jìn)行土壤電阻率測(cè)量，綜合計(jì)算得到庫(kù)區(qū)平均土壤電阻為228Ω·m。

查閱巖土地勘報(bào)告，庫(kù)區(qū)內(nèi)及附近土壤層的土壤電阻率分布如表1所示。

表1 庫(kù)區(qū)地質(zhì)深層土壤結(jié)構(gòu)

庫(kù)區(qū)的炸藥庫(kù)、雷管庫(kù)屬于第一類(lèi)防雷建筑物，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010，應(yīng)設(shè)置獨(dú)立避雷針，且炸藥庫(kù)、雷管庫(kù)屋面應(yīng)安裝避雷帶預(yù)防直擊雷擊，兩庫(kù)的直擊雷防雷裝置接地電阻均應(yīng)＜10Ω;實(shí)際測(cè)試結(jié)果為：炸藥庫(kù)避雷帶接地電阻9.1Ω，雷管庫(kù)避雷帶接地電阻8.7Ω，符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010的要求。但炸藥庫(kù)、炸藥庫(kù)獨(dú)立避雷針接地電阻分別為19Ω、22Ω，均不符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010的規(guī)定。

3 地網(wǎng)改造方案

圖1 炸藥庫(kù)原地網(wǎng)設(shè)計(jì)布置示意圖

3.1 原地網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

在距離3 m處炸藥庫(kù)、雷管庫(kù)三面做人工接地網(wǎng)采用4根－40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼做接地水平連接導(dǎo)體，垂直接地體采用長(zhǎng)2.5 m，5根∠50 mm×50 mm×5 mm熱鍍鋅角鋼，每根垂直接地體間距3 m，將垂直接地體與水平接地體焊接，并在焊接部位做防腐處理，水平接地連接導(dǎo)體埋深0.8 m。使用降阻劑將所有接地體包裹敷設(shè)，并回填0.1 m厚細(xì)碎土層覆蓋，再分層回填黑色細(xì)土土壤并夯實(shí)。

從現(xiàn)場(chǎng)表層土質(zhì)情況、實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果分析，原設(shè)計(jì)方案采用線型接地裝置，受場(chǎng)地限制而無(wú)法延長(zhǎng)，接地電阻自然難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，另一方面，按照這個(gè)地網(wǎng)設(shè)計(jì)施工方案，當(dāng)閃電直接擊在接閃器上時(shí)，入地雷電流散流過(guò)于集中到庫(kù)區(qū)大門(mén)口，容易發(fā)生接觸電壓和跨步電壓傷人事故，因此必須根據(jù)庫(kù)區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行改造。

3.2 地網(wǎng)改造設(shè)計(jì)方案

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010，炸藥庫(kù)、雷管庫(kù)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立避雷針或架空避雷線進(jìn)行直擊雷雷擊防護(hù)，并應(yīng)設(shè)置獨(dú)立接地網(wǎng)。原設(shè)計(jì)方案機(jī)械理解了規(guī)范中“避雷針應(yīng)設(shè)置獨(dú)立接地裝置”的規(guī)定，查閱《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010條文說(shuō)明：“獨(dú)立”是指避雷針接地裝置不應(yīng)與炸藥庫(kù)或雷管庫(kù)接地裝置共網(wǎng)，因此，結(jié)合該炸藥庫(kù)區(qū)場(chǎng)地情況，決定在庫(kù)內(nèi)原兩支避雷針地網(wǎng)之間增加一個(gè)雙針共用雷電泄流地網(wǎng)(圖2)。

3.2.1 泄流地網(wǎng)選材 水平接地體：選用國(guó)標(biāo)熱鍍鋅扁鋼－40 mm×4 mm，長(zhǎng)度為6 mm，共16條;垂直接地體：選用國(guó)標(biāo)熱鍍鋅角鋼∠50 mm×50 mm×5 mm，長(zhǎng)度為2.50 mm，共12根;泄流地網(wǎng)面積根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)為：30 m×40 m。

圖2 炸藥庫(kù)地網(wǎng)改造示意圖

3.2.2 泄流地網(wǎng)施工 在距庫(kù)房四周靠外側(cè)處人工開(kāi)挖地溝，地溝寬0.5 m，深0.8 m，地溝連通閉合;在炸藥庫(kù)、雷管庫(kù)獨(dú)立避雷針同一側(cè)的中間部份開(kāi)挖寬0.5 m，深0.8 m的地溝，與30 m×40 m的泄流地網(wǎng)相連;所有焊接口，先涂上一道防腐漆，再使用瀝青完全覆蓋作為第二道防腐措施;將長(zhǎng)效降阻劑與水按1：1比例調(diào)成糊狀，逐層震動(dòng)夯實(shí);待長(zhǎng)效降阻劑表面擴(kuò)散后，取用黏性細(xì)土回填所有地溝并夯實(shí)。

4 接地電阻的計(jì)算分析

4.1 原地網(wǎng)接地電阻的計(jì)算

根據(jù)庫(kù)區(qū)及附近土壤層的土壤電阻率分布，

把垂直接地體看作水平接地體的延伸，每個(gè)接地網(wǎng)水平接地體長(zhǎng)度L為35 m，水平接地極的等效直徑d=0.02 m，取系數(shù)A=0.867，利用水平接地體的計(jì)算接地電阻：

ρ為土壤電阻率，單位Ω·m;L接地體的長(zhǎng)度，包括垂直接地體在內(nèi)，單位m;d為水平接地體直徑，單位m;h為水平接地體的埋深，m;A水平接地接形狀系數(shù)。

根據(jù)以上計(jì)算及實(shí)際測(cè)試結(jié)果，原設(shè)計(jì)地網(wǎng)接地電阻達(dá)不到規(guī)范的要求，同時(shí)這種形狀接地網(wǎng)散流效果不佳，深層土壤電阻率高的土層不方便施工。

4.2 改造地網(wǎng)接地電阻的計(jì)算

改造地網(wǎng)由角鋼垂直接地體和扁鋼水平接地體組成的復(fù)合接地網(wǎng)，由于角鋼采用1.5 m的長(zhǎng)度，把它看作水平接地體的延伸，整個(gè)接地網(wǎng)也就是以水平接地極為主邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)。復(fù)合接地網(wǎng)的總面積S=170 m2，水平接地極的等效直徑d=0.02 m，水平接地極的埋設(shè)深度h=0.8 m，接地網(wǎng)的邊緣邊線總長(zhǎng)度L0=140 m，水平接地體的總長(zhǎng)度L=167 m，0～2.3 m表層土壤電阻率實(shí)測(cè)為228Ω·m，取季節(jié)系數(shù)為1.4時(shí)：土壤電阻率為320Ω·m，接地裝置工頻接地電阻為：

實(shí)際檢測(cè)測(cè)試：測(cè)試方式采用直線法布線，儀表使用鑒定合格期內(nèi)的M4102接地電阻表，測(cè)試出方形地網(wǎng)工頻接地電阻為9.1Ω，達(dá)到《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010要求。

上述計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)試接地電阻存在差異，主要原因是：計(jì)算的僅僅是方形地網(wǎng)的接地電阻，沒(méi)有考慮原避雷針接地裝置降阻作用，也未考慮長(zhǎng)效降阻劑的降阻效果。

5 結(jié)論

本炸藥庫(kù)地網(wǎng)改造工程的設(shè)計(jì)實(shí)施結(jié)果表明：在復(fù)雜環(huán)境下安裝防雷地網(wǎng)，應(yīng)把所在地土壤電阻率、土層結(jié)構(gòu)、含水情況、季節(jié)因數(shù)、地形、面積等因素考慮進(jìn)去。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010規(guī)定炸藥庫(kù)避雷針應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的接地裝置，是指避雷針不應(yīng)與炸藥庫(kù)、雷管庫(kù)共用接地裝置，但炸藥庫(kù)內(nèi)的避雷針之間可以共網(wǎng)，實(shí)際操作中應(yīng)靈活掌握。在類(lèi)似炸藥庫(kù)那些四周空曠、土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地方，深埋接地體的方法比較困難時(shí)，可采用加大面積閉合形復(fù)合接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案。

［1］GB50057－2010.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：計(jì)劃出版社，2010.

［2］虞昊，臧庚媛，等.現(xiàn)代防雷技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：氣象出版社，2001.

［3］魯志偉.雙層土壤地網(wǎng)接地電阻的簡(jiǎn)化計(jì)算［J］.高壓電技術(shù)，1996，(4)：30.

［4］蘇邦禮，崔秉球，吳望平，等.雷電與避雷工程［M］.廣州中山大學(xué)出版社，1998.

TM862

B

1003－6598(2012)05－0057－03

2011－03－16

盧志紅(1980—)，女，助工，主要從事防雷減災(zāi)技術(shù)服務(wù)工作。