袁周 錢(qián)宏超 陶凱毅 李明胡 龔乃弘

摘要：袁州區(qū)位于羅霄山脈北麓中段，武功山脈北麓，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。中央儲(chǔ)備糧庫(kù)宜春直屬庫(kù)因其所處地理環(huán)境容易遭受雷擊，而且由于其重要性和特殊性，遭受雷擊可能造成重大事故。本文針對(duì)糧庫(kù)的不同區(qū)域可能遭受的雷電侵襲，提出了相應(yīng)的防雷接地措施，并結(jié)合中央儲(chǔ)備糧庫(kù)宜春直屬庫(kù)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了防雷接地系統(tǒng)。對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)防雷接地工程設(shè)計(jì)，有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：宜春市；糧庫(kù)；防雷設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TU895 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.01.061

糧食對(duì)國(guó)計(jì)民生影響重大，而糧食儲(chǔ)藏安全是我國(guó)糧食安全問(wèn)題的三大因素（供給安全、儲(chǔ)藏安全、生產(chǎn)安全）之一，糧食倉(cāng)儲(chǔ)一般位于城市郊區(qū)或遠(yuǎn)離市區(qū)的相對(duì)空曠地帶， 糧食庫(kù)房及其附屬建筑設(shè)施容易形成相對(duì)制高點(diǎn)，而且糧庫(kù)面積比較大，從事件發(fā)生概率和建筑布局上都容易發(fā)生雷擊事故。因此糧庫(kù)屬雷擊災(zāi)害多發(fā)區(qū)域，尤其是近些年來(lái)依靠科技進(jìn)步提高我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)代化水平成為一個(gè)重要手段，在糧倉(cāng)建設(shè)中廣泛采用的是糧情電子檢測(cè)、機(jī)械通風(fēng)、環(huán)流熏蒸、谷物冷卻低溫儲(chǔ)糧技術(shù)，電子電氣設(shè)備大量使用，有數(shù)千米甚至數(shù)萬(wàn)米的通訊、電源等電纜連接， 極易產(chǎn)生雷擊感應(yīng)的高壓，致使電子電氣設(shè)備損壞；糧食儲(chǔ)備、人員、設(shè)備和建筑物的安全日益受到雷電災(zāi)害的威脅。為了保證糧食儲(chǔ)藏的安全，保證高科技設(shè)備裝備正常運(yùn)行，在糧庫(kù)整體布局和設(shè)計(jì)工作中，防雷工程的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

中央儲(chǔ)備糧庫(kù)宜春直屬庫(kù)地址在江西省宜春市袁州區(qū)半邊山，屬于第二類(lèi)防雷建筑物，位于宜春市環(huán)城南路598號(hào)。宜春地區(qū)地處贛西北山區(qū)向贛撫平原過(guò)渡地帶，地形復(fù)雜多樣，地勢(shì)自西北向東南傾斜；袁州區(qū)半邊山位于羅霄山脈北麓中段，武功山脈北麓，屬中亞熱帶季風(fēng)型濕潤(rùn)性氣候，主要是山地紅壤土質(zhì)；倉(cāng)庫(kù)和辦公樓位于開(kāi)闊、空曠地帶均為雷擊多發(fā)區(qū)，雷擊事故時(shí)有發(fā)生，年平均雷暴日為69天，最高89天/年。中央儲(chǔ)備糧庫(kù)宜春直屬庫(kù)處開(kāi)闊空曠地帶，周邊高樓大廈稀少，容易遭受雷電侵害。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，12座9米高的54.6×24米倉(cāng)庫(kù)和1幢4層的辦公樓（36×8米）的直擊雷防護(hù)裝置因年久失修、銹蝕嚴(yán)重，部分地方的接閃帶甚至變形、脫落、垮塌，完全起不了雷電防護(hù)作用；12個(gè)倉(cāng)庫(kù)屋頂接閃帶的網(wǎng)格是13.6×13.65米，遠(yuǎn)大于第二類(lèi)防雷建筑物接閃網(wǎng)的網(wǎng)格要求，倉(cāng)庫(kù)外墻上的大多數(shù)金屬管線(xiàn)未按要求進(jìn)行等電位連接或接地，勘察的13座建筑物均未采取電源線(xiàn)路和網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路的防閃電電涌侵入措施。

2防雷設(shè)計(jì)

糧庫(kù)的防雷是為了有效減少和消除雷擊造成的危害，保護(hù)人身、糧庫(kù)和微電子設(shè)備的安全，包括防直擊雷的外部防雷裝置及防閃電感應(yīng)、防反擊、防閃電電涌侵入的內(nèi)部防雷措施，外部防雷和內(nèi)部防雷兩部分是一個(gè)互相補(bǔ)充的有機(jī)整體。針對(duì)雷害入侵途徑，對(duì)各個(gè)可能產(chǎn)生雷擊的因素逐一排查，采取攔截、屏蔽、均壓、分流和接地等綜合防雷措施，才能將雷害降至最低。

2.1防直擊雷措施

雷電直接擊在糧食倉(cāng)庫(kù)等建筑物，由于電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等混合力作用，可能使倉(cāng)庫(kù)、辦公樓、機(jī)房微電子設(shè)備遭受損害，甚至引起人員傷亡事故。

2.1.1辦公樓

圖1 糧油倉(cāng)儲(chǔ)防雷保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

辦公樓是1幢4層的辦公樓（364×8米）的建筑物，屬于第三防雷建筑物，接閃帶已垮塌，需拆除原先的接閃帶，沿樓頂四周用Φ10毫米鍍鋅圓鋼重新安裝97米防雷接閃帶。

圖2 辦公樓屋面防雷圖

2.1.2 12個(gè)倉(cāng)庫(kù)

12個(gè)倉(cāng)庫(kù)均屬于第二防雷建筑物，大小高度相同，電源線(xiàn)路布局一致，都是54.6米長(zhǎng)、24米寬、9米高，頂部四周和屋脊的接閃帶銹蝕變形，滿(mǎn)足不了倉(cāng)庫(kù)防雷需要，造成倉(cāng)庫(kù)時(shí)常遭受雷電侵害，需拆除原先的接閃帶，沿樓頂四周和屋脊等地用Φ10毫米鍍鋅圓鋼重新安裝388米防雷接閃帶。

圖3 倉(cāng)庫(kù)屋面防雷圖接閃帶：“X”表示，引下線(xiàn)：“■”表示

2.2 引下線(xiàn)

2.2.1 辦公樓

在大樓南北兩面用Φ10毫米鍍鋅圓鋼分別安裝2根16米高的防雷引下線(xiàn)，共4根引下線(xiàn)，并利用辦公樓的柱筋作為輔助引下線(xiàn)，引下線(xiàn)的平均間距在25米之內(nèi)；每根引下線(xiàn)在離地面1.5米左右設(shè)置一個(gè)斷接卡，共安裝4個(gè)斷接卡；用鍍鋅扁鋼或鍍鋅角鋼與原地網(wǎng)焊通。

2.2.2 12個(gè)倉(cāng)庫(kù)

在倉(cāng)庫(kù)四周每面墻用Φ10毫米鍍鋅圓鋼安裝2根11米高的防雷引下線(xiàn)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)共設(shè)8根防雷引下線(xiàn)，并利用倉(cāng)庫(kù)的柱筋作為輔助引下線(xiàn)，引下線(xiàn)的平均間距在18米之內(nèi)；新設(shè)的引下線(xiàn)在離地面1.5米左右設(shè)置一個(gè)斷接卡，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)共設(shè)8個(gè)斷接卡；用鍍鋅扁鋼或鍍鋅角鋼與原地網(wǎng)焊通。

2. 3 防閃電電涌侵入措施

閃電感應(yīng)的防護(hù)主要使用電涌保護(hù)器、屏蔽和等電位系統(tǒng)。長(zhǎng)期以來(lái)我們對(duì)遭受雷擊的電子及電氣設(shè)備進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)受到雷擊損壞的電子及電氣設(shè)備所屬建筑物屋頂均裝接閃桿或接閃帶等直擊雷防護(hù)裝置，所在建筑物亦為框架結(jié)構(gòu)，接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)與建筑物主框架鋼筋相連，并通過(guò)建筑物主鋼筋作為防雷引下線(xiàn)，把雷電流引入地面。因此良好的防直擊雷裝置在雷擊發(fā)生時(shí)并不能完全保護(hù)建筑物內(nèi)部電子及電氣設(shè)備。為了防止閃電電涌沿著架空線(xiàn)路、電纜線(xiàn)路及弱電信息線(xiàn)路侵入，應(yīng)在糧庫(kù)相應(yīng)位置安裝電源和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)SPD，并應(yīng)按規(guī)范在SPD的前端安裝熔斷器或斷路器。

2.3.1 低壓供電線(xiàn)路的保護(hù)

根據(jù)防雷要求與防雷類(lèi)別宜春直屬糧庫(kù)建筑屬于二類(lèi)防雷，通過(guò)電源線(xiàn)路侵入或損害電子及電氣設(shè)備是感應(yīng)雷造成破壞的主要途經(jīng)，按國(guó)家規(guī)范對(duì)電子及電氣設(shè)備電源部分必須進(jìn)行防護(hù)。

辦公樓低壓供電線(xiàn)路的保護(hù)。辦公樓的電源線(xiàn)路是由總配電間埋地引入，每層設(shè)有1個(gè)配電盒，在3樓設(shè)有1個(gè)總機(jī)房。在總配電間的總電源處安裝三相四線(xiàn)（380V、60KA）電涌保護(hù)器，作為防雷第一級(jí)保護(hù)。在每層配電盒中、機(jī)房的總電源處安裝三相四線(xiàn)（380V、40KA）電涌保護(hù)器，作為防雷第二級(jí)保護(hù)。在機(jī)房的UPS之前安裝一臺(tái)單相（220V、20KA）電涌保護(hù)器，作為防雷第三級(jí)保護(hù)。

12個(gè)糧食倉(cāng)庫(kù)低壓供電線(xiàn)路的保護(hù)。在每個(gè)倉(cāng)庫(kù)的總電源箱中安裝三相四線(xiàn)（380V、40KA）電涌保護(hù)器，作為防雷第一級(jí)保護(hù)。在每個(gè)倉(cāng)庫(kù)的7個(gè)分表箱中安裝三相四線(xiàn)（380V、20KA）電涌保護(hù)器，作為防雷第二級(jí)保護(hù)。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)線(xiàn)路的保護(hù)

在辦公樓3樓機(jī)房的寬帶線(xiàn)路和專(zhuān)線(xiàn)的設(shè)備接入點(diǎn)之前分別安裝1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)浪涌保護(hù)器。

2.4 等電位聯(lián)結(jié)

由于閃電對(duì)架空和倉(cāng)庫(kù)外墻的電纜線(xiàn)路與金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些途徑侵入糧倉(cāng)，危及人身、糧食或有關(guān)設(shè)備安全，甚至引發(fā)火災(zāi)。等電位聯(lián)結(jié)有效地減少雷電流引發(fā)的電位差，還能防御雷擊電磁脈沖，改善糧倉(cāng)電磁環(huán)境。從室外進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)的金屬管線(xiàn)及電纜線(xiàn)金屬外皮，與接地系統(tǒng)相連。12個(gè)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出管道主要有通風(fēng)管道，在管路進(jìn)出位置，用40×4毫米鍍鋅扁鋼與接地系統(tǒng)相連。

2.5 閃電感應(yīng)的防護(hù)

倉(cāng)庫(kù)附近發(fā)生閃電時(shí)，在倉(cāng)庫(kù)的各種金屬物和金屬管線(xiàn)上產(chǎn)生的雷電靜電感應(yīng)和雷電電磁感應(yīng)，可能使金屬物件之間產(chǎn)生火花放電，容易引起倉(cāng)庫(kù)里的谷物等燃燒和粉塵濃度較高的地方爆炸。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的地上籠通風(fēng)設(shè)備等較大金屬物，采用40× 40毫米鍍鋅扁鋼與接地系統(tǒng)相連。

平行敷設(shè)的各類(lèi)管道等長(zhǎng)金屬物，凈距離小于100毫米 處，用金屬線(xiàn)跨接，跨接點(diǎn)的間距不大于30米；交叉凈距離小于100毫米處也跨接。當(dāng)長(zhǎng)金屬物的彎頭、閥門(mén)等連接處的過(guò)渡電阻大于0. 03Ω 處用金屬線(xiàn)跨接。

2.6 合理布線(xiàn)

糧情檢測(cè)系統(tǒng)等精密電子設(shè)備的雷電防護(hù)與設(shè)備的絕緣耐沖擊電壓額定值及采用防雷措施以及布線(xiàn)是否合理有緊密關(guān)系。布線(xiàn)時(shí)要考慮糧倉(cāng)的周邊環(huán)境， 例如附近有接閃帶、接閃桿或避雷塔時(shí)，在布線(xiàn)時(shí)一定要考慮各類(lèi)線(xiàn)纜應(yīng)盡量遠(yuǎn)離這些裝置，否則接閃裝置泄放雷電流時(shí)，瞬間巨大雷電電流將造成這些系統(tǒng)故障或損壞。

3 接地系統(tǒng)

將辦公樓和糧庫(kù)的防雷裝置、建筑物金屬構(gòu)件、低壓配電保護(hù)線(xiàn)（PE）、設(shè)備保護(hù)地、屏蔽體接地、防靜電接地和信息設(shè)備連接在一起，并與接地網(wǎng)焊通。糧倉(cāng)防雷接地、防閃電感應(yīng)接地、防靜電接地、保護(hù)接地共用接地裝置。充分利用倉(cāng)庫(kù)的金屬部件進(jìn)行多重互連，組成一個(gè)低阻抗等電位連接網(wǎng)絡(luò)，并與接地裝置相連組成一個(gè)接地系統(tǒng)。接地極埋深不小于0.5米，且在凍土層以下，接地電阻不大于4Ω。

4 結(jié)語(yǔ)

在糧食倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)之初，應(yīng)根據(jù)糧庫(kù)業(yè)務(wù)運(yùn)作的特征，從業(yè)務(wù)管理、糧情檢測(cè)、糧情控制和安全防護(hù)監(jiān)控這四個(gè)方面進(jìn)行全面綜合的防雷設(shè)計(jì)。中央儲(chǔ)備糧庫(kù)宜春直屬庫(kù)的防雷改造設(shè)計(jì)是一個(gè)整體的系統(tǒng)工程，應(yīng)充分考慮儲(chǔ)備糧庫(kù)所處的地理環(huán)境特點(diǎn)和具體情況，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求采取合適的防雷技術(shù)與接地措施。根據(jù)具體情況采取有針對(duì)性的防護(hù)措施，扎實(shí)有效地做好糧庫(kù)防雷工作，從各種管線(xiàn)的材質(zhì)、規(guī)格、擺放位置、敷設(shè)方式等多個(gè)方面入手，減少糧庫(kù)雷電事故的發(fā)生。

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作者簡(jiǎn)介：袁周，大專(zhuān)學(xué)歷，宜春市氣象局，助理工程師，研究方向：防雷應(yīng)用。