雷電對炸藥庫的影響及防雷措施

田　海，邵劍光（湘西自治州氣象局，湖南 湘西 416000）

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雷電對炸藥庫的影響及防雷措施

田海，邵劍光（湘西自治州氣象局，湖南 湘西 416000）

現(xiàn)在隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速交通設(shè)施的快速改善以及礦產(chǎn)資源的不斷有效開發(fā)，各行業(yè)應(yīng)用炸藥爆破的手段已被廣泛應(yīng)用，所以做好炸藥庫的綜合防雷是十分必要的。本文依照防雷規(guī)范對炸藥庫進(jìn)行了系統(tǒng)防雷工程設(shè)計(jì)，通過建造接閃桿與等電位連接等措施，進(jìn)行對炸藥庫防護(hù)的闡述。

炸藥庫；雷電；防雷措施

引言

雷電是由光和電所發(fā)生的一種具有電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)的放電現(xiàn)象。雷電災(zāi)害是全球最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，雷電導(dǎo)致的火災(zāi)，爆炸等，事故發(fā)生頻繁，其中炸藥庫一旦遭受雷擊，其危害更大，并且會造成巨大人員和經(jīng)濟(jì)損失，因此一定要結(jié)合炸藥庫的實(shí)際情況，制定一套完整且易于防范雷電危害的方案，提高炸藥庫的防雷標(biāo)準(zhǔn)，降低雷電擊中的風(fēng)險(xiǎn)，將可能造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡降為最低，提高防雷工程設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，給炸藥庫有更好的安全保障。

1　雷電的概述

1.1雷電的產(chǎn)生

雷電是通過直接作用于物體本身或者直接作用與大地產(chǎn)生強(qiáng)大靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)的現(xiàn)象，并伴隨有閃電、陣風(fēng)、暴雨、冰雹甚至龍卷等天氣現(xiàn)象，具有極大殺傷性破壞力，近年來聯(lián)合國將雷電對人類的災(zāi)害確定為人類危害最大的十大危害之一。我們經(jīng)常見到的雷電形式有蛛狀閃電、片狀雷、帶狀雷、聯(lián)珠狀閃電和球狀雷。

1.2雷電的種類

（1）直擊雷是直接作用于建筑物和人體本身，造成巨大毀滅性破壞的電效應(yīng)、熱效應(yīng)以及機(jī)械力效應(yīng)。

（2）感應(yīng)雷也叫閃電感應(yīng)，分為閃電靜電感應(yīng)和閃電電磁感應(yīng)兩種。

1.3雷電的侵入危害

閃電電涌會從配電房的電源線、電話線和信號線等，在房間上或外受直擊雷從而感應(yīng)雷加載雷電壓及過電流沿房間內(nèi)的線路進(jìn)入，從而侵入電子設(shè)備。

侵入配電房內(nèi)影響電子系統(tǒng)的雷電過電壓、過電流主要由以下幾個(gè)途徑：

1.3.1由直擊雷入侵

雷電直接擊在建筑物或建筑物的附屬設(shè)備、線路上產(chǎn)生的電動(dòng)力和強(qiáng)加熱效應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失。

1.3.2由供電線路入侵

直擊雷當(dāng)擊中高壓線路時(shí)，雷電流會沿著線路進(jìn)入變配電房，進(jìn)而從變配電房內(nèi)高壓側(cè)耦合到低壓側(cè)，從而使雷電流入侵建筑物設(shè)備及信息系統(tǒng)供電的設(shè)備。另外，當(dāng)發(fā)生雷電時(shí)低壓線路也有可能會因感應(yīng)雷對電子信息系統(tǒng)及設(shè)備造成破壞。

1.3.3由信息系統(tǒng)信號傳輸線路入侵

雷電放電時(shí)對周圍的建筑物金屬設(shè)施或金屬構(gòu)件產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢，對金屬構(gòu)件發(fā)生反擊，這種侵入危害很大。

由于沒有采取等電位接地措施，與各種設(shè)備相關(guān)的各接地系統(tǒng)的沖擊接地電阻及所通過的雷擊電流存在差異，導(dǎo)致地電位升高，當(dāng)電位差超過設(shè)備的耐電強(qiáng)度時(shí)，就會引起反擊，從而損壞設(shè)備。

2　炸藥庫防雷設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)分析

2.1.1地區(qū)雷暴日等級劃分

地區(qū)雷暴日數(shù)按照等級劃分為少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)。

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50343-2012）判斷炸藥庫所處地區(qū)的雷區(qū)。

2.1.2雷電防護(hù)分區(qū)

防雷區(qū)域（LPZ）的劃分：將須要保護(hù)的空間按照雷電電磁脈沖強(qiáng)弱的水平劃分為各種層次的防雷區(qū)，劃分防雷區(qū)是信息系統(tǒng)防雷的重要觀點(diǎn)之一。防雷區(qū)劃分如圖1所示。

圖1　防雷區(qū)劃分示意圖

2.1.3炸藥庫防雷等級分類

（1）建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)

根據(jù)GB50057-2010定義，計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：

根據(jù)炸藥庫所處地區(qū)年平均雷暴日Td：

式中：N為建筑物的年預(yù)計(jì)累計(jì)次數(shù)；

K為校正系數(shù)，在一般情況下取1；

Ae為建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）；Ng為建筑物的年預(yù)計(jì)累計(jì)次數(shù)（次/km2·a）。

依據(jù)規(guī)范要求：

式中：L、W、H分別為建筑物的長、寬高（m），計(jì)算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N（次/a），判斷該建筑物的防雷分類。

2.2設(shè)計(jì)依據(jù)

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）；

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）；

《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50601-2010）；

《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054-95）；

《雷電電磁脈沖的防護(hù)》（IEC 61312）；

《接地裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB5016 9-92）。

3　具體方案

3.1直擊雷設(shè)計(jì)

根據(jù)GB50057-2010規(guī)定，分析建筑物的防雷分類，并根據(jù)規(guī)范要求裝設(shè)獨(dú)立接閃桿或多支接閃桿或架空接閃線或接閃網(wǎng)（注：獨(dú)立接閃桿的桿塔、架空接閃線的端部和架空接閃網(wǎng)的每根支柱處應(yīng)至少設(shè)一根引下線）。

獨(dú)立接閃桿和架空接閃線或網(wǎng)的支柱及其接地裝置至被保護(hù)建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的間隔距離不得小于3m。

獨(dú)立接閃桿或架空接閃線或網(wǎng)的支柱及其接地裝置與被保護(hù)的建筑物的金屬物等不應(yīng)小于3m，而且應(yīng)設(shè)置獨(dú)立接地裝置，每一引下線的沖擊接地電阻不宜大于10Ω。

單支接閃桿保護(hù)范圍計(jì)算：

雙支接閃桿保護(hù)范圍計(jì)算：

由上文可知，缺乏財(cái)務(wù)管理的風(fēng)險(xiǎn)意識，導(dǎo)致了企業(yè)的管理出現(xiàn)了嚴(yán)重問題，因此，強(qiáng)化提升企業(yè)財(cái)務(wù)管理意識也是企業(yè)發(fā)展必不可少的部分，信息化的社會，網(wǎng)絡(luò)傳播速度飛快，各種資源都能相互借鑒，然而，財(cái)會管理因其對每個(gè)企業(yè)都具有針對性的特點(diǎn)，以及人才的稀缺，造成很多企業(yè)對財(cái)務(wù)管理并不重視，但是，企業(yè)的發(fā)展離不開財(cái)務(wù)，管理者要加強(qiáng)對其重視程度，依據(jù)財(cái)會報(bào)告妥善的對企業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，將財(cái)會管理滲透到整個(gè)企業(yè)中，確保當(dāng)前財(cái)務(wù)情況能夠適應(yīng)企業(yè)今后的發(fā)展，用財(cái)務(wù)管理來對其他管理方面進(jìn)行監(jiān)督，并形成相互促進(jìn)的局面，使得企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平穩(wěn)步提升。

兩針之間保護(hù)范圍的最低點(diǎn)h0：在保護(hù)高度Hx上的保護(hù)半徑Rx：

GB50057-2010第4.3.10條：有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼質(zhì)封閉氣罐，高度小于或等于60m、罐頂壁厚大于等于4mm時(shí)，或高度大于60m、罐頂壁厚和側(cè)壁壁厚大于等于4mm時(shí)，可以不設(shè)接閃桿或接閃線，但要做好接地處理。

3.2電源防雷設(shè)計(jì)

通常是以下方式閃電感應(yīng)入侵配電房的：通過電源線，如果雷擊擊中電源線，龐大的電流會直接擾亂或破壞電力供應(yīng)設(shè)備；如果雷電擊高壓電源線，通過變壓器變電后再傳輸?shù)接脩襞c用電設(shè)備上。在同一時(shí)間，低電壓線也由閃電誘發(fā)雷電過電壓，通常在220V的電源線上造成破壞電子元器件的過電壓有近萬伏；第二個(gè)是通過通信線路的侵入，有許多種類的通信線路，高頻信號傳輸線，電話線，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理線路等都可以引入強(qiáng)雷電信號擊壞電子設(shè)備。接地線也會有雷電流。一種情況是，當(dāng)在地面上建筑物被閃電擊中，雷擊電壓將附近的土壤擊穿，雷電電流直接侵入電纜表皮層，使得雷電高壓侵入通信線路上。另一個(gè)當(dāng)雷電放電到地上，并沿著線路上感應(yīng)出的幾千伏的過電壓，打壞與線路相連接的電氣設(shè)備。因此宜在電源線路引入的低壓配電箱處安裝電源浪涌保護(hù)器。

表1　220/380V配電系統(tǒng)中設(shè)備絕緣耐沖擊電壓額定值

浪涌保護(hù)器安裝在配電箱內(nèi)，其連接線應(yīng)不大于0.5m；連接線按照平、直、短的原則，先接地線，再接中性線，最后接相線。電源防雷器接地電阻小于4Ω。

（1）在安裝電源SPD前，應(yīng)與甲方進(jìn)行協(xié)商，對該配電房內(nèi)的電源系統(tǒng)進(jìn)行斷電、驗(yàn)電、懸掛標(biāo)志牌等處理。

（2）在安裝電源SPD時(shí)，應(yīng)在前端串接過電流保護(hù)裝置（如熔斷器或空氣斷路器），避免SPD老化或壽命終止后可能產(chǎn)生的過電流或相線對地短路故障對電源系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的影響。

（3）在電源SPD安裝完成后，應(yīng)合上控制電源的閘刀，看電源SPD的指示燈是否正常，設(shè)備是否正常運(yùn)行工作。

3.3等電位連接

為消除金屬導(dǎo)體之間的電位差，防止因電位差造成不必要的傷害。建筑物所有金屬裝置都應(yīng)與防雷裝置等電位連接在一起并入地，所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬構(gòu)件都與柱內(nèi)鋼筋等電位連接在一起，并與接地線相連。

注：在需要保護(hù)的空間采用屏蔽電纜，對由金屬物、金屬框架或鋼筋混凝土鋼筋等自然構(gòu)件構(gòu)成建筑物或房間的格柵型大空間屏蔽，應(yīng)將穿入大空間屏蔽的導(dǎo)電金屬物就近與其做等電位連接，金屬物也已通過等電位連接帶接至地網(wǎng)。將建筑物內(nèi)的金屬扶梯和消防水管進(jìn)行多點(diǎn)連接，并就近與柱內(nèi)鋼筋相連。消防栓的金屬外殼也應(yīng)就近也建筑物柱內(nèi)鋼筋相連。

3.4接地措施

為了能達(dá)到接地的目的，我們利用建筑物本身的金屬構(gòu)件、設(shè)備等或者人為水平或垂直敷設(shè)金屬構(gòu)件。這就是自然接地體和人工接地體。我們一般都首先充分考慮并利用自然接地體，當(dāng)其效果達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)，采用敷設(shè)人工接地體來達(dá)到其要求。

人工接地體敷設(shè)要符合規(guī)范要求，并且接地體要進(jìn)行熱鍍鋅處理，焊接處還應(yīng)涂防腐漆。在一些腐蝕性較高的土壤中還應(yīng)適當(dāng)增大其截面積或采用其他防腐措施來達(dá)到效果。人工接地體埋設(shè)深度一般不小于0.5m，且要遠(yuǎn)離由于高溫影響使土壤電阻率升高的地方；垂直接地體的長度一般設(shè)置為2.5m，為了減少屏蔽效應(yīng)接地體之間的水平距離一般為5m（受場地限制可適當(dāng)減小）。

在高土壤電阻率地區(qū)，降低沖擊接地電阻概括地說有以下措施：①多支外引；②局地深埋；③人工換土；④使用降阻劑等降阻材料。

4　結(jié)論

隨著現(xiàn)在人們對雷電危害的認(rèn)識，同時(shí)炸藥的使用也越來越廣泛，炸藥庫的的使用也自然增加起來，所以炸藥庫防雷也更重要。通過對炸藥庫進(jìn)行的系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，希望可以為炸藥庫的防雷設(shè)計(jì)提供一點(diǎn)幫助，隨著社會的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，雷電對我們來說并不可怕，我相信有一天閃電不再是人類的災(zāi)難，有一天閃電可以被我們利用。

田海（1963-），男，工程師，本科，主要從事防雷、氣象、法規(guī)工作。

TQ086

A

2095-2066（2016）17-0255-02

2016-4-12