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        都勻市某炸藥庫防雷地網(wǎng)改造

        2012-12-22 08:34:48盧志紅張世謹(jǐn)
        中低緯山地氣象 2012年5期
        關(guān)鍵詞:都勻市避雷針接地裝置

        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)

        該文通過對(duì)都勻市某炸藥庫設(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,按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)炸藥庫防雷接地裝置方法。

        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,僅都勻市就新增建了100多個(gè)臨時(shí)炸藥庫。這些炸藥庫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。為了使這些炸藥庫的雷電安全防護(hù)措施達(dá)到國家標(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)炸藥庫接地網(wǎng)進(jìn)行了專項(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,確保炸藥庫達(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防雷接地改造設(shè)計(jì)施工實(shí)例經(jīng)驗(yàn),介紹通過對(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)炸藥庫防雷接地裝置的方法。

        2 炸藥庫概況

        該炸藥庫區(qū)占地面積為700 m2,其中炸藥倉庫長8.0 m,寬6.0 m,高3.5 m;雷管倉庫長8.0 m,寬9.0 m,高3.0 m;值班室長3.0 m,寬3.5 m,高3.0 m;庫區(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)沒有任何建構(gòu)筑物。

        查詢省閃電定位網(wǎng)閃電監(jiān)測(cè)記錄,該炸藥庫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,見水,土壤季節(jié)變化系數(shù)較小。在現(xiàn)場(chǎng)庫區(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)算得到庫區(qū)平均土壤電阻為228Ω·m。

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

        表1 庫區(qū)地質(zhì)深層土壤結(jié)構(gòu)

        庫區(qū)的炸藥庫、雷管庫屬于第一類防雷建筑物,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、雷管庫屋面應(yīng)安裝避雷帶預(yù)防直擊雷擊,兩庫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:炸藥庫避雷帶接地電阻9.1Ω,雷管庫避雷帶接地電阻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、炸藥庫獨(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、雷管庫三面做人工接地網(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)地限制而無法延長,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),入地雷電流散流過于集中到庫區(qū)大門口,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、雷管庫應(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條文說明:“獨(dú)立”是指避雷針接地裝置不應(yīng)與炸藥庫或雷管庫接地裝置共網(wǎng),因此,結(jié)合該炸藥庫區(qū)場(chǎng)地情況,決定在庫內(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:選用國標(biāo)熱鍍鋅扁鋼-40 mm×4 mm,長度為6 mm,共16條;垂直接地體:選用國標(biāo)熱鍍鋅角鋼∠50 mm×50 mm×5 mm,長度為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 炸藥庫地網(wǎng)改造示意圖

        3.2.2 泄流地網(wǎng)施工 在距庫房四周靠外側(cè)處人工開挖地溝,地溝寬0.5 m,深0.8 m,地溝連通閉合;在炸藥庫、雷管庫獨(dú)立避雷針同一側(cè)的中間部份開挖寬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)的邊緣邊線總長度L0=140 m,水平接地體的總長度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,沒有考慮原避雷針接地裝置降阻作用,也未考慮長效降阻劑的降阻效果。

        5 結(jié)論

        本炸藥庫地網(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、雷管庫共用接地裝置,但炸藥庫內(nèi)的避雷針之間可以共網(wǎng),實(shí)際操作中應(yīng)靈活掌握。在類似炸藥庫那些四周空曠、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。

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