易燃易爆場所的防雷綜合設(shè)計

張士海

(塔城地區(qū)氣象局，新疆塔城834700)

摘要：雷電對易燃易爆場所的安全威脅不容忽視，介紹了一類防雷建筑的防雷工程設(shè)計要點，重點介紹了接閃桿、線的設(shè)計和計算方法.

關(guān)鍵詞：易燃易爆場所；防雷；設(shè)計

收稿日期：2015-04-16

作者簡介：張士海(1972—)，男，江蘇人.工程師，主要從事雷電科學(xué)與防護(hù)研究.

中圖分類號：P49文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

雷電對建筑物的危害，不僅可以直接摧毀建筑物，雷電接閃時產(chǎn)生的靜電感應(yīng)、通過周圍空間幅射強(qiáng)烈的電磁波，金屬物體受雷電感應(yīng)產(chǎn)生的高脈沖電壓引起的火花放電同樣也會威脅建筑物的安全.“易燃易爆場所”指炸藥、雷管、煙花爆竹等火工產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用和儲存的建筑物，電、火花會引起爆炸，造成巨大損失和人員傷亡，這類建筑劃為一類防雷建筑.為消除雷電引起的安全隱患，一類建筑物的防雷設(shè)計，顯得尤為重要.

1地網(wǎng)設(shè)計

地網(wǎng)在防雷設(shè)計中是不可缺少的，主要作用是為雷電接閃時產(chǎn)生的雷電流提供泄放通道.跟據(jù)防雷電設(shè)計規(guī)范要求，一類防雷建筑應(yīng)有2組接地網(wǎng)：防直擊雷地網(wǎng)、防閃電感應(yīng)地網(wǎng).防直擊雷地網(wǎng)要求沖擊接地電阻≤10Ω；防閃電感應(yīng)地網(wǎng)要求工頻接地電阻≤10Ω，在高土壤電阻率地區(qū)接地電阻值要求可適當(dāng)降低.按規(guī)范要求2組接地網(wǎng)之間距離應(yīng)在3 m以上.

使用較多的地網(wǎng)是由垂直接地體和水平接地體組成.為使用方便，防雷電感應(yīng)地網(wǎng)一般采用圍繞建筑物成環(huán)形地網(wǎng)，與建筑物形成的自然接地體多點連接，也可以與臨近建筑物的地網(wǎng)相連.由于防直擊雷地網(wǎng)的有效長度與土壤電阻率有關(guān)，一般單獨設(shè)置，在高土壤電阻率地區(qū)直擊雷地網(wǎng)使用接地模塊較方便.

2直擊雷的防護(hù)

一類建筑大都地處人煙稀少的山區(qū)、戈壁，周圍無高大建筑，容易遭受雷擊，一般選用接閃桿、線作直擊雷防護(hù).通常使用滾球法計算接閃桿、拉線塔的高度.一類防雷建筑滾球半徑取30m.

2.1接閃桿設(shè)計

接閃桿一般選用鐵塔，塔體兼作引下線，在其頂上安裝接閃器.適用于面積不大的建筑物，根據(jù)面積的大小采用單支、雙支或多支接閃桿.

2.1.1單支接閃桿高度及保護(hù)范圍

其中：hr為滾球半徑， h為接閃器的高度，hx為建筑物的高度，rx為接閃桿在hx高度上的保護(hù)半徑.

計算時首先確定鐵塔的位置，計算出塔桿到防護(hù)物的水平距離即保護(hù)半徑hx，將上述幾個參數(shù)代入公式，組成一個以接閃器的高度h為未知數(shù)的一元二次方程，解此方程得接閃器的高度h.

計算時應(yīng)注意：

(1)按防雷規(guī)范要求，接閃器離建筑物的空間、地下距離均應(yīng)在3 m以上，若考慮防雷電感應(yīng)地網(wǎng)等因素，塔基應(yīng)離建筑物在4.5m以上，對設(shè)有防火堤的庫房等建筑物，應(yīng)在防火堤上方.

(2)應(yīng)考慮整座建筑物都在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi).有的建筑物高度不一，雖離接閃器距離近但高度高的部分也應(yīng)在保護(hù)范圍內(nèi)，因此，需反復(fù)計算最終確定接閃器高度.

2.1.2多支接閃桿高度及保護(hù)范圍

多支接閃桿適用于面積較大的建筑物，使用較多的是兩支等高和不等高桿的計算方法.

(1)兩支等高接閃桿計算

組成h的一元二次方程，解此方程得接閃桿高度h.

(2)兩支不等高接閃桿計算

兩桿連線內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍在兩桿附近最大.分別以兩桿為圓心，求出的保護(hù)范圍為半徑作出的圓與最低點向兩圓作切線的切點形成的弧線構(gòu)成的范圍即為這兩桿的保護(hù)范圍.

兩支不等高接閃桿的計算一般用于多支等高接閃桿的設(shè)計計算中，當(dāng)接閃桿數(shù)量、高度確定后核實能否將被保護(hù)物保護(hù)，如保護(hù)不了，再采取增加接閃桿的方法.如核實3支桿時，在計算兩支桿的基礎(chǔ)上，計算某距離x的位置上假想桿的高度h1，由假想桿h1和另一接閃桿h2組成兩支不等高接閃桿，當(dāng)計算得出的hx大于實際的保護(hù)高度時，設(shè)計的接閃桿可得到有效保護(hù)，否則還應(yīng)采取增加接閃桿高度、改變接閃桿間距離、增加接閃桿等措施解決.

2.2接閃線的設(shè)計

面積大的特別是長的建筑物使用接閃桿不僅數(shù)量多、地網(wǎng)多、造價高、也不美觀，采用接閃線可彌補(bǔ)上述不足.常用的接閃線分單線和雙線，建筑物不是很寬時采用單線，較寬時使用雙線，也可采用多線.

2.2.1單線接閃線保護(hù)范圍的計算

當(dāng)接閃線高度h

其中：h是接閃線某點處的高度，hx是建筑物在某點的高度，b0是接閃線在該點處的保護(hù)寬度.

當(dāng)接閃線高度hr

根據(jù)建筑物需保護(hù)的寬度，在確定接閃線架設(shè)位置后利用上述公式即可計算需要的接閃線的高度.對于高度不等的建筑物在計算時應(yīng)考慮最高點處保護(hù)范圍的計算，同時還應(yīng)注意接閃線必須高出建筑物3m以上的距離.

需特別注意的是：在計算接閃線高度時必須考慮其弧垂度的影響，間距120m時弧垂2m，120-150m弧垂3m，150 m以上弧垂4-6m；塔間距越大，弧垂越大，塔桿承受的力矩越大，在設(shè)計塔體和塔基時還應(yīng)考慮其承受能力.

2.2.2雙線接閃線保護(hù)范圍的計算

當(dāng)兩接閃線間距D小于2hr時可利用下述方法計算，大于2hr利用單線方法計算.

3防閃電感應(yīng)采取的措施

3.1等電位連接

在建筑物四周設(shè)置防閃電感應(yīng)地網(wǎng)，與建筑物基礎(chǔ)形成的自然接地網(wǎng)多點相連接，建筑物內(nèi)的金屬門窗、大的金屬構(gòu)件、設(shè)備金屬外殼、防靜電接地、電源重復(fù)接地、進(jìn)入建筑物的各種金屬管道均與地網(wǎng)作等電位連接.

對于非鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或建筑物的屋面鋼筋沒與基礎(chǔ)鋼筋連接的建筑物必須采取防雷電感應(yīng)措施，具體方法是在建筑物頂上架設(shè)防感應(yīng)金屬網(wǎng)格，在建筑物四周設(shè)引下線，與防閃電感應(yīng)地網(wǎng)作等電位連接.

3.2安裝電涌保護(hù)器

建筑物內(nèi)設(shè)有通信、監(jiān)控等電子信息系統(tǒng)的設(shè)備時其電源、信號線一般采用帶有金屬屏蔽層的纜線或穿金屬管地下引入，除屏蔽層或穿線管應(yīng)作等電位連接外，為防電磁脈沖干擾進(jìn)入，其電源、信號線路根據(jù)需要，安裝電涌保護(hù)器.

參考文獻(xiàn)：

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[5] GB7450-87,電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則[S].

[責(zé)任編輯范藻]

Lightening Protection Design of Flammable and Combustible Place

ZHANG Shihai

(Weather Bureau of Tacheng District, Tacheng Xinjiang 834700, China)

Abstract:Lightening is a possible threat to flammable and combustible places. This paper introduces the design of lightening protection engineering of some building, especially focuses on the introduction to the lightening rod, the line design and calculation.

Key words:flammable and combustible place; lightening protecting; design