（石河子氣象局，石河子市，832000） 蒲云錦

棉花加工生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)堆放都是高危生產(chǎn)的場(chǎng)所，生產(chǎn)加工或儲(chǔ)存著的棉花都是屬于易燃物質(zhì)，一旦發(fā)生雷擊事故，將給安全帶來嚴(yán)重威脅，造成嚴(yán)重的社會(huì)影響，并帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。本文利用新疆石河子常規(guī)觀測(cè)資料、閃電定位儀監(jiān)測(cè)資料，有針對(duì)性地對(duì)142團(tuán)棉加廠進(jìn)行雷電防護(hù)綜合分析。

1 石河子雷暴及地閃特征分析

1.1 石河子雷暴日月變化特征

圖1 1976-2017年石河子雷暴日月變化特征

將石河子1976～2017年每個(gè)月的雷暴日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖1），石河子墾區(qū)41年來的雷暴集中在每年4～10月，全地區(qū)夏季6～8月雷暴日年平均為18天，占全年雷暴日的78%左右，而春季3～5月雷暴日年平均為3.5d，占了全年雷暴日的17%左右，11～2月基本上沒有雷暴日。雷暴日的月變化表現(xiàn)為明顯的單峰值，最多出現(xiàn)在7月份，8月份雷暴日僅次于7月，其接下來依次為6月，5月、9月、4月和10月。

1.2 石河子地閃日變化特征

將2007～2017年石河子地閃數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖2），石河子地區(qū)地閃時(shí)間大致可以分為2個(gè)時(shí)段,第一個(gè)時(shí)段是從13～01時(shí),這一時(shí)段是雷暴地閃最活躍的時(shí)間，第二個(gè)時(shí)段是02～12時(shí),這個(gè)時(shí)段是地閃最少的時(shí)間。地閃的時(shí)間分布基本呈二峰一谷變化，午后開始地閃逐漸加強(qiáng)，地閃峰值出現(xiàn)在14～18時(shí)，這主要由于午后強(qiáng)烈的太陽輻射，能量逐漸累積，局地對(duì)流加強(qiáng)，雷電活動(dòng)開始劇增，隨后逐漸減弱，在24時(shí)又達(dá)到一高峰，02～12時(shí)地閃很少或沒有。

圖2 石河子地閃日變化特征

1.3 石河子142團(tuán)地閃變化特征

圖3 石河子142團(tuán)地閃強(qiáng)度變化特征

以142團(tuán)棉加廠為圓心，以15km為統(tǒng)計(jì)半徑，142團(tuán)棉加廠所處區(qū)域15km范圍內(nèi)地閃數(shù)據(jù)（見圖3），142團(tuán)棉加廠地閃主要集中在5～50KA，10KA地閃數(shù)高達(dá)120個(gè)，對(duì)石河子142團(tuán)棉加廠雷電監(jiān)測(cè)定位網(wǎng)地閃數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表1），從表中可以看出：最大正閃雷電流強(qiáng)度為185.4KA，正閃雷電流平均強(qiáng)度為70.7KA，最大負(fù)閃雷電流強(qiáng)度為145.6KA，負(fù)閃雷電流平均強(qiáng)度為14.5KA，0～20KA雷電數(shù)量占全部雷電數(shù)量66%，20～50KA雷電數(shù)量占28%，50～100KA雷電數(shù)量占5%。

表1 142團(tuán)雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 防雷設(shè)計(jì)綜合分析

2.1 防直擊雷保護(hù)

（1）本工程為易燃物大量集中的露天堆場(chǎng)，根據(jù)規(guī)范的要求選取滾球半徑100m，保護(hù)半徑為R=41m。（被保護(hù)物按5m考慮）。地面保護(hù)半徑R=71m利用高桿燈、高架滾筒、鋼構(gòu)架廠房做為接閃器進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)。在棉花堆場(chǎng)，安裝30m高避雷針、高桿燈，然后用40×4熱鍍鋅扁鋼在避雷針兩邊做15m接地，獨(dú)立避雷針及高桿燈的接地與建（構(gòu)）筑物及設(shè)備、電氣的接地應(yīng)分開，地中的距離應(yīng)大于5m，接地電阻不大于10Ω。通過石河子41年的雷暴路徑觀測(cè)，大部分雷暴都是從西北和西南兩個(gè)方向通過，避雷針主要裝設(shè)在西北和西南兩個(gè)方向首先對(duì)發(fā)生的雷電進(jìn)行攔截。在不影響棉包及籽棉堆放的情況下，利用鋼構(gòu)廠房、送花滾筒、外天鉸、高桿燈、通信鐵塔等組成防直擊雷的聯(lián)合保護(hù)。在不影響棉包及籽棉堆放的情況下也可用折線法演算保護(hù)半徑兩針之間最大距離不能超過120m。

（2）高架滾筒、軋花車間的鋼構(gòu)架及設(shè)備、電氣應(yīng)做聯(lián)合接地，構(gòu)架應(yīng)與基礎(chǔ)鋼筋相連，所有連接部分均采用焊接，焊接處涂防腐漆，接地電阻不大于4Ω，如達(dá)不到要求應(yīng)做人工接地。堆場(chǎng)上的全部金屬設(shè)備均做等電位聯(lián)結(jié)。

（3）金屬屋面的建筑物應(yīng)利用其金屬屋面作為接閃器，并應(yīng)滿足下列要求：金屬板之間采用搭接時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm；金屬板下面無易燃物品時(shí)，其厚度不應(yīng)小于0.5mm；金屬板下面有易燃物品時(shí)，其厚度、鐵板不應(yīng)小于4mm，銅板不應(yīng)小于5mm，鋁板不應(yīng)小于7mm；金屬板無絕緣被覆層（薄的油漆保護(hù)層或0.5mm厚瀝青層或1mm厚聚氯乙烯層均不屬于絕緣被覆層）。

2.2 接地系統(tǒng)

電氣設(shè)備的接地裝置與防止直接雷擊的獨(dú)立避雷針的接地裝置應(yīng)分開設(shè)置，與裝設(shè)在建筑物上防止直接雷擊的避雷針的接地裝置可合并設(shè)置；與防雷電感應(yīng)的接地裝置亦可合并設(shè)置。接地電阻值應(yīng)取其中最低值。

2.3 電氣線路的設(shè)計(jì)

在棉加廠火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)，可采用非鎧裝電纜或鋼管配線明敷設(shè)。在火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境2l區(qū)或23區(qū)內(nèi)，可采用硬塑料管配線。電動(dòng)超重機(jī)可采用滑觸線供電，但在滑觸線下方不應(yīng)堆置可燃物質(zhì)。當(dāng)遠(yuǎn)離可燃物質(zhì)時(shí)，可采用絕緣導(dǎo)線在針式或鼓形瓷絕緣子上敷設(shè)。電力、照明線路的絕緣導(dǎo)線和電纜的額定電壓，不應(yīng)低于線路的額定電壓，且不低于500V。當(dāng)采用鋁芯絕緣導(dǎo)線和電纜時(shí)，應(yīng)有可靠的連接和封端，電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)可靠接地。在火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境21區(qū)或22區(qū)內(nèi)，電動(dòng)起重機(jī)不應(yīng)采用滑觸線供電；母線宜裝設(shè)保護(hù)罩，當(dāng)采用金屬網(wǎng)保護(hù)罩時(shí)，應(yīng)采用IP2X結(jié)構(gòu)；母線應(yīng)有IP5X結(jié)構(gòu)的外罩；移動(dòng)式和攜帶式電氣設(shè)備的線路，應(yīng)采用移動(dòng)電纜或橡套軟線，10kV及以下架空線路嚴(yán)禁跨越火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域，電氣設(shè)備的金屬外殼均應(yīng)可靠接地。

2.4 其他設(shè)計(jì)

根據(jù)地閃資料的分析，石河子地區(qū)整體雷電流強(qiáng)度較高，平均在70kA以上，最高可達(dá)到100kA甚至120kA。一旦發(fā)生雷擊地閃，造成損害的概率大。建（構(gòu)）筑物及設(shè)備設(shè)施的防雷等級(jí)（用電線路安裝SPD按C級(jí)考慮）。通過演算E=0.99≥0.98h，按GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》∶建筑物電子系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范規(guī)定為C級(jí)防護(hù)，宜在低壓系統(tǒng)安裝2級(jí)或以上的SPD進(jìn)行防護(hù)。R0滿足條件,通過對(duì)R1計(jì)算，分配端應(yīng)安裝（LPL2級(jí)）電涌保護(hù)器，用戶端安裝（LPL2級(jí)）電涌保護(hù)器其 PSPD，才能滿足 RT＜10-5的條件。按照GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，142團(tuán)棉加廠大部分建（構(gòu)）筑物、露天生產(chǎn)裝置、其它輔助設(shè)施和建（構(gòu)）筑物為第三類防雷建筑物，其它不重要的建（構(gòu)）筑物可不做防雷。

3 防雷安全管理

（1）防雷裝置投入使用后，應(yīng)建立管理制度。對(duì)防雷裝置的設(shè)計(jì)、安裝、隱蔽工程圖紙資料、年檢測(cè)試記錄等，應(yīng)及時(shí)歸檔，妥善保管。

（2）依據(jù)142團(tuán)棉加廠的一些特征有重點(diǎn)的開展雷電防護(hù)工作，5～8月應(yīng)作為全年的主要雷電防護(hù)期，7月的防雷工作更是重中之重，特別是中午14時(shí)后強(qiáng)對(duì)流天氣易發(fā)時(shí)段。

（3）與當(dāng)?shù)胤览诇p災(zāi)機(jī)構(gòu)密切配合，加強(qiáng)相關(guān)員工的防雷安全知識(shí)培訓(xùn)，提高員工防雷減災(zāi)意識(shí)，并建立雷擊事故處理應(yīng)急預(yù)案。

（4）防雷裝置周期性維護(hù)的周期為一年（易燃易爆場(chǎng)所的維護(hù)周期為半年），應(yīng)在每年的雷雨季節(jié)前進(jìn)行一次全面檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)進(jìn)行整改和復(fù)驗(yàn)。

4 結(jié)束語

棉加廠防雷至關(guān)重要，在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)棉加廠容易遭受雷擊的設(shè)施進(jìn)行了解，對(duì)其易受雷擊的原因和途徑進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐睦纂姳O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面細(xì)致的設(shè)計(jì)；在使用期間，防雷裝置要做好管理和維護(hù)工作，才能保證棉加廠的安全運(yùn)行，將雷電對(duì)棉加廠的損失降到最低。