棉花加工廠雷電防護設計

王媛媛 趙勇軍 劉慧霞 郭彬

(1.新疆巴州氣象局,新疆庫爾勒 841000;2.新疆和碩縣氣象局,新疆和碩 841200)

棉花加工廠雷電防護設計

王媛媛1趙勇軍1劉慧霞1郭彬2

(1.新疆巴州氣象局,新疆庫爾勒 841000;2.新疆和碩縣氣象局,新疆和碩 841200)

棉花加工廠為新疆巴州地區的一項特色企業,防雷安全作為其安全生產的一項重要組成應引起足夠重視。本文簡要分析了巴州地區雷電活動狀況,從棉花加工廠的各功能區域出發,因地制宜地設計了當地棉花加工廠的綜合防雷設施,并對已投入使用企業的防雷安全提出注意事項。

棉花加工廠 防雷 接閃 接地裝置 設計

1 棉花加工廠防雷的重要性

巴州是中國優質棉花重要產區之一，已形成了25萬噸棉花生產能力。新疆巴州地區屬典型大陸性氣候，四季分明，晝夜溫差大，光照充足，風沙較多，其獨特的氣候條件非常適宜棉花的生長。受到運輸等條件的影響，部分采摘好的棉花需在本地儲存或加工，最近，新建或改建的棉花加工廠層出不窮。棉花加工廠大多由棉檢室、紡紗車間、辦公室、露天堆場等構成，棉花屬于易燃物質，露天堆場均建設在地勢空曠平坦的位置，遭受雷擊概率較大，曾在1996年巴州境內自治區棉麻公司南疆分公司棉花露天堆場棉花包遭雷擊引起火災，一夜之間損失上千萬元。做好棉花加工廠的綜合防雷對人員生命安全、設備正常運轉、廠區內物資安全起到不容忽視的作用。

2 巴州雷電活動狀況

巴州閃電統計結果顯示閃電的發生主要集中在6-9月份，落雷處多分布在巴州北部地區，巴州閃電監測資料顯示雷電流幅值大多在4-76KA之間，最大值達到234KA。雷電活動的強度是因地而異的，某一地區的雷電活動強度，通常用年平均雷電日這一數字來表示[1]。新疆巴州下轄八縣一市，共建有12個氣象觀測站，目前雷暴日資料以人工觀測為主，12個氣象觀測站雷暴日數如表1所示：

3 雷電防護措施

3.1 棉檢室、紡紗車間及辦公樓等的防雷及接地

(1)計算每個建筑單體的預計雷擊次數，并根據建筑物的重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果[2]，劃分建筑物的防雷類別。我州現有的棉花加工廠建筑單體大多滿足三類防雷，按三類防雷設防雷裝置。(2)屋頂采用熱鍍鋅圓鋼做接閃帶，屋面若為金屬屋面，且厚度大于4mm，可利用屋面板作為接閃器，所有凸出屋面的金屬物均與接閃帶或屋面可靠焊接。(3)可利用門式鋼架柱作為防雷引下線，引下線上與接閃帶連接，下與接地裝置可靠連接，并保證上下貫通，防雷接地與保護接地工作共用一套接地裝置。(4)在建筑物基礎內敷設40*4熱鍍鋅扁鋼與結構柱內兩根以上主筋(＞Φ16)可靠連接作為接地裝置，要求接地裝置的接地電阻值不大于4歐姆，若實測達不到此值，應增加室外接地極。接地體的連接應采用焊接，并宜采用放熱焊接(熱劑焊)。采用通用的焊接方法時，應在焊接處做防腐處理[3]。(5)在總配電箱處設總等電位聯結箱，凡正常情況下不帶電的用電設備金屬外殼、金屬管道、鎧裝電纜外皮，給排水及暖氣管等均應作總等電位連接，并與接地體可靠聯結。

圖1 露天堆場的接閃桿保護范圍

3.2 露天堆場的防雷與接地

(1)巴州范圍內棉花加工廠露天堆場分為很多個棉花垛區，大多為平行布設，棉垛長寬均為幾十米，每個垛高要求不超過6米，垛與垛之間相隔一定距離或由消防通道隔開。在露天堆場設獨立接閃桿作為接閃器，接閃桿的高度通過滾球法計算，滾球半徑取值為100米。確保每個棉垛都處于接閃桿的范圍之內，典型的接閃桿保護范圍如圖1所示：

為了最少占用棉垛面積，接閃桿應位于每個棉花堆垛的垛角或邊緣中心處，同時應避開消防設施，且不能設置在消防通道上。獨立接閃桿及其接地裝置與道路或建筑物的出入口的距離應大于3m，當小于3m時，應采取均壓措施或鋪設卵石或瀝青地面[4]。(2)獨立接閃桿設獨立接地網，水平和垂直接地極埋深大于1米，其接地電阻要求不大于10歐，如實測阻值不符，則需增加接地極數量直至達標為止。在土壤電阻率高的地方所有開挖的溝槽(坑)放入接地極后均用降阻劑覆蓋然后用黃土覆蓋回填，禁用石塊、磚頭及挖出的巖石等。回填完后將土灑水澆濕、濕透，使接地極與土壤充分接觸以增加效果。

3.3 電力及信號線路的防雷

在電源線路進入建筑物的入口處、防雷區的界面和靠近被保護設備等處設置浪涌保護器，各級浪涌保護器連接導線應短直，其長度不宜超過0.5米，并固定牢靠[5]。在通信系統、網絡系統、有線電視系統、監控系統、火災報警系統等處設置適配的浪涌保護器。

表1 新疆巴州地區雷暴日30年(1981-2010年)觀測統計

4 結語

本文分析了新疆巴州地區雷暴活動狀況及特征，并提出了巴州地區棉花加工廠的綜合設計方案及要點，對棉花加工廠的防雷設計及施工有一定的指導作用。在已投入使用的企業，還需注意以下幾點：

(1)目前市面上銷售的浪涌保護器良莠不齊，廠區使用的所有電源、信號浪涌保護器必須選用合格產品，避免因雷擊線路引起不必要的損失。(2)部分棉花加工企業建廠已久，其露天堆場接閃桿數量明顯不足，應重新設計安裝獨立接閃桿以滿足規范要求，將風險降到最低。(3)垛區應嚴格按照要求堆放棉垛，不得超出規定高度，務必使所有棉垛均處于接閃桿的保護范圍之內。(4)廠區安裝的所有防雷設施，應做好日常的維護及固定的年檢，確保防雷裝置安全有效。

[1]梅衛群,江燕如.建筑物防雷工程與設計[M].氣象出版社,2004.

[2]林維勇 等.GB50057-2010 建筑物防雷設計規范[S].中國計劃出版社,2010.

[3]胡斌,曹國祥 等.建筑物防雷工程施工與質量驗收規范 GB50601-2010..

[4]肖穩安.雷電和防護及防雷工程管理[M].氣象出版社,2009.

[5]GB50343-2012建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].中國建筑工業出版社,2012.