淺談水泥廠的防雷接地問題

張佳嶺 萬朋

1唐山百川智能機器有限公司（063020）2河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

淺談水泥廠的防雷接地問題

張佳嶺1萬朋2

1唐山百川智能機器有限公司（063020）2河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

隨著水泥工藝以及自動化技術的發展，大量的自動化儀表和智能計算機控制系統被廣泛應用,并且對防雷接地設計和施工也越來越重要。本人參與了多個水泥項目的防雷接地施工，感觸很多，以下為在水泥項目防雷接地設計和施工上的一些體會，與各位同行交流共勉。

建筑物；水泥工藝；防雷

1 建筑物內部和外部雷電防護系統

對于建筑物的雷電防護系統，按照范圍分為外部和內部兩種雷電防護系統，兩種防雷系統所起的作用以及針對的對象各不相同，其中外部防雷系統主要是用來保護建筑物本體免遭受側擊雷和直擊雷的破壞，主要包括接閃器、引下導線、接地裝置和屏蔽裝置。而內部防雷系統在主要是用來防止雷電感應和防雷電波的沖擊和侵入，對工廠配電系統以及控制系統進行有效地保護,特別是對接觸電壓、跨步電壓等二次防雷脈沖波起到了過濾和屏蔽的作用，其安裝主要包括等電位連接、電涌保護器設備和屏蔽裝置等。

在水泥廠設計防雷接地系統時，多數設計者都會按照相關的IEC和GB規范進行設計，特別是對于一些國外客戶的項目，他們對等電位連接要求非常嚴格，要求盡可能地將所有能夠連接的金屬結構和物體連接到接地系統中，確保工廠在建設和運營階段的安全性。等電位的連接在實施過程中相對比較容易，設計并不復雜，設計只需要在保證接地電阻計算值滿足規范的前提下，采用銅線、鍍鋅扁鋼或電纜等材料將金屬結構、管道、設備以及混凝土主線內部鋼筋連接起來，從而實現等電位連接功能。特別是針對水泥廠內的高多層廠房、圓形及矩形堆場、鋼桁架以及其他一些小型鋼筋混凝土結構等，這些建筑物一般均為鋼筋混凝土澆筑基礎、金屬構架結構，其內部結構主要是有鋼筋捆綁和金屬構件焊接等方式連接在一起，因此只需要把這些建筑物內部的鋼筋織網和金屬構件等與建筑物的金屬結構、金屬桁架、電纜屏蔽線、接地裝置、防雷接地線等進行可靠有效聯系,從而實現整個建筑物、多個建筑物、整個工廠等點位連接，使建筑物內部鋼筋結構與各種金屬結構和設備形成等電位體，并形成良好的導電性能，對工廠內各種配電系統、自動化系統以及自動化儀表形成強有力的免雷電沖擊保護。

2 接地系統的統一性

在現行的IEC規范和國內GB標準要求下，建筑物的接地應按均壓等電位原則設計統一的接地系統，但是由于受傳統設備思維和理念的影響，為避免動力接地、自動化系統接地以及儀表接地彼此之間形成的干擾，部分設計人員仍然在設計時考慮獨立接地，甚至這一理念在施工過程中客戶、監理以及安裝人員也都認為各級接地系統應獨立分開，各自保護。同時作為自動化系統的生產商，為了讓其自身設備能夠正常運行，也要求動力接地與自動化系統接地獨立分開。但是眾所周知，隨著水泥工藝的發展以及現代化控制理念的推行，水泥廠內的各種金屬和非金屬建筑物遍布廠內的每個角落，形成了空中、地面、地下三級錯綜交錯的布局，彼此之間存在直接或間接的聯系。因此在這種情況下，保持獨立的接地系統是極其困難的，進而采用這種不能真正獨立的“獨立接地”系統是非常危險的，因為在遭受直接雷擊時，雷電流將沿建筑物防雷系統中各引下線和接地體入地,在此過程中，雷電流將在防雷系統中產生暫態高電壓，如果引下線與周圍設備絕緣距離不夠且設備與避雷系統不供地，將在兩者之間出現很高的電壓，并會發生防電擊穿，導致設備嚴重損壞，甚至危及到人身安全。特別是對于自動化控制系統，采用獨立接地被雷擊沖擊并破壞的概率遠高于統一接地。因此統一接地系統是動力接地系統、自動化接地系統以及儀表接地系統聯合統一的最佳選擇。接地系統可充分利用建筑物的混凝土基礎接地網作為強電、弱電及防雷的共同接地裝置，當接地電阻達不到要求時，可考慮增加人工接地體。

3 防雷裝置的安裝

水泥廠的防雷系統應選擇利用建筑物頂最高金屬物和金屬欄桿作為接閃器，充分合理利用混凝土內主鋼筋做引下線,利用基礎內鋼筋做接地體，從而形成基本的接地連接系統，但是在設計和安裝過程中，需要注意以下幾個問題：

1）防雷裝置的安裝順序應該是自下而上，先安裝接地體，其次安裝引下線，最后安裝接閃器。特別是對于混凝土圓庫、筒倉類建筑物，受其內部結構的限制，應當自上而下敷設專門的避雷引下線。因為在圓庫、筒倉施工過程中，錯綜復雜交錯的鋼筋結構，在混凝土分層澆筑后，無法找到原已施焊的鋼筋繼續施焊。未施焊的鋼筋在混凝土振搗過程中受沖擊力作用非常容易產生錯位，無法形成良好的連接，進而不能確保導電性能。

2）現在的高層建筑多為鋼筋混泥土結構,因此，可以利用柱內的鋼筋作為引下線，形成一個法拉第籠，從而對建筑物進行有效的防護。也可以采用4 mm×40 mm的鍍鋅扁鋼作為引下線。同時作引下線的柱內主筋也必須自下而上可靠焊接，并與屋面做為接閃器的金屬屋面、欄桿、平臺等金屬物做牢固的焊接，形成可靠的電氣防雷接地。

3）切記對引下線駁接處用綁扎方式進行連接，必須采用焊接的方式，消除安全隱患。因為對于南方多雨潮濕的地方，由于混凝土內鋼筋的銹蝕或水泥澆注時的震動，鋼筋的綁扎有時會出現松動或脫口，從而造成不良接觸，進而不能使各部分的鋼筋連接成一個有效的防雷電氣回路；另外，受駁接處的綁扎影響，其各處的接觸電阻各不相同，從而在發生雷電時，各處出現不同的雷擊電流，影響雷擊電流的平衡。

4 總結

綜上所述，水泥廠的防雷接地是統一的，其設計是復雜的。在實施時，需要進行統一規劃，統一協調。按照國內及國外規范進行設計，確保正確的施工和系統的穩定，滿足工廠運營的安全需要。

[1]GB 50057-2010,建筑物防雷設計規范[S].

[2]IEC62305,雷電防護總則[S].