飛機庫防雷接地系統安全性分析及技術改造

羅　瑋

(1.湖南大學設計研究院有限公司，湖南 長沙　410082；　2.湖南大學現代工程訓練中心，湖南 長沙　410082)

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飛機庫防雷接地系統安全性分析及技術改造

羅瑋1，2

(1.湖南大學設計研究院有限公司，湖南 長沙410082；2.湖南大學現代工程訓練中心，湖南 長沙410082)

摘要：從避雷帶和引下線布置、人工接地網設計、等電位聯結等方面，介紹了某航空公司飛機庫防雷接地系統的改造技術，并通過計算，分析了改造后防雷接地系統的安全性，結果表明改造后的防雷接地系統消除了飛機庫可能遭遇雷擊的安全隱患。

關鍵詞：飛機庫，防雷接地系統，接地網，避雷帶

在現代防雷科技發展中，頻頻遭到雷害的是航天部門，它是尖端科技最集中的部門并且雷害的損失嚴重。而以大規模現代化研究為基礎，研究人員提出的一整套綜合的防雷工程技術措施，基本上可以達到航天飛行和發射場的避雷安全。目前，除了航天部門以外，我國其他各行各業對雷電的認識多數還停留在20世紀50年代～60年代以前的狀態環節。同樣，作為民航飛機場內附屬的建筑物如機庫的防雷往往也被忽視了。所謂機庫，就是對飛機進行維護檢修的建筑物。

1某航空公司飛機庫防雷接地系統技術改造實例

該機庫位于長沙市黃花機場機坪內，為1層框架結構，屋頂為網架結構，該建筑建于1990年，建筑面積約3 775 m2。該機庫建筑總長度為65.31 m，總寬度為57.16 m，建筑總高度為25.365 m。

通過對現場的勘查，同時比對原有的部分建筑物設計施工圖，針對機庫的防雷工程設施以及存在的問題進行了分析，并對該機庫的防雷接地工程進行了綜合技術改造和加固。

2接閃帶、引下線的改造設計

2.1避雷帶和引下線的布置

該機庫是80年代末期建筑，在2008年1月期間，更由于遭受特大冰雪自然災害,防雷接地系統本身已不能達到目前規范要求。機庫存在的問題主要表現在：屋頂的接閃帶由于冰雪的影響已經滑移，遭到嚴重破壞；建筑物內沒有形成完整的接地網。另外，在航空技術監管部門的檢測中發現，機庫共用接地電阻值超過4 Ω，遠遠大于規范要求的1 Ω，因此也下達了整改通知。

該工程按第二類防雷建筑物外部防雷措施設防，將原有破損的接閃帶進行拆除，采用在整個屋面敷設不大于10 m×10 m或12 m×8 m的接閃網格，同時增設明敷引下線。其具體改造方法如下:

1)接閃帶材料選用φ12鍍鋅圓鋼，每隔1 m～1.5 m設置1個支撐點，支撐點高150 mm，用素水泥固定。拐彎半徑為圓鋼直徑的10倍，120 mm。搭接長度為100 mm。

2)引下線沿機庫屋頂四周均勻對稱布置，不少于2根，材料為φ10熱鍍鋅圓鋼，其間距沿周長計算不大于18 m。由于該工程屬于改造項目，原建筑是否利用建筑物四周原有的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線已無從考證，因此，按周長18 m間距要求沿外墻增設明敷引下線，且在各引下線距地面0.3 m～1.8 m之間裝設斷接卡,并作測試點。

3)在每根引下線上距地面不低于0.3 m處設接地體連接板和斷接卡，斷接卡的上端與連接板或鋼柱焊接，連接板處設置有明顯標志。

4)在易受機械損壞和防人身接觸的地方，地面上1.7 m至地面下0.3 m的一段接地線采取暗敷或鍍鋅角鋼、改性塑料管或橡膠管等保護設施。

5)防雷裝置采用焊接，焊接長度滿足圓鋼雙面焊6d，扁鋼2b；每根引下線的沖擊接地電阻不大于10 Ω。

2.2人工接地網設計與接地電阻計算

由于該工程是改建項目且年代比較久遠，其地基結構采用何種方式又不明確，接地網無法像新建工程那樣利用結構基礎內鋼筋網作自然接地體，只能采取在建筑物附近敷設人工接地體的方式。另外，在進行防雷接地改造時，建設方也將在機庫南面共墻新建一處耳房以滿足辦公場所的需求。因此，決定將人工接地網在共用耳房地基結構基礎上進行設計，實現新地網與原機庫地網的可靠連通。

接地網的設計如下：通常，接地電阻是防雷、防靜電接地裝置，以及電力線路、電力設備、通訊設施等正常運行和安全防護的重要指標，也是驗證接地網系統是否合格主要以接地電阻值為衡量標準。人工接地體的方式有多種可以選擇，如何選擇最佳方式，這就需要對接地電阻進行計算。耳房地處位置的土壤電阻率較高，約為1 000 Ω·m。

接地型式為TN-S系統。接地網為混合接地型，要求共用接地電阻不大于1 Ω。

接地電阻計算方法如下：

1)使用50×50×2000熱鍍鋅角鋼做垂直接地體，其工頻接地電阻計算公式如下：

其中，ρ為土壤電阻率，取1 000 Ω·m；L為垂直接地體長度，取2 m；d為接地體直徑(角鋼為邊寬)，取0.05 m。

計算結果：單個垂直接地體接地電阻：Rc=418 Ω，按垂直接地體間隔距離為5 m計算，需設置61根，則Rc=418/61=6.85 Ω。

2)使用4×40的熱鍍鋅扁鋼做水平接地體，其工頻接地電阻計算公式為：

計算結果：Rs=14.5 Ω。

3)使用接地模塊做接地體，其工頻接地電阻計算公式如下：

其中，ρ為土壤電阻率，取1 000 Ω·m；a，b分別為模塊的長和寬，取a=0.2 m，b=0.8 m；M0為模塊的調整系數，取0.5。

計算結果：Rm=85 Ω，按間隔距離為5 m，使用74個模塊作為接地體時計算，Rm=85/74=1.15 Ω。

4)結論。接地網的接地體由水平接地體、垂直接地體構成。使用50×50×2 000熱鍍鋅角鋼做垂直接地體，同時增加使用接地模塊時，由水平接地體、垂直接地體、接地模塊構成的整個地網的工頻接地電阻：

經計算,R=0.922 Ω<1 Ω,地網符合要求。

以上所有計算結果都是在土壤電阻率ρ=1 000 Ω·m時得出,土壤電阻率會因天氣、土壤中所含的水分及土壤成分的變化而增加，隨著氣候等條件的變化，接地電阻很可能會大于1 Ω。

為此，采取使用降阻劑來有效降低地網的接地電阻，使其可靠的達到1 Ω以下。用長效降阻劑包裹水平接地體，水平接地體用量為15 kg/m,可使其接地電阻達到一個較低的水平。

水平接地體:

Rp=Rs×K。

其中，K為降阻劑的降阻系數，取K=0.6。

計算結果：Rs=8.7 Ω。

經計算,R=0.88 Ω<1 Ω,地網符合要求。

水平接地體的接地溝尺寸如圖1所示。

5)人工接地網的制作方法如下。

在新建耳房64.7地×20 m的地基范圍內新建地網,地網為環形，每隔約20 m與耳房的主鋼筋連接一次，連接材料為40×4的熱鍍鋅扁鋼。地網還需與機庫原有的地網連接，間距為10 m，不少于兩處。

a.在耳房的地基范圍內挖“#”形地溝，深1 m；垂直接地體直

接打入地溝內，其間距不小于其長度的2倍并均勻布置；垂直接地體坑內、水平接地體溝內用低電阻率土壤回填并分層夯實。

b.在溝內敷設垂直接地體的水平接地體，垂直接地體間距6 m，水平接地體埋深1 m。垂直接地體與水平接地體采用焊接的方式連接。

c.在溝內埋設高效接地模塊，埋深1 m，與水平接地體焊接；所有焊接處需做防銹處理。

d.埋于土壤中的人工垂直接地體采用鍍鋅角鋼，規格為50×50×5×2 000；埋于土壤中的人工水平接地體宜采用鍍鋅扁鋼，規格為40×4 mm；人工接地體在土壤中的埋設深度不小于0.7 m；埋在土壤中的接地裝置，其連接應采用焊接，并在焊接處作防腐處理。

e.長效降阻劑包括水平接地體和垂直接地體，水平接地體用量為15 kg/m，垂直接地體用量為25 kg/m，以達到降低地網接地電阻的目的。

6)新地網與原機庫地網每隔10 m左右連接一次，材料為40×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。

2.3等電位聯結

機庫內北面放置有低壓配電柜、飛機檢修所用的儀表設備以及時常需要停放檢修的飛機，而新建耳房主要以辦公功能為主。為保證機庫內部不產生反擊和危險的接觸電壓、跨步電壓，使整個建筑物的地面、各金屬管線、墻板、用電設備等同處于一個電位，采用總等電位聯結，弱電接地共用防雷接地裝置，重要設備處均作局部等電位聯結。在機庫適當位置設置了三處與防雷裝置相連的等電位聯結箱，和一處總等電位聯結端子箱，將埋地敷設的40×4 mm鍍鋅扁鋼作室內等電位連接線。另外，外墻金屬爬梯、室內屋面鋼架結構和所有正常不帶電的金屬設備及管道均應與接地線連接，進入室內管道在進戶時均應與接地裝置連接。

3結語

綜合以上對原有防雷接地系統的技術改造后，消除了老建筑可能遭雷擊的安全隱患，同時也較全面地完善了內部防雷系統，其接地網的共用接地電阻的測試值符合不大于1 Ω的規范要求；另外，能有效地保護機庫內維修工作人員的人身安全，對建筑物內的設備及檢修飛機同樣起到重要的保護作用。

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The safety analysis and technical transformation of hangar lightning protection grounding system

Luo Wei1,2

(1.DesignandResearchInstituteLimitedCompany,HunanUniversity,Changsha410082,China;2.TheModernEngineeringTrainingCenter,HunanUniversity,Changsha410082,China)

Key words:hangar, lightning protection grounding system, grounding network, lightning protection zone

Abstract:From the lightning protection zone and down lead decoration, artificial grounding network design, equipotential connection and other aspects, this paper introduced the reform technology of a certain airlines hangar lightning protection grounding system, and through the calculation, analyzed the safety after transforming the lightning protection grounding system, the results showed that lightning protection grounding system after transforming eliminated the safe hidden troubles of hangar could encounter the lightning storm.

文章編號：1009-6825(2016)14-0113-02

收稿日期：2016-03-05

作者簡介：羅瑋(1978- )，女，碩士，工程師

中圖分類號：TU895

文獻標識碼：A