石河子132團棉花加工廠防雷分析

（新疆石河子氣象局，石河子市，832000） 韓春光 蒲云錦

雷電災害是一種嚴重的自然災害，它威脅人身安全和財產安全，危害公共服務。雷擊災害已被聯合國確定為十大自然災害之一。隨著近幾年棉花生產新裝置和自動化設備的大量使用，棉花生產裝置自動化水平越來越高，棉花加工生產、儲運堆放都是高危連續生產的場所；生產或儲存著的棉花都是屬于易燃物質，一旦發生雷擊事故，將給安全帶來嚴重威脅，造成嚴重的社會影響，并帶來重大的經濟損失。本文本著雷電防護要“整體規劃，綜合治理，優化設計，精心施工，多重保護，定期維護”為基本原則，從安全、高效以及經濟合理性等方面出發，綜合分析了石河子132團棉加廠雷電防護措施，以及如何選擇適當的防護措施，進而實施合理的雷電防護。

石河子132團位于天山北麓，準噶爾盆地南緣，在新疆維吾爾自治區沙灣縣境內。雷電活動空間分布不均勻，雷電活動主要出現在墾區西南、西北地區，這主要與地勢自南向北呈階梯狀逐級下降、西北地勢低洼的特殊地形地貌和地理位置有關，近幾年氣象統計資料表明，該區域的年雷暴日數呈上升的趨勢。

1 石河子雷暴特征分析

1.1 石河子雷暴月變化特征

將石河子1979～2011年每個月的雷暴日數進行統計（圖1），石河子雷暴基本上從3 月開始到10 月結束，6～8月雷暴日數最多，能達到13d左右，11～2月非常雷暴日少。

圖1 1979～2011年石河子雷暴月變化特征

1.2 石河子地閃日變化特征

圖2 石河子地閃日變化特征

由圖2 我們明顯可以看到，石河子地區雷暴日的閃落時間大致可以分為2 個時段，第一個時段是從13～01時，這一時段是雷暴日中最活躍的時間，第二個時段是02～12 時，這個時段年是落雷最少的時間。雷電活動的時間分布基本呈二峰一谷變化，午后開始雷電活動逐漸加強，峰值出現在14-18時，這主要由于午后強烈的太陽輻射，能量逐漸累積，局地對流加強，雷電活動開始劇增，隨后逐漸減弱，在00時又達到一高峰，02～12時雷電活動很少或沒有。

1.3 石河子132團地閃變化特征

132 團棉花加工廠（緯度：44°21′24″N，經度：86°03′42″E），以該點為圓心，以15km為統計半徑，132 團棉花加工廠所處區域15km 范圍內2011 年雷電數據（見圖3），132團棉花加工廠地閃數量主要集中在5～50KA，10KA地閃數高達120個，對石河子雷電監測定位網地閃數據進行統計（見表1），從表中可以看出：最大地閃雷電流強度為181.7KA，正閃雷電流平均強度為75.34KA，負閃雷電流平均強度為17.33KA，0～20KA雷電流占67.4%，20～50KA雷電流占27.3%，50～100KA雷電流占4.2%。

圖3 石河子132團地閃變化特征

表1 石河子132團雷電監測網數據統計

2 防雷設計

2.1 本工程為易燃物大量集中的露天堆場，根據規范的要求選取滾球半徑，在棉花堆場，安裝兩根30米高避雷針（圖4）、一個高桿燈（加避雷針），每個避雷針計算保護范圍，其中大圈表示在地面的保護范圍，小圈表示離地面5m 高的保護范圍（現場調查，棉花堆場堆棉花最高不超過5m），用40×4熱鍍鋅扁鋼在避雷針兩邊做15m接地，獨立避雷針及高桿燈的接地與建筑（構）物及設備、電氣的接地分開，地中的距離應大于5m，接地電阻不大于10歐姆。

圖4 石河子132團棉加廠避雷針平面圖

通過石河子30年的雷暴路徑觀測，大部分雷暴都是從西北和西南兩個方向通過，避雷針主要裝設在西北和西南兩個方向首先對發生的雷電進行攔截。

2.2 高架滾筒、軋花車間的鋼構架及設備、電氣應做聯合接地，構架應與基礎鋼筋相連，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4歐姆。如達不到要求應做人工接地。堆場上的金屬設備均做等電位聯結。

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

2.4 接地系統：電氣設備的接地裝置與防止直接雷擊的獨立避雷針的接地裝置應分開設置，與裝設在建筑物上防止直接雷擊的避雷針的接地裝置可合并設置；與防雷電感應的接地裝置亦可合并設置。接地電阻值應取其中最低值，接地干線應有不少于兩處與接地體連接。

2.5 在火災危險環境內，可采用非鎧裝電纜或鋼管配線明敷設。在火災危險環境2l區或23區內，可采用硬塑料管配線。在火災危險環境23區內，當遠離可燃物質時，可采用絕緣導線在針式或鼓形瓷絕緣子上敷設。在火災危險環境內，電力、照明線路的絕緣導線和電纜的額定電壓，不應低于線路的額定電壓，且不低于500V。當采用鋁芯絕緣導線和電纜時，應有可靠的連接和封端，電氣設備的金屬外殼應可靠接地。在火災危險環境21 區或22 區內，電動起重機不應采用滑觸線供電；在火災危險環境23區內，電動超重機可采用滑觸線供電，但在滑觸線下方不應堆置可燃物質。移動式和攜帶式電氣設備的線路，應采用移動電纜或橡套軟線，10kV 及以下架空線路嚴禁跨越火災危險區域。

3 防雷裝置管理與維護

3.1 管理

（1）防雷裝置投入使用后，應建立管理制度。對防雷裝置的設計、安裝、隱蔽工程圖紙資料、年檢測試記錄等，應及時歸檔，妥善保管。

（2）防雷產品（尤其是SPD）的供應企業應提供產品質量保證承諾和服務承諾。

（3）依據132 團棉花加工廠的一些特征有重點的開展雷電防護工作，5～8月應作為全年的主要防護期，7月的防雷工作更是重中之重，特別是中午14時后強對流天氣易發時段。雷災發生后，應及時報告當地防雷減災機構，配合其調查原因和雷災損失，并會同設計、施工、維護等單位提出改進措施，并按規定填寫雷災報表。

（4）綜合防雷設施投入使用后，因防雷裝置維護或管理不當造成的設備雷災故障應列入責任事故，不得列入自然災害。

（5）人員進入雷電綜合防護的機房，嚴禁同時直接接觸墻體（含屏蔽層、金屬門窗、水暖管線等）與設備。需要接觸設備時，必須（特別是在雷擊正在發生時）采取穿絕緣膠鞋或在地面鋪墊絕緣膠等絕緣措施。

（6）與當地防雷減災機構密切配合，加強相關員工的防雷安全知識培訓，提高員工防雷減災意識；并建立雷擊事故處理應急預案。

3.2 維護

（1）防雷裝置維護分為周期性維護和日常性維護。防雷裝置周期性維護的周期為一年（易燃易爆場所的維護周期為半年），應在每年的雷雨季節前進行一次全面檢測；日常性維護應在每次雷擊之后進行，鑒于所處地域雷電活動強烈，應增加防雷裝置（尤其是SPD等）的檢查次數。

（2）檢測外部防雷裝置的電氣連續性，若發現有脫焊、松動和銹蝕等，應進行相應的處理，特別是在接地測試點，應對地網接地電阻進行測量。測試接地電阻，測試值大于規定時，應檢查接地裝置和土壤條件，找出變化原因，采取有效措施進行整改。

（3）檢查避雷帶（網）、引下線、避雷針的腐蝕情況及機械損傷，包括由雷擊放電所造成的損傷。若有損傷，應及時修復；銹蝕部位超過截面三分之一時，應更換。

（4）檢測室內防雷設施和金屬外殼、機架等電位連接的電氣連續性，若發現連接處松動或斷路，應及時修復。

（5）檢查各類SPD（電涌保護器）的運用質量，有故障指示、接觸不良、漏電流過大、發熱、絕緣不良、積塵等情況時應及時處理。

SPD應逐步實現免維護，并納入微機監測；需要日常檢查測試的，應由供貨企業提供測試方法及測試要求，并在改造時提供必要的儀器、儀表和相應的備品。

（6）后期增加弱電系統時，應充分利用原有的屏蔽線槽部線，或在建筑物內部分布置線路，不能沿建筑物外墻架設或綁扎在避雷帶或避雷針上。

4 結束語

棉花加工廠防雷至關重要，在進行防雷設計時，應對棉加廠容易遭受雷擊的設施進行了解，對其易受雷擊的原因和途徑進行分析，結合當地的氣候情況、土壤情況和周圍環境，充分運用現代防雷的理論規范，進行全面細致的設計；在使用期間，防雷系統要做好管理和維護工作，才能保證棉加廠的安全運行，將雷電對棉加廠的損失降到最低。