都匀市某炸药库防雷地网改造

卢志红，张世谨

(1.广东省河源市气象局，广东 河源 517000;2.贵州省黔南自治州气象局，贵州 都匀 558000)

都匀市某炸药库防雷地网改造

卢志红1，张世谨2

(1.广东省河源市气象局，广东 河源 517000;2.贵州省黔南自治州气象局，贵州 都匀 558000)

该文通过对都匀市某炸药库设计施工经验总结，介绍复杂土壤环境条件下，因地制宜，按照国家标准要求设计炸药库防雷接地装置方法。

复杂土壤;接地电阻;计算分析

1引言

从2008年开始，由于道路交通网络建设及住宅小区建设的需要，黔南州陆续修建了数量不少的小型炸药库，仅都匀市就新增建了100多个临时炸药库。这些炸药库都建在具有典型喀斯特地貌的山坳、山坡坡脚或郊区土壤地质情况较为复杂的空旷地带，这些地带也是雷电灾害易发地点，而且由于土质原因使得这些炸药库的接地电阻难以达到技术规范要求。为了使这些炸药库的雷电安全防护措施达到国家标准的要求，都匀市避雷装置安全检测站在对每个炸药库进行雷击风险评估基础上，对如何设计炸药库接地网进行了专项分析，并为建设单位提供了建设性的防雷设计指导意见，确保炸药库达到防雷技术标准的规定。本文以都匀市某炸药库防雷接地改造设计施工实例经验，介绍通过对接地网的设计环境、接地电阻计算、验证分析，在复杂土壤环境条件下，因地制宜设计炸药库防雷接地装置的方法。

2 炸药库概况

该炸药库区占地面积为700 m2，其中炸药仓库长8.0 m，宽6.0 m，高3.5 m;雷管仓库长8.0 m，宽9.0 m，高3.0 m;值班室长3.0 m，宽3.5 m，高3.0 m;库区地势相对较高，属于山地丘陵地带，四周空旷，1 000 m范围内没有任何建构筑物。

查询省闪电定位网闪电监测记录，该炸药库5 km范围内的雷击大地密度为 Ng=3.7次/(a·km2)，高于都匀市3.1次/(a·km2)的雷击大地密度，属于雷电高发区。

根据现场勘查，库区土壤地质情况为：表层0～2.3 m为砂质粘土，上层2.3～5.7 m为含砾粉质粘性土，中层5.7～17.0 m为强风化岩层，下层17.0 m以下为微风化岩，含有裂隙，见水，土壤季节变化系数较小。在现场库区选择具有代表性的6个不同地点进行土壤电阻率测量，综合计算得到库区平均土壤电阻为228Ω·m。

查阅岩土地勘报告，库区内及附近土壤层的土壤电阻率分布如表1所示。

表1 库区地质深层土壤结构

库区的炸药库、雷管库属于第一类防雷建筑物，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010，应设置独立避雷针，且炸药库、雷管库屋面应安装避雷带预防直击雷击，两库的直击雷防雷装置接地电阻均应＜10Ω;实际测试结果为：炸药库避雷带接地电阻9.1Ω，雷管库避雷带接地电阻8.7Ω，符合《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010的要求。但炸药库、炸药库独立避雷针接地电阻分别为19Ω、22Ω，均不符合《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010的规定。

3 地网改造方案

图1 炸药库原地网设计布置示意图

3.1 原地网设计方案

在距离3 m处炸药库、雷管库三面做人工接地网采用4根－40 mm×4 mm热镀锌扁钢做接地水平连接导体，垂直接地体采用长2.5 m，5根∠50 mm×50 mm×5 mm热镀锌角钢，每根垂直接地体间距3 m，将垂直接地体与水平接地体焊接，并在焊接部位做防腐处理，水平接地连接导体埋深0.8 m。使用降阻剂将所有接地体包裹敷设，并回填0.1 m厚细碎土层覆盖，再分层回填黑色细土土壤并夯实。

从现场表层土质情况、实际现场测试结果分析，原设计方案采用线型接地装置，受场地限制而无法延长，接地电阻自然难以达到标准要求，另一方面，按照这个地网设计施工方案，当闪电直接击在接闪器上时，入地雷电流散流过于集中到库区大门口，容易发生接触电压和跨步电压伤人事故，因此必须根据库区实际情况进行改造。

3.2 地网改造设计方案

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010，炸药库、雷管库应设置独立避雷针或架空避雷线进行直击雷雷击防护，并应设置独立接地网。原设计方案机械理解了规范中“避雷针应设置独立接地装置”的规定，查阅《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010条文说明：“独立”是指避雷针接地装置不应与炸药库或雷管库接地装置共网，因此，结合该炸药库区场地情况，决定在库内原两支避雷针地网之间增加一个双针共用雷电泄流地网(图2)。

3.2.1 泄流地网选材 水平接地体：选用国标热镀锌扁钢－40 mm×4 mm，长度为6 mm，共16条;垂直接地体：选用国标热镀锌角钢∠50 mm×50 mm×5 mm，长度为2.50 mm，共12根;泄流地网面积根据现场情况设计为：30 m×40 m。

图2 炸药库地网改造示意图

3.2.2 泄流地网施工 在距库房四周靠外侧处人工开挖地沟，地沟宽0.5 m，深0.8 m，地沟连通闭合;在炸药库、雷管库独立避雷针同一侧的中间部份开挖宽0.5 m，深0.8 m的地沟，与30 m×40 m的泄流地网相连;所有焊接口，先涂上一道防腐漆，再使用沥青完全覆盖作为第二道防腐措施;将长效降阻剂与水按1：1比例调成糊状，逐层震动夯实;待长效降阻剂表面扩散后，取用黏性细土回填所有地沟并夯实。

4 接地电阻的计算分析

4.1 原地网接地电阻的计算

根据库区及附近土壤层的土壤电阻率分布，

把垂直接地体看作水平接地体的延伸，每个接地网水平接地体长度L为35 m，水平接地极的等效直径d=0.02 m，取系数A=0.867，利用水平接地体的计算接地电阻：

ρ为土壤电阻率，单位Ω·m;L接地体的长度，包括垂直接地体在内，单位m;d为水平接地体直径，单位m;h为水平接地体的埋深，m;A水平接地接形状系数。

根据以上计算及实际测试结果，原设计地网接地电阻达不到规范的要求，同时这种形状接地网散流效果不佳，深层土壤电阻率高的土层不方便施工。

4.2 改造地网接地电阻的计算

改造地网由角钢垂直接地体和扁钢水平接地体组成的复合接地网，由于角钢采用1.5 m的长度，把它看作水平接地体的延伸，整个接地网也就是以水平接地极为主边缘闭合的复合接地网。复合接地网的总面积S=170 m2，水平接地极的等效直径d=0.02 m，水平接地极的埋设深度h=0.8 m，接地网的边缘边线总长度L0=140 m，水平接地体的总长度L=167 m，0～2.3 m表层土壤电阻率实测为228Ω·m，取季节系数为1.4时：土壤电阻率为320Ω·m，接地装置工频接地电阻为：

实际检测测试：测试方式采用直线法布线，仪表使用鉴定合格期内的M4102接地电阻表，测试出方形地网工频接地电阻为9.1Ω，达到《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010要求。

上述计算结果与实际测试接地电阻存在差异，主要原因是：计算的仅仅是方形地网的接地电阻，没有考虑原避雷针接地装置降阻作用，也未考虑长效降阻剂的降阻效果。

5 结论

本炸药库地网改造工程的设计实施结果表明：在复杂环境下安装防雷地网，应把所在地土壤电阻率、土层结构、含水情况、季节因数、地形、面积等因素考虑进去。国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010规定炸药库避雷针应设置独立的接地装置，是指避雷针不应与炸药库、雷管库共用接地装置，但炸药库内的避雷针之间可以共网，实际操作中应灵活掌握。在类似炸药库那些四周空旷、土壤结构复杂的地方，深埋接地体的方法比较困难时，可采用加大面积闭合形复合接地网的设计方案。

［1］GB50057－2010.建筑物防雷设计规范［S］.北京：计划出版社，2010.

［2］虞昊，臧庚媛，等.现代防雷技术基础［M］.北京：气象出版社，2001.

［3］鲁志伟.双层土壤地网接地电阻的简化计算［J］.高压电技术，1996，(4)：30.

［4］苏邦礼，崔秉球，吴望平，等.雷电与避雷工程［M］.广州中山大学出版社，1998.

TM862

B

1003－6598(2012)05－0057－03

2011－03－16

卢志红(1980—)，女，助工，主要从事防雷减灾技术服务工作。