棉花加工厂雷电防护设计

王媛媛 赵勇军 刘慧霞 郭彬

(1.新疆巴州气象局,新疆库尔勒 841000;2.新疆和硕县气象局,新疆和硕 841200)

棉花加工厂雷电防护设计

王媛媛1赵勇军1刘慧霞1郭彬2

(1.新疆巴州气象局,新疆库尔勒 841000;2.新疆和硕县气象局,新疆和硕 841200)

棉花加工厂为新疆巴州地区的一项特色企业,防雷安全作为其安全生产的一项重要组成应引起足够重视。本文简要分析了巴州地区雷电活动状况,从棉花加工厂的各功能区域出发,因地制宜地设计了当地棉花加工厂的综合防雷设施,并对已投入使用企业的防雷安全提出注意事项。

棉花加工厂 防雷 接闪 接地装置 设计

1 棉花加工厂防雷的重要性

巴州是中国优质棉花重要产区之一，已形成了25万吨棉花生产能力。新疆巴州地区属典型大陆性气候，四季分明，昼夜温差大，光照充足，风沙较多，其独特的气候条件非常适宜棉花的生长。受到运输等条件的影响，部分采摘好的棉花需在本地储存或加工，最近，新建或改建的棉花加工厂层出不穷。棉花加工厂大多由棉检室、纺纱车间、办公室、露天堆场等构成，棉花属于易燃物质，露天堆场均建设在地势空旷平坦的位置，遭受雷击概率较大，曾在1996年巴州境内自治区棉麻公司南疆分公司棉花露天堆场棉花包遭雷击引起火灾，一夜之间损失上千万元。做好棉花加工厂的综合防雷对人员生命安全、设备正常运转、厂区内物资安全起到不容忽视的作用。

2 巴州雷电活动状况

巴州闪电统计结果显示闪电的发生主要集中在6-9月份，落雷处多分布在巴州北部地区，巴州闪电监测资料显示雷电流幅值大多在4-76KA之间，最大值达到234KA。雷电活动的强度是因地而异的，某一地区的雷电活动强度，通常用年平均雷电日这一数字来表示[1]。新疆巴州下辖八县一市，共建有12个气象观测站，目前雷暴日资料以人工观测为主，12个气象观测站雷暴日数如表1所示：

3 雷电防护措施

3.1 棉检室、纺纱车间及办公楼等的防雷及接地

(1)计算每个建筑单体的预计雷击次数，并根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果[2]，划分建筑物的防雷类别。我州现有的棉花加工厂建筑单体大多满足三类防雷，按三类防雷设防雷装置。(2)屋顶采用热镀锌圆钢做接闪带，屋面若为金属屋面，且厚度大于4mm，可利用屋面板作为接闪器，所有凸出屋面的金属物均与接闪带或屋面可靠焊接。(3)可利用门式钢架柱作为防雷引下线，引下线上与接闪带连接，下与接地装置可靠连接，并保证上下贯通，防雷接地与保护接地工作共用一套接地装置。(4)在建筑物基础内敷设40*4热镀锌扁钢与结构柱内两根以上主筋(＞Φ16)可靠连接作为接地装置，要求接地装置的接地电阻值不大于4欧姆，若实测达不到此值，应增加室外接地极。接地体的连接应采用焊接，并宜采用放热焊接(热剂焊)。采用通用的焊接方法时，应在焊接处做防腐处理[3]。(5)在总配电箱处设总等电位联结箱，凡正常情况下不带电的用电设备金属外壳、金属管道、铠装电缆外皮，给排水及暖气管等均应作总等电位连接，并与接地体可靠联结。

图1 露天堆场的接闪杆保护范围

3.2 露天堆场的防雷与接地

(1)巴州范围内棉花加工厂露天堆场分为很多个棉花垛区，大多为平行布设，棉垛长宽均为几十米，每个垛高要求不超过6米，垛与垛之间相隔一定距离或由消防通道隔开。在露天堆场设独立接闪杆作为接闪器，接闪杆的高度通过滚球法计算，滚球半径取值为100米。确保每个棉垛都处于接闪杆的范围之内，典型的接闪杆保护范围如图1所示：

为了最少占用棉垛面积，接闪杆应位于每个棉花堆垛的垛角或边缘中心处，同时应避开消防设施，且不能设置在消防通道上。独立接闪杆及其接地装置与道路或建筑物的出入口的距离应大于3m，当小于3m时，应采取均压措施或铺设卵石或沥青地面[4]。(2)独立接闪杆设独立接地网，水平和垂直接地极埋深大于1米，其接地电阻要求不大于10欧，如实测阻值不符，则需增加接地极数量直至达标为止。在土壤电阻率高的地方所有开挖的沟槽(坑)放入接地极后均用降阻剂覆盖然后用黄土覆盖回填，禁用石块、砖头及挖出的岩石等。回填完后将土洒水浇湿、湿透，使接地极与土壤充分接触以增加效果。

3.3 电力及信号线路的防雷

在电源线路进入建筑物的入口处、防雷区的界面和靠近被保护设备等处设置浪涌保护器，各级浪涌保护器连接导线应短直，其长度不宜超过0.5米，并固定牢靠[5]。在通信系统、网络系统、有线电视系统、监控系统、火灾报警系统等处设置适配的浪涌保护器。

表1 新疆巴州地区雷暴日30年(1981-2010年)观测统计

4 结语

本文分析了新疆巴州地区雷暴活动状况及特征，并提出了巴州地区棉花加工厂的综合设计方案及要点，对棉花加工厂的防雷设计及施工有一定的指导作用。在已投入使用的企业，还需注意以下几点：

(1)目前市面上销售的浪涌保护器良莠不齐，厂区使用的所有电源、信号浪涌保护器必须选用合格产品，避免因雷击线路引起不必要的损失。(2)部分棉花加工企业建厂已久，其露天堆场接闪杆数量明显不足，应重新设计安装独立接闪杆以满足规范要求，将风险降到最低。(3)垛区应严格按照要求堆放棉垛，不得超出规定高度，务必使所有棉垛均处于接闪杆的保护范围之内。(4)厂区安装的所有防雷设施，应做好日常的维护及固定的年检，确保防雷装置安全有效。

[1]梅卫群,江燕如.建筑物防雷工程与设计[M].气象出版社,2004.

[2]林维勇 等.GB50057-2010 建筑物防雷设计规范[S].中国计划出版社,2010.

[3]胡斌,曹国祥 等.建筑物防雷工程施工与质量验收规范 GB50601-2010..

[4]肖稳安.雷电和防护及防雷工程管理[M].气象出版社,2009.

[5]GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].中国建筑工业出版社,2012.