易燃易爆场所的防雷综合设计

易燃易爆场所的防雷综合设计

张士海

(塔城地区气象局，新疆塔城834700)

摘要：雷电对易燃易爆场所的安全威胁不容忽视，介绍了一类防雷建筑的防雷工程设计要点，重点介绍了接闪杆、线的设计和计算方法.

关键词：易燃易爆场所；防雷；设计

收稿日期：2015-04-16

作者简介：张士海(1972—)，男，江苏人.工程师，主要从事雷电科学与防护研究.

中图分类号：P49文献标志码：A

雷电对建筑物的危害，不仅可以直接摧毁建筑物，雷电接闪时产生的静电感应、通过周围空间幅射强烈的电磁波，金属物体受雷电感应产生的高脉冲电压引起的火花放电同样也会威胁建筑物的安全.“易燃易爆场所”指炸药、雷管、烟花爆竹等火工产品的生产、使用和储存的建筑物，电、火花会引起爆炸，造成巨大损失和人员伤亡，这类建筑划为一类防雷建筑.为消除雷电引起的安全隐患，一类建筑物的防雷设计，显得尤为重要.

1地网设计

地网在防雷设计中是不可缺少的，主要作用是为雷电接闪时产生的雷电流提供泄放通道.跟据防雷电设计规范要求，一类防雷建筑应有2组接地网：防直击雷地网、防闪电感应地网.防直击雷地网要求冲击接地电阻≤10Ω；防闪电感应地网要求工频接地电阻≤10Ω，在高土壤电阻率地区接地电阻值要求可适当降低.按规范要求2组接地网之间距离应在3 m以上.

使用较多的地网是由垂直接地体和水平接地体组成.为使用方便，防雷电感应地网一般采用围绕建筑物成环形地网，与建筑物形成的自然接地体多点连接，也可以与临近建筑物的地网相连.由于防直击雷地网的有效长度与土壤电阻率有关，一般单独设置，在高土壤电阻率地区直击雷地网使用接地模块较方便.

2直击雷的防护

一类建筑大都地处人烟稀少的山区、戈壁，周围无高大建筑，容易遭受雷击，一般选用接闪杆、线作直击雷防护.通常使用滚球法计算接闪杆、拉线塔的高度.一类防雷建筑滚球半径取30m.

2.1接闪杆设计

接闪杆一般选用铁塔，塔体兼作引下线，在其顶上安装接闪器.适用于面积不大的建筑物，根据面积的大小采用单支、双支或多支接闪杆.

2.1.1单支接闪杆高度及保护范围

其中：hr为滚球半径， h为接闪器的高度，hx为建筑物的高度，rx为接闪杆在hx高度上的保护半径.

计算时首先确定铁塔的位置，计算出塔杆到防护物的水平距离即保护半径hx，将上述几个参数代入公式，组成一个以接闪器的高度h为未知数的一元二次方程，解此方程得接闪器的高度h.

计算时应注意：

(1)按防雷规范要求，接闪器离建筑物的空间、地下距离均应在3 m以上，若考虑防雷电感应地网等因素，塔基应离建筑物在4.5m以上，对设有防火堤的库房等建筑物，应在防火堤上方.

(2)应考虑整座建筑物都在接闪器的保护范围内.有的建筑物高度不一，虽离接闪器距离近但高度高的部分也应在保护范围内，因此，需反复计算最终确定接闪器高度.

2.1.2多支接闪杆高度及保护范围

多支接闪杆适用于面积较大的建筑物，使用较多的是两支等高和不等高杆的计算方法.

(1)两支等高接闪杆计算

组成h的一元二次方程，解此方程得接闪杆高度h.

(2)两支不等高接闪杆计算

两杆连线内侧保护范围在两杆附近最大.分别以两杆为圆心，求出的保护范围为半径作出的圆与最低点向两圆作切线的切点形成的弧线构成的范围即为这两杆的保护范围.

两支不等高接闪杆的计算一般用于多支等高接闪杆的设计计算中，当接闪杆数量、高度确定后核实能否将被保护物保护，如保护不了，再采取增加接闪杆的方法.如核实3支杆时，在计算两支杆的基础上，计算某距离x的位置上假想杆的高度h1，由假想杆h1和另一接闪杆h2组成两支不等高接闪杆，当计算得出的hx大于实际的保护高度时，设计的接闪杆可得到有效保护，否则还应采取增加接闪杆高度、改变接闪杆间距离、增加接闪杆等措施解决.

2.2接闪线的设计

面积大的特别是长的建筑物使用接闪杆不仅数量多、地网多、造价高、也不美观，采用接闪线可弥补上述不足.常用的接闪线分单线和双线，建筑物不是很宽时采用单线，较宽时使用双线，也可采用多线.

2.2.1单线接闪线保护范围的计算

当接闪线高度h

其中：h是接闪线某点处的高度，hx是建筑物在某点的高度，b0是接闪线在该点处的保护宽度.

当接闪线高度hr

根据建筑物需保护的宽度，在确定接闪线架设位置后利用上述公式即可计算需要的接闪线的高度.对于高度不等的建筑物在计算时应考虑最高点处保护范围的计算，同时还应注意接闪线必须高出建筑物3m以上的距离.

需特别注意的是：在计算接闪线高度时必须考虑其弧垂度的影响，间距120m时弧垂2m，120-150m弧垂3m，150 m以上弧垂4-6m；塔间距越大，弧垂越大，塔杆承受的力矩越大，在设计塔体和塔基时还应考虑其承受能力.

2.2.2双线接闪线保护范围的计算

当两接闪线间距D小于2hr时可利用下述方法计算，大于2hr利用单线方法计算.

3防闪电感应采取的措施

3.1等电位连接

在建筑物四周设置防闪电感应地网，与建筑物基础形成的自然接地网多点相连接，建筑物内的金属门窗、大的金属构件、设备金属外壳、防静电接地、电源重复接地、进入建筑物的各种金属管道均与地网作等电位连接.

对于非钢筋混凝土结构或建筑物的屋面钢筋没与基础钢筋连接的建筑物必须采取防雷电感应措施，具体方法是在建筑物顶上架设防感应金属网格，在建筑物四周设引下线，与防闪电感应地网作等电位连接.

3.2安装电涌保护器

建筑物内设有通信、监控等电子信息系统的设备时其电源、信号线一般采用带有金属屏蔽层的缆线或穿金属管地下引入，除屏蔽层或穿线管应作等电位连接外，为防电磁脉冲干扰进入，其电源、信号线路根据需要，安装电涌保护器.

参考文献：

[1] GB50089-98，烟花爆竹工厂设计安全规范[S].

[2] GB50058-92，民用爆破器材工厂设计安全规范[S].

[3] GB50057-2010,建筑物防雷设计规范[S].

[4] GB50343-2012,建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].

[5] GB7450-87,电子设备雷击保护导则[S].

[责任编辑范藻]

Lightening Protection Design of Flammable and Combustible Place

ZHANG Shihai

(Weather Bureau of Tacheng District, Tacheng Xinjiang 834700, China)

Abstract:Lightening is a possible threat to flammable and combustible places. This paper introduces the design of lightening protection engineering of some building, especially focuses on the introduction to the lightening rod, the line design and calculation.

Key words:flammable and combustible place; lightening protecting; design