浅谈水泥厂的防雷接地问题

张佳岭 万朋

1唐山百川智能机器有限公司（063020）2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

浅谈水泥厂的防雷接地问题

张佳岭1万朋2

1唐山百川智能机器有限公司（063020）2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

随着水泥工艺以及自动化技术的发展，大量的自动化仪表和智能计算机控制系统被广泛应用,并且对防雷接地设计和施工也越来越重要。本人参与了多个水泥项目的防雷接地施工，感触很多，以下为在水泥项目防雷接地设计和施工上的一些体会，与各位同行交流共勉。

建筑物；水泥工艺；防雷

1 建筑物内部和外部雷电防护系统

对于建筑物的雷电防护系统，按照范围分为外部和内部两种雷电防护系统，两种防雷系统所起的作用以及针对的对象各不相同，其中外部防雷系统主要是用来保护建筑物本体免遭受侧击雷和直击雷的破坏，主要包括接闪器、引下导线、接地装置和屏蔽装置。而内部防雷系统在主要是用来防止雷电感应和防雷电波的冲击和侵入，对工厂配电系统以及控制系统进行有效地保护,特别是对接触电压、跨步电压等二次防雷脉冲波起到了过滤和屏蔽的作用，其安装主要包括等电位连接、电涌保护器设备和屏蔽装置等。

在水泥厂设计防雷接地系统时，多数设计者都会按照相关的IEC和GB规范进行设计，特别是对于一些国外客户的项目，他们对等电位连接要求非常严格，要求尽可能地将所有能够连接的金属结构和物体连接到接地系统中，确保工厂在建设和运营阶段的安全性。等电位的连接在实施过程中相对比较容易，设计并不复杂，设计只需要在保证接地电阻计算值满足规范的前提下，采用铜线、镀锌扁钢或电缆等材料将金属结构、管道、设备以及混凝土主线内部钢筋连接起来，从而实现等电位连接功能。特别是针对水泥厂内的高多层厂房、圆形及矩形堆场、钢桁架以及其他一些小型钢筋混凝土结构等，这些建筑物一般均为钢筋混凝土浇筑基础、金属构架结构，其内部结构主要是有钢筋捆绑和金属构件焊接等方式连接在一起，因此只需要把这些建筑物内部的钢筋织网和金属构件等与建筑物的金属结构、金属桁架、电缆屏蔽线、接地装置、防雷接地线等进行可靠有效联系,从而实现整个建筑物、多个建筑物、整个工厂等点位连接，使建筑物内部钢筋结构与各种金属结构和设备形成等电位体，并形成良好的导电性能，对工厂内各种配电系统、自动化系统以及自动化仪表形成强有力的免雷电冲击保护。

2 接地系统的统一性

在现行的IEC规范和国内GB标准要求下，建筑物的接地应按均压等电位原则设计统一的接地系统，但是由于受传统设备思维和理念的影响，为避免动力接地、自动化系统接地以及仪表接地彼此之间形成的干扰，部分设计人员仍然在设计时考虑独立接地，甚至这一理念在施工过程中客户、监理以及安装人员也都认为各级接地系统应独立分开，各自保护。同时作为自动化系统的生产商，为了让其自身设备能够正常运行，也要求动力接地与自动化系统接地独立分开。但是众所周知，随着水泥工艺的发展以及现代化控制理念的推行，水泥厂内的各种金属和非金属建筑物遍布厂内的每个角落，形成了空中、地面、地下三级错综交错的布局，彼此之间存在直接或间接的联系。因此在这种情况下，保持独立的接地系统是极其困难的，进而采用这种不能真正独立的“独立接地”系统是非常危险的，因为在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地,在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不供地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生防电击穿，导致设备严重损坏，甚至危及到人身安全。特别是对于自动化控制系统，采用独立接地被雷击冲击并破坏的概率远高于统一接地。因此统一接地系统是动力接地系统、自动化接地系统以及仪表接地系统联合统一的最佳选择。接地系统可充分利用建筑物的混凝土基础接地网作为强电、弱电及防雷的共同接地装置，当接地电阻达不到要求时，可考虑增加人工接地体。

3 防雷装置的安装

水泥厂的防雷系统应选择利用建筑物顶最高金属物和金属栏杆作为接闪器，充分合理利用混凝土内主钢筋做引下线,利用基础内钢筋做接地体，从而形成基本的接地连接系统，但是在设计和安装过程中，需要注意以下几个问题：

1）防雷装置的安装顺序应该是自下而上，先安装接地体，其次安装引下线，最后安装接闪器。特别是对于混凝土圆库、筒仓类建筑物，受其内部结构的限制，应当自上而下敷设专门的避雷引下线。因为在圆库、筒仓施工过程中，错综复杂交错的钢筋结构，在混凝土分层浇筑后，无法找到原已施焊的钢筋继续施焊。未施焊的钢筋在混凝土振捣过程中受冲击力作用非常容易产生错位，无法形成良好的连接，进而不能确保导电性能。

2）现在的高层建筑多为钢筋混泥土结构,因此，可以利用柱内的钢筋作为引下线，形成一个法拉第笼，从而对建筑物进行有效的防护。也可以采用4 mm×40 mm的镀锌扁钢作为引下线。同时作引下线的柱内主筋也必须自下而上可靠焊接，并与屋面做为接闪器的金属屋面、栏杆、平台等金属物做牢固的焊接，形成可靠的电气防雷接地。

3）切记对引下线驳接处用绑扎方式进行连接，必须采用焊接的方式，消除安全隐患。因为对于南方多雨潮湿的地方，由于混凝土内钢筋的锈蚀或水泥浇注时的震动，钢筋的绑扎有时会出现松动或脱口，从而造成不良接触，进而不能使各部分的钢筋连接成一个有效的防雷电气回路；另外，受驳接处的绑扎影响，其各处的接触电阻各不相同，从而在发生雷电时，各处出现不同的雷击电流，影响雷击电流的平衡。

4 总结

综上所述，水泥厂的防雷接地是统一的，其设计是复杂的。在实施时，需要进行统一规划，统一协调。按照国内及国外规范进行设计，确保正确的施工和系统的稳定，满足工厂运营的安全需要。

[1]GB 50057-2010,建筑物防雷设计规范[S].

[2]IEC62305,雷电防护总则[S].