飞机库防雷接地系统安全性分析及技术改造

罗　玮

(1.湖南大学设计研究院有限公司，湖南 长沙　410082；　2.湖南大学现代工程训练中心，湖南 长沙　410082)



飞机库防雷接地系统安全性分析及技术改造

罗玮1，2

(1.湖南大学设计研究院有限公司，湖南 长沙410082；2.湖南大学现代工程训练中心，湖南 长沙410082)

摘要：从避雷带和引下线布置、人工接地网设计、等电位联结等方面，介绍了某航空公司飞机库防雷接地系统的改造技术，并通过计算，分析了改造后防雷接地系统的安全性，结果表明改造后的防雷接地系统消除了飞机库可能遭遇雷击的安全隐患。

关键词：飞机库，防雷接地系统，接地网，避雷带

在现代防雷科技发展中，频频遭到雷害的是航天部门，它是尖端科技最集中的部门并且雷害的损失严重。而以大规模现代化研究为基础，研究人员提出的一整套综合的防雷工程技术措施，基本上可以达到航天飞行和发射场的避雷安全。目前，除了航天部门以外，我国其他各行各业对雷电的认识多数还停留在20世纪50年代～60年代以前的状态环节。同样，作为民航飞机场内附属的建筑物如机库的防雷往往也被忽视了。所谓机库，就是对飞机进行维护检修的建筑物。

1某航空公司飞机库防雷接地系统技术改造实例

该机库位于长沙市黄花机场机坪内，为1层框架结构，屋顶为网架结构，该建筑建于1990年，建筑面积约3 775 m2。该机库建筑总长度为65.31 m，总宽度为57.16 m，建筑总高度为25.365 m。

通过对现场的勘查，同时比对原有的部分建筑物设计施工图，针对机库的防雷工程设施以及存在的问题进行了分析，并对该机库的防雷接地工程进行了综合技术改造和加固。

2接闪带、引下线的改造设计

2.1避雷带和引下线的布置

该机库是80年代末期建筑，在2008年1月期间，更由于遭受特大冰雪自然灾害,防雷接地系统本身已不能达到目前规范要求。机库存在的问题主要表现在：屋顶的接闪带由于冰雪的影响已经滑移，遭到严重破坏；建筑物内没有形成完整的接地网。另外，在航空技术监管部门的检测中发现，机库共用接地电阻值超过4 Ω，远远大于规范要求的1 Ω，因此也下达了整改通知。

该工程按第二类防雷建筑物外部防雷措施设防，将原有破损的接闪带进行拆除，采用在整个屋面敷设不大于10 m×10 m或12 m×8 m的接闪网格，同时增设明敷引下线。其具体改造方法如下:

1)接闪带材料选用φ12镀锌圆钢，每隔1 m～1.5 m设置1个支撑点，支撑点高150 mm，用素水泥固定。拐弯半径为圆钢直径的10倍，120 mm。搭接长度为100 mm。

2)引下线沿机库屋顶四周均匀对称布置，不少于2根，材料为φ10热镀锌圆钢，其间距沿周长计算不大于18 m。由于该工程属于改造项目，原建筑是否利用建筑物四周原有的钢柱或柱子钢筋作为引下线已无从考证，因此，按周长18 m间距要求沿外墙增设明敷引下线，且在各引下线距地面0.3 m～1.8 m之间装设断接卡,并作测试点。

3)在每根引下线上距地面不低于0.3 m处设接地体连接板和断接卡，断接卡的上端与连接板或钢柱焊接，连接板处设置有明显标志。

4)在易受机械损坏和防人身接触的地方，地面上1.7 m至地面下0.3 m的一段接地线采取暗敷或镀锌角钢、改性塑料管或橡胶管等保护设施。

5)防雷装置采用焊接，焊接长度满足圆钢双面焊6d，扁钢2b；每根引下线的冲击接地电阻不大于10 Ω。

2.2人工接地网设计与接地电阻计算

由于该工程是改建项目且年代比较久远，其地基结构采用何种方式又不明确，接地网无法像新建工程那样利用结构基础内钢筋网作自然接地体，只能采取在建筑物附近敷设人工接地体的方式。另外，在进行防雷接地改造时，建设方也将在机库南面共墙新建一处耳房以满足办公场所的需求。因此，决定将人工接地网在共用耳房地基结构基础上进行设计，实现新地网与原机库地网的可靠连通。

接地网的设计如下：通常，接地电阻是防雷、防静电接地装置，以及电力线路、电力设备、通讯设施等正常运行和安全防护的重要指标，也是验证接地网系统是否合格主要以接地电阻值为衡量标准。人工接地体的方式有多种可以选择，如何选择最佳方式，这就需要对接地电阻进行计算。耳房地处位置的土壤电阻率较高，约为1 000 Ω·m。

接地型式为TN-S系统。接地网为混合接地型，要求共用接地电阻不大于1 Ω。

接地电阻计算方法如下：

1)使用50×50×2000热镀锌角钢做垂直接地体，其工频接地电阻计算公式如下：

其中，ρ为土壤电阻率，取1 000 Ω·m；L为垂直接地体长度，取2 m；d为接地体直径(角钢为边宽)，取0.05 m。

计算结果：单个垂直接地体接地电阻：Rc=418 Ω，按垂直接地体间隔距离为5 m计算，需设置61根，则Rc=418/61=6.85 Ω。

2)使用4×40的热镀锌扁钢做水平接地体，其工频接地电阻计算公式为：

计算结果：Rs=14.5 Ω。

3)使用接地模块做接地体，其工频接地电阻计算公式如下：

其中，ρ为土壤电阻率，取1 000 Ω·m；a，b分别为模块的长和宽，取a=0.2 m，b=0.8 m；M0为模块的调整系数，取0.5。

计算结果：Rm=85 Ω，按间隔距离为5 m，使用74个模块作为接地体时计算，Rm=85/74=1.15 Ω。

4)结论。接地网的接地体由水平接地体、垂直接地体构成。使用50×50×2 000热镀锌角钢做垂直接地体，同时增加使用接地模块时，由水平接地体、垂直接地体、接地模块构成的整个地网的工频接地电阻：

经计算,R=0.922 Ω<1 Ω,地网符合要求。

以上所有计算结果都是在土壤电阻率ρ=1 000 Ω·m时得出,土壤电阻率会因天气、土壤中所含的水分及土壤成分的变化而增加，随着气候等条件的变化，接地电阻很可能会大于1 Ω。

为此，采取使用降阻剂来有效降低地网的接地电阻，使其可靠的达到1 Ω以下。用长效降阻剂包裹水平接地体，水平接地体用量为15 kg/m,可使其接地电阻达到一个较低的水平。

水平接地体:

Rp=Rs×K。

其中，K为降阻剂的降阻系数，取K=0.6。

计算结果：Rs=8.7 Ω。

经计算,R=0.88 Ω<1 Ω,地网符合要求。

水平接地体的接地沟尺寸如图1所示。

5)人工接地网的制作方法如下。

在新建耳房64.7地×20 m的地基范围内新建地网,地网为环形，每隔约20 m与耳房的主钢筋连接一次，连接材料为40×4的热镀锌扁钢。地网还需与机库原有的地网连接，间距为10 m，不少于两处。

a.在耳房的地基范围内挖“#”形地沟，深1 m；垂直接地体直

接打入地沟内，其间距不小于其长度的2倍并均匀布置；垂直接地体坑内、水平接地体沟内用低电阻率土壤回填并分层夯实。

b.在沟内敷设垂直接地体的水平接地体，垂直接地体间距6 m，水平接地体埋深1 m。垂直接地体与水平接地体采用焊接的方式连接。

c.在沟内埋设高效接地模块，埋深1 m，与水平接地体焊接；所有焊接处需做防锈处理。

d.埋于土壤中的人工垂直接地体采用镀锌角钢，规格为50×50×5×2 000；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用镀锌扁钢，规格为40×4 mm；人工接地体在土壤中的埋设深度不小于0.7 m；埋在土壤中的接地装置，其连接应采用焊接，并在焊接处作防腐处理。

e.长效降阻剂包括水平接地体和垂直接地体，水平接地体用量为15 kg/m，垂直接地体用量为25 kg/m，以达到降低地网接地电阻的目的。

6)新地网与原机库地网每隔10 m左右连接一次，材料为40×4 mm的热镀锌扁钢。

2.3等电位联结

机库内北面放置有低压配电柜、飞机检修所用的仪表设备以及时常需要停放检修的飞机，而新建耳房主要以办公功能为主。为保证机库内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，使整个建筑物的地面、各金属管线、墙板、用电设备等同处于一个电位，采用总等电位联结，弱电接地共用防雷接地装置，重要设备处均作局部等电位联结。在机库适当位置设置了三处与防雷装置相连的等电位联结箱，和一处总等电位联结端子箱，将埋地敷设的40×4 mm镀锌扁钢作室内等电位连接线。另外，外墙金属爬梯、室内屋面钢架结构和所有正常不带电的金属设备及管道均应与接地线连接，进入室内管道在进户时均应与接地装置连接。

3结语

综合以上对原有防雷接地系统的技术改造后，消除了老建筑可能遭雷击的安全隐患，同时也较全面地完善了内部防雷系统，其接地网的共用接地电阻的测试值符合不大于1 Ω的规范要求；另外，能有效地保护机库内维修工作人员的人身安全，对建筑物内的设备及检修飞机同样起到重要的保护作用。

参考文献:

[1]虞浩.现代防雷技术基础.第2版.北京：清华大学出版社，2005：1-25.

[2]GB 50057—2010，建筑物防雷设计规范.

[3]马宏达.防雷接地电阻的测量与实践.建筑电气,1996(4)：26-27.

[4]王家兴.综合防雷系统的技术改造.中国有线电视,2006(19/20)：27-28.

[5]杨成德.建筑物防雷设计若干参数的计算.建筑电气,2000(3)：35-36.

The safety analysis and technical transformation of hangar lightning protection grounding system

Luo Wei1,2

(1.DesignandResearchInstituteLimitedCompany,HunanUniversity,Changsha410082,China;2.TheModernEngineeringTrainingCenter,HunanUniversity,Changsha410082,China)

Key words:hangar, lightning protection grounding system, grounding network, lightning protection zone

Abstract:From the lightning protection zone and down lead decoration, artificial grounding network design, equipotential connection and other aspects, this paper introduced the reform technology of a certain airlines hangar lightning protection grounding system, and through the calculation, analyzed the safety after transforming the lightning protection grounding system, the results showed that lightning protection grounding system after transforming eliminated the safe hidden troubles of hangar could encounter the lightning storm.

文章编号：1009-6825(2016)14-0113-02

收稿日期：2016-03-05

作者简介：罗玮(1978- )，女，硕士，工程师

中图分类号：TU895

文献标识码：A