攪拌站雷電防護(hù)設(shè)計淺析

于瑞平 陳勇偉 王成芳

①甘肅民安現(xiàn)代防雷技術(shù)有限公司②甘肅省氣象服務(wù)中心 ③江西省氣象局

在我國基礎(chǔ)行業(yè)與建筑業(yè)的發(fā)展過程中，攪拌站在各項工程項目中得到廣泛應(yīng)用，攪拌站主體多為金屬框架結(jié)構(gòu)，且多安裝于野外空曠地帶，極易遭受雷擊，導(dǎo)致設(shè)備損壞或造成人員傷亡。因此，做好混凝土攪拌站的雷電防護(hù)工作尤為重要。本文通對案例的綜合分析，說明瀝青攪拌站防雷設(shè)計的重要性，供廣大防雷同仁參考。

1 概述

臨合高速1標(biāo)段瀝青攪拌站主要包括瀝青工藝生產(chǎn)區(qū)與LNG液化天然氣儲存罐區(qū)，因攪拌站主體均為金屬結(jié)構(gòu)，位于野外空曠地帶，非常容易遭到直接雷擊，閃電發(fā)生時，直擊雷放電的能量通過電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)方式向四周輻射。由于攪拌站采用計算機(jī)自動化控制，集成度和自動化程度高，設(shè)備對雷電電磁脈沖和電壓過電流的耐受能力很低，容易遭受雷擊損壞。輕則損壞設(shè)備，影響生產(chǎn)進(jìn)行。重則造成火災(zāi)和人員傷亡，出現(xiàn)重大安全事故[1]。因此，為了保護(hù)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)人員的安個及保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，攪拌站防雷系統(tǒng)應(yīng)具備防直接雷擊和感應(yīng)雷擊的能力和措施。

2 雷電防護(hù)原理

（1）直擊雷：直擊雷防護(hù)采用外部避雷系統(tǒng)：由避雷針、避雷帶（避雷網(wǎng)）、引下線、接地體構(gòu)成，需要定期檢查檢測，防止雷擊產(chǎn)生的巨大能量直接作用在建筑物上而引發(fā)破壞性事故。

（2）感應(yīng)雷：感應(yīng)雷防護(hù)采用SPD防雷系統(tǒng)，將可能遭受雷電感應(yīng)并產(chǎn)生雷擊浪涌的線路進(jìn)行必要的屏蔽、接地和等電位連接，防止電源線路中過電壓對線路板、集成芯片的損壞以及對人員的閃擊，同時保護(hù)數(shù)據(jù)及資料的完整性。

3 氣候與環(huán)境

3.1 我國氣候特征

中國幅員遼闊，跨緯度較廣，距海遠(yuǎn)近差距較大，加之地勢高低不同，地形類型及山脈走向多樣，因而氣候受大陸、大洋的影響非常顯著，是世界上季風(fēng)最典型、季風(fēng)氣候最顯著的地區(qū)。中國的氣候具有夏季高溫多雨、冬季寒冷少雨、高溫期與多雨期一致的季風(fēng)氣候特征。從氣候類型上看，東部屬季風(fēng)氣候，西北部屬溫帶大陸性氣候，青藏高原屬高寒氣候。從溫度帶劃分看，有熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶和青藏高原區(qū)。從干濕地區(qū)劃分看，有濕潤地區(qū)、半濕潤地區(qū)、半干旱地區(qū)、干旱地區(qū)之分。而且同一個溫度帶內(nèi)，可含有不同的干濕區(qū)；同一個干濕地區(qū)中又含有不同的溫度帶。因此在相同的氣候類型中，也會有熱量與干濕程度的差異。地形的復(fù)雜多樣，使氣候更具復(fù)雜多樣性。

中國年降水量空間分布的規(guī)律是：從東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。各地區(qū)差別很大，大致是沿海多于內(nèi)陸，南方多于北方，山區(qū)多于平原，山地中暖濕空氣的迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡。

3.2 臨夏氣候條件與雷電環(huán)境

臨夏回族自治州平均海拔2000m，大部分地區(qū)屬溫帶大陸性氣候，年平均氣溫6.3℃，降雨量537毫米，無霜期為157天。根據(jù)甘肅省閃電定位系統(tǒng)資料，臨夏回族自治州2000年8月至2014年5月的雷電環(huán)境為：臨夏回族自治州的雷電天氣出現(xiàn)于每年的4月至10月中旬期間，且在5月中旬、8月到9月中旬為雷電的高發(fā)期；每月的5號到10號、14號到22號為雷電的高發(fā)期，同時在雷電季節(jié)每天都有雷暴活動發(fā)生；臨夏回族自治州的雷電流強(qiáng)度主要分布在20 kA～120kA之間，雷電流強(qiáng)度最大值則達(dá)到460kA。從以上閃電資料分析中可以看出，臨夏回族自治州的雷電高發(fā)期也是本地工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人們生產(chǎn)活動的主要時間段，因此雷電可能對人們的人身安全、財產(chǎn)安全與大型設(shè)備帶來一些危害。

3.3 臨合高速1標(biāo)段瀝青攪拌站區(qū)地質(zhì)條件

臨合高速1標(biāo)段瀝青攪拌站地處甘肅省臨夏回族自治州，為青藏高原、黃土高原和秦嶺山脈的交匯地帶。部分路段相對高差大，山體破碎、風(fēng)化嚴(yán)重，滑坡、泥石流、崩塌發(fā)育。地層以二疊系板巖及三疊系砂巖、板巖為主，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)育一系列壓扭性斷層。

4 防雷方案的設(shè)計及依據(jù)

4.1 設(shè)計內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)場勘查與臨合高速1標(biāo)段項目部負(fù)責(zé)人員的介紹，臨合高速1標(biāo)段瀝青攪拌站的防雷工程設(shè)計內(nèi)容如下所示。

（1）攪拌站瀝青工藝生產(chǎn)區(qū)直擊雷防護(hù)裝置避雷針1支、接地網(wǎng)1個阻值為10Ω。

（2）攪拌站總配電室、分配電室公用接地網(wǎng)1個阻值為4Ω，其中在總配電室安裝一級電涌保護(hù)器（Uc=385V，In=60kA，Imax=100kA，Up≤3.0kA）；分配電室安裝第二級電涌保護(hù)器（Uc=385V，In=40kA，Imax=65kA，Up≤2.5kA）。

（3）攪拌站LNG液化天然氣儲存罐區(qū)安裝獨立避雷針1支、避雷針接地網(wǎng)1個阻值為10Ω，LNG液化天然氣儲存罐區(qū)接地網(wǎng)1個阻值為4Ω?！督ㄖ锓览自O(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010）[2]；《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2012）；《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-92）[3]；《民用爆破器材工廠設(shè)計安全規(guī)范》（GB50089-2007）；《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》（QX/T110-2009）。

4.2 設(shè)計依據(jù)

4.3 設(shè)計方案

（1）攪拌站瀝青工藝生產(chǎn)區(qū)直擊雷防護(hù)設(shè)計。攪拌站瀝青工藝生產(chǎn)區(qū)的主要設(shè)備有瀝青罐6個高度3m；礦粉罐1個高度31米；排粉罐1個高度為18m。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況，在瀝青工藝生產(chǎn)區(qū)礦粉罐頂部安裝1支高為5m的避雷針，于攪拌站外側(cè)空閑地面處安裝1組接地網(wǎng)，接點電阻為10Ω。攪拌站的所有罐體、瀝青罐與金屬部件均應(yīng)進(jìn)行接地，且接地點不少于2處。接地材料選用接地模塊，攪拌站瀝青工藝生產(chǎn)區(qū)接地網(wǎng)總計需安裝6塊接地模塊。

（2）攪拌站配電室雷電防護(hù)設(shè)計。攪拌站總配電室均無接地，且總配電室沒有安裝電涌保護(hù)器。根據(jù)現(xiàn)場對攪拌站的供配電室的勘查情況，本次設(shè)計中在攪拌站總配電室安裝第一級電涌保護(hù)器（參數(shù)：Uc=385V，In=60kA，Imax=100kA，Up≤3.0kA），分配電室安裝第二級電涌保護(hù)器（參數(shù)：Uc=385V，In=40kA，Imax=65kA，Up≤2.5kA）；兩個配電室安裝一組公用地網(wǎng)阻值為4Ω，共計需安裝10個接地模塊。

（3）LNG液化天然氣儲存罐區(qū)直擊雷防護(hù)設(shè)計。攪拌站LNG液化天然氣儲存罐區(qū)天然氣罐體與其它設(shè)備均無接地，且無直擊雷防護(hù)裝置。本次設(shè)計中在攪拌站LNG液化天然氣儲存罐區(qū)安裝一座高度為26米的避雷塔，避雷塔接地電阻為10Ω，需安裝6塊接地模塊；在LNG液化天然氣儲存罐區(qū)安裝1組地網(wǎng)，阻值為4Ω，需安裝10塊接地模塊。在罐區(qū)車道處安裝防靜電球與接地端子各1個，LNG液化天然氣儲存罐區(qū)罐體與所有設(shè)備均與罐區(qū)地網(wǎng)進(jìn)行接地，且接地點不少于兩處。

5 結(jié)束語

該防雷工程位置空曠，發(fā)生雷擊的可能性極大，通過本方案的設(shè)計施工，兩年來的運行實踐，效果良好，有力的保障了生產(chǎn)運行，經(jīng)濟(jì)效益明顯，為瀝青攪拌站防雷設(shè)計做了有效鋪墊。