都勻市某炸藥庫防雷地網改造

盧志紅，張世謹

(1.廣東省河源市氣象局，廣東 河源 517000;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

都勻市某炸藥庫防雷地網改造

盧志紅1，張世謹2

(1.廣東省河源市氣象局，廣東 河源 517000;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

該文通過對都勻市某炸藥庫設計施工經驗總結，介紹復雜土壤環境條件下，因地制宜，按照國家標準要求設計炸藥庫防雷接地裝置方法。

復雜土壤;接地電阻;計算分析

1引言

從2008年開始，由于道路交通網絡建設及住宅小區建設的需要，黔南州陸續修建了數量不少的小型炸藥庫，僅都勻市就新增建了100多個臨時炸藥庫。這些炸藥庫都建在具有典型喀斯特地貌的山坳、山坡坡腳或郊區土壤地質情況較為復雜的空曠地帶，這些地帶也是雷電災害易發地點，而且由于土質原因使得這些炸藥庫的接地電阻難以達到技術規范要求。為了使這些炸藥庫的雷電安全防護措施達到國家標準的要求，都勻市避雷裝置安全檢測站在對每個炸藥庫進行雷擊風險評估基礎上，對如何設計炸藥庫接地網進行了專項分析，并為建設單位提供了建設性的防雷設計指導意見，確保炸藥庫達到防雷技術標準的規定。本文以都勻市某炸藥庫防雷接地改造設計施工實例經驗，介紹通過對接地網的設計環境、接地電阻計算、驗證分析，在復雜土壤環境條件下，因地制宜設計炸藥庫防雷接地裝置的方法。

2 炸藥庫概況

該炸藥庫區占地面積為700 m2，其中炸藥倉庫長8.0 m，寬6.0 m，高3.5 m;雷管倉庫長8.0 m，寬9.0 m，高3.0 m;值班室長3.0 m，寬3.5 m，高3.0 m;庫區地勢相對較高，屬于山地丘陵地帶，四周空曠，1 000 m范圍內沒有任何建構筑物。

查詢省閃電定位網閃電監測記錄，該炸藥庫5 km范圍內的雷擊大地密度為 Ng=3.7次/(a·km2)，高于都勻市3.1次/(a·km2)的雷擊大地密度，屬于雷電高發區。

根據現場勘查，庫區土壤地質情況為：表層0～2.3 m為砂質粘土，上層2.3～5.7 m為含礫粉質粘性土，中層5.7～17.0 m為強風化巖層，下層17.0 m以下為微風化巖，含有裂隙，見水，土壤季節變化系數較小。在現場庫區選擇具有代表性的6個不同地點進行土壤電阻率測量，綜合計算得到庫區平均土壤電阻為228Ω·m。

查閱巖土地勘報告，庫區內及附近土壤層的土壤電阻率分布如表1所示。

表1 庫區地質深層土壤結構

庫區的炸藥庫、雷管庫屬于第一類防雷建筑物，根據《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010，應設置獨立避雷針，且炸藥庫、雷管庫屋面應安裝避雷帶預防直擊雷擊，兩庫的直擊雷防雷裝置接地電阻均應＜10Ω;實際測試結果為：炸藥庫避雷帶接地電阻9.1Ω，雷管庫避雷帶接地電阻8.7Ω，符合《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010的要求。但炸藥庫、炸藥庫獨立避雷針接地電阻分別為19Ω、22Ω，均不符合《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010的規定。

3 地網改造方案

圖1 炸藥庫原地網設計布置示意圖

3.1 原地網設計方案

在距離3 m處炸藥庫、雷管庫三面做人工接地網采用4根－40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼做接地水平連接導體，垂直接地體采用長2.5 m，5根∠50 mm×50 mm×5 mm熱鍍鋅角鋼，每根垂直接地體間距3 m，將垂直接地體與水平接地體焊接，并在焊接部位做防腐處理，水平接地連接導體埋深0.8 m。使用降阻劑將所有接地體包裹敷設，并回填0.1 m厚細碎土層覆蓋，再分層回填黑色細土土壤并夯實。

從現場表層土質情況、實際現場測試結果分析，原設計方案采用線型接地裝置，受場地限制而無法延長，接地電阻自然難以達到標準要求，另一方面，按照這個地網設計施工方案，當閃電直接擊在接閃器上時，入地雷電流散流過于集中到庫區大門口，容易發生接觸電壓和跨步電壓傷人事故，因此必須根據庫區實際情況進行改造。

3.2 地網改造設計方案

根據《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010，炸藥庫、雷管庫應設置獨立避雷針或架空避雷線進行直擊雷雷擊防護，并應設置獨立接地網。原設計方案機械理解了規范中“避雷針應設置獨立接地裝置”的規定，查閱《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010條文說明：“獨立”是指避雷針接地裝置不應與炸藥庫或雷管庫接地裝置共網，因此，結合該炸藥庫區場地情況，決定在庫內原兩支避雷針地網之間增加一個雙針共用雷電泄流地網(圖2)。

3.2.1 泄流地網選材 水平接地體：選用國標熱鍍鋅扁鋼－40 mm×4 mm，長度為6 mm，共16條;垂直接地體：選用國標熱鍍鋅角鋼∠50 mm×50 mm×5 mm，長度為2.50 mm，共12根;泄流地網面積根據現場情況設計為：30 m×40 m。

圖2 炸藥庫地網改造示意圖

3.2.2 泄流地網施工 在距庫房四周靠外側處人工開挖地溝，地溝寬0.5 m，深0.8 m，地溝連通閉合;在炸藥庫、雷管庫獨立避雷針同一側的中間部份開挖寬0.5 m，深0.8 m的地溝，與30 m×40 m的泄流地網相連;所有焊接口，先涂上一道防腐漆，再使用瀝青完全覆蓋作為第二道防腐措施;將長效降阻劑與水按1：1比例調成糊狀，逐層震動夯實;待長效降阻劑表面擴散后，取用黏性細土回填所有地溝并夯實。

4 接地電阻的計算分析

4.1 原地網接地電阻的計算

根據庫區及附近土壤層的土壤電阻率分布，

把垂直接地體看作水平接地體的延伸，每個接地網水平接地體長度L為35 m，水平接地極的等效直徑d=0.02 m，取系數A=0.867，利用水平接地體的計算接地電阻：

ρ為土壤電阻率，單位Ω·m;L接地體的長度，包括垂直接地體在內，單位m;d為水平接地體直徑，單位m;h為水平接地體的埋深，m;A水平接地接形狀系數。

根據以上計算及實際測試結果，原設計地網接地電阻達不到規范的要求，同時這種形狀接地網散流效果不佳，深層土壤電阻率高的土層不方便施工。

4.2 改造地網接地電阻的計算

改造地網由角鋼垂直接地體和扁鋼水平接地體組成的復合接地網，由于角鋼采用1.5 m的長度，把它看作水平接地體的延伸，整個接地網也就是以水平接地極為主邊緣閉合的復合接地網。復合接地網的總面積S=170 m2，水平接地極的等效直徑d=0.02 m，水平接地極的埋設深度h=0.8 m，接地網的邊緣邊線總長度L0=140 m，水平接地體的總長度L=167 m，0～2.3 m表層土壤電阻率實測為228Ω·m，取季節系數為1.4時：土壤電阻率為320Ω·m，接地裝置工頻接地電阻為：

實際檢測測試：測試方式采用直線法布線，儀表使用鑒定合格期內的M4102接地電阻表，測試出方形地網工頻接地電阻為9.1Ω，達到《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010要求。

上述計算結果與實際測試接地電阻存在差異，主要原因是：計算的僅僅是方形地網的接地電阻，沒有考慮原避雷針接地裝置降阻作用，也未考慮長效降阻劑的降阻效果。

5 結論

本炸藥庫地網改造工程的設計實施結果表明：在復雜環境下安裝防雷地網，應把所在地土壤電阻率、土層結構、含水情況、季節因數、地形、面積等因素考慮進去。國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010規定炸藥庫避雷針應設置獨立的接地裝置，是指避雷針不應與炸藥庫、雷管庫共用接地裝置，但炸藥庫內的避雷針之間可以共網，實際操作中應靈活掌握。在類似炸藥庫那些四周空曠、土壤結構復雜的地方，深埋接地體的方法比較困難時，可采用加大面積閉合形復合接地網的設計方案。

［1］GB50057－2010.建筑物防雷設計規范［S］.北京：計劃出版社，2010.

［2］虞昊，臧庚媛，等.現代防雷技術基礎［M］.北京：氣象出版社，2001.

［3］魯志偉.雙層土壤地網接地電阻的簡化計算［J］.高壓電技術，1996，(4)：30.

［4］蘇邦禮，崔秉球，吳望平，等.雷電與避雷工程［M］.廣州中山大學出版社，1998.

TM862

B

1003－6598(2012)05－0057－03

2011－03－16

盧志紅(1980—)，女，助工，主要從事防雷減災技術服務工作。