遼寧省某炸藥庫(kù)建筑物直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)的探討

摘要：為了預(yù)防直擊雷災(zāi)害，各種建筑物都會(huì)進(jìn)行一定的防護(hù)設(shè)計(jì)，而炸藥庫(kù)建筑又是其中較為特殊的一種。由于炸藥庫(kù)所儲(chǔ)存的炸藥與雷管具有極高的易燃易爆性，所以對(duì)直擊雷的反應(yīng)更為敏感，這對(duì)其雷擊防護(hù)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。為此，我國(guó)已經(jīng)制定了相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)作為這類建筑雷擊防護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)，以保證炸藥庫(kù)建筑在雷雨天的安全。本文以鞍山鋼鐵集團(tuán)某露天鐵礦產(chǎn)區(qū)的一處炸藥庫(kù)防直擊雷解決方案為例，詳細(xì)介紹防直擊雷設(shè)計(jì)及接地裝置設(shè)計(jì)的算法。

關(guān)鍵詞：直擊雷防護(hù) 接地裝置 安全距離

中圖分類號(hào)： P427.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

礦山的生產(chǎn)需要大量的炸藥，炸藥的妥善存儲(chǔ)是安全生產(chǎn)的頭等大事，炸藥庫(kù)的防雷安全更是重中之重。本方案根據(jù)鞍山鋼鐵集團(tuán)某露天鐵礦產(chǎn)區(qū)雷管庫(kù)和炸藥庫(kù)的實(shí)際特點(diǎn)，按照國(guó)家相關(guān)防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出雷管庫(kù)和炸藥庫(kù)的防直擊雷方案，以達(dá)到最大程度的降低雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

1現(xiàn)場(chǎng)勘察情況

鞍鋼集團(tuán)某部炸藥庫(kù)位于遼寧省本溪市南芬區(qū)露天鐵礦區(qū)的一座山頂?shù)木徠绿帲０渭s1800米。由于礦石開采，周圍已無(wú)任何植被。庫(kù)區(qū)內(nèi)有雷管庫(kù)與炸藥庫(kù)各1座，庫(kù)區(qū)入口處設(shè)有值班室，值班室內(nèi)設(shè)置安防電子設(shè)備。

2防雷類別確定

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010中的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)將鞍鋼集團(tuán)某部雷管庫(kù)和炸藥庫(kù)劃分為第一類防雷建筑物，其雷電防護(hù)方案應(yīng)按照一類防雷建筑物的防雷措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。值班室劃分為第三類防雷建筑物，其雷電防護(hù)方案應(yīng)按照三類防雷建筑物的防雷措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3接閃器設(shè)計(jì)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，雷管庫(kù)、炸藥庫(kù)的建設(shè)地點(diǎn)位于庫(kù)區(qū)的中部，直擊雷防護(hù)擬采用避雷塔與避雷線相結(jié)合的方式。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010中接閃器距離被護(hù)物3m以外的要求，擬設(shè)計(jì)在距離雷管庫(kù)、炸藥庫(kù)圍墻外側(cè)2m遠(yuǎn)位置各設(shè)立1座避雷塔，并在兩塔間架設(shè)避雷線，避雷線架設(shè)在兩個(gè)庫(kù)房的橫向中軸線位置。

3.1避雷塔高度計(jì)算

①距地面hr處作一平行于地面的平行線；

②以避雷線為圓心、hr為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點(diǎn)；

③以A、B為圓心，hr為半徑作弧線，該兩弧線相交或相切并與地面相切。從該弧線起到地面止就是保護(hù)范圍；

根據(jù)兩個(gè)庫(kù)房的實(shí)際情況，預(yù)選用的避雷線塔高度為20m，庫(kù)房高度為4m；當(dāng)避雷線塔高度為20m、跨距為53.5m時(shí)，架空避雷線中點(diǎn)的最大弧垂為2.4m，所以其保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度應(yīng)為20m-2.4m=17.6m。

將上述數(shù)值代入公式中計(jì)算得出rx ≈13.3m，r0≈28.2m。由此可以得出避雷線兩端的保護(hù)范圍為在4米高平面上的保護(hù)范圍約為13.3米，在地面上的保護(hù)范圍為28.2米。

雷管庫(kù)的寬度為4.1m，炸藥庫(kù)的寬度為6m，把避雷線架設(shè)在兩個(gè)庫(kù)房的中軸線位置，當(dāng)避雷線塔高度為20米、架空避雷線最大弧垂為2.4m時(shí)，其避雷線在4m高的平面上的保護(hù)寬度約為12.3m，可以保護(hù)這兩個(gè)庫(kù)房。

3.2 架空避雷線至屋面安全距離的計(jì)算

考慮季節(jié)變化，避雷線弧垂變化，假設(shè)庫(kù)房的高度為5m，將具體數(shù)值代入上述公式，得出的架空避雷線至屋面和突出屋面的風(fēng)帽、放散管等物體之間的距離約為≥3.4m，根據(jù)計(jì)算架空避雷線保護(hù)范圍的最高點(diǎn)高度為17.6m，建筑物高度為4m，故符合規(guī)范要求。

將雷管庫(kù)和炸藥庫(kù)的具體數(shù)值代入上述公式，得出避雷線塔與雷管庫(kù)、炸藥庫(kù)的地上距離≥4.2m，接地裝置與地下管道、電纜等金屬物、防感應(yīng)雷接地裝置的地下距離為≥4m。雷管庫(kù)旁設(shè)立的避雷線塔離庫(kù)房距離為6.5m、炸藥庫(kù)旁設(shè)立的避雷線塔離庫(kù)房距離為16m，所以均能滿足安全距離的要求。直擊雷防護(hù)的接地阻值要求≤10Ω，但考慮到值班室內(nèi)有電源及監(jiān)控系統(tǒng)需做感應(yīng)雷防護(hù)，感應(yīng)雷防護(hù)接地裝置的接地阻值要求≤4Ω，二者不可共地。

5防直擊雷設(shè)計(jì)結(jié)論

經(jīng)過計(jì)算得出，在距離雷管庫(kù)6.5m遠(yuǎn)位置設(shè)立一座避雷線塔，在距離炸藥庫(kù)16m遠(yuǎn)位置設(shè)立一座避雷線塔，在兩座避雷線塔間架設(shè)避雷線，避雷線架設(shè)位于兩個(gè)庫(kù)房橫向的中軸線位置，線塔高度均為20m，架空避雷線保護(hù)范圍的最高點(diǎn)高度為17.6m，兩座避雷線塔間的距離為53.5m。架空避雷線至庫(kù)房屋頂之間的距離應(yīng)≥3.4m，避雷線塔支柱與庫(kù)房的地上距離≥4.2m，其接地裝置與地下管道、電纜等金屬物、防感應(yīng)雷接地裝置的地下距離為≥4m。此設(shè)計(jì)可有效防護(hù)直接雷擊。

6 結(jié)束語(yǔ)

炸藥庫(kù)的防直擊雷設(shè)計(jì)應(yīng)該經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，應(yīng)充分考慮到接閃器設(shè)立的高度，避雷線的防護(hù)范圍，特別是受季節(jié)影響避雷線距離被保護(hù)物的距離。更要充分考慮防直擊雷接雷裝置與防感應(yīng)雷接地裝置的安全距離。本文所討論的防護(hù)設(shè)計(jì)案例具有較強(qiáng)的針對(duì)性，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行其他同類設(shè)計(jì)時(shí)只能參考理論方法，不能完全照搬。

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