導(dǎo)語：爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)雷電的認(rèn)識(shí)已不僅僅局限于自然現(xiàn)象的範(fàn)疇。我們今天研究雷電，並根據(jù)日趨成熟的雷電理論去防止雷擊所造成的危害，其意義是可想而知的。在電氣工程技術(shù)中，對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建築物採取必要的防雷設(shè)施不容忽視。爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物防雷由於其“特殊性”倍受電氣工程技術(shù)人員關(guān)注。本文結(jié)合相關(guān)雷電理論，對(duì)有關(guān)的防雷設(shè)施選擇和佈置集中進(jìn)行了闡述，希望借此機(jī)會(huì)，和業(yè)內(nèi)同行探討。

關(guān)鍵詞：爆炸危險(xiǎn)環(huán)境防雷設(shè)施相關(guān)原則和結(jié)論等電位聯(lián)結(jié)

1引言

隨著世界能源及化工工業(yè)的發(fā)展，電氣工程技術(shù)人員對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的接觸越來越廣泛。由於爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建築物遭受雷擊後，會(huì)引發(fā)大功率雷電放電，從而形成電火花引起爆炸，造成巨大的破壞和人身傷亡，這樣的例子不少。對(duì)這類建築物採取有效的防雷設(shè)施業(yè)已成為電氣工程技術(shù)人員的重要任務(wù)。這既是難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。

2相關(guān)概念

2．1爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物的防雷劃分

《建築物防雷設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》GB50057－94根據(jù)建築物的重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷電事故的可能性和後果把爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建築物防雷分為兩類。如表1－1所示：

表1-1爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建築物防雷分類

危險(xiǎn)區(qū)域防雷等級(jí)

0區(qū)（10區(qū)）

1區(qū)

2區(qū)（11區(qū)）

第一類防雷建築物

是

電火花容易引起爆炸並造成巨大破壞和人身傷亡者

否

第二類防雷建築物

是

電火花不易引起爆炸或爆炸不致造成巨大破壞和人身傷亡者

是

另外，爆炸危險(xiǎn)的露天鋼制封閉氣罐屬於第二類防雷建築物。那麼，上表中0區(qū)（10區(qū)）、1區(qū)和2區(qū)（11區(qū)）又是如何劃分的呢？

2．2爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的等級(jí)劃分

IEC79－10標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》GB50058－92對(duì)爆炸氣體環(huán)境做了如下的闡述：

（一）在大氣條件下，易燃?xì)怏w、易燃液體的蒸汽或薄霧與空氣形成爆炸氣體混合物；

（二）閃點(diǎn)低於或等於環(huán)境溫度的可燃液體的蒸汽或薄霧與空氣形成爆炸氣體混合物；

（三）在物料操作溫度高於可燃液體閃點(diǎn)的情況下，可燃液體可能洩漏時(shí)，其蒸汽或薄霧與空氣形成爆炸氣體混合物。

上述爆炸氣體環(huán)境根據(jù)爆炸氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，按照下列規(guī)定進(jìn)行等級(jí)分區(qū)：

（一）0區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸氣體混合物的環(huán)境，或者說存在著連續(xù)級(jí)釋放源的區(qū)域；

（二）1區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸氣體混合物的環(huán)境，或者說存在著第一級(jí)釋放源的區(qū)域；

（三）2區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸氣體混合物的環(huán)境，即使出現(xiàn)也是短時(shí)間存在爆炸氣體混合物的環(huán)境，或者說存在著第二級(jí)釋放源的區(qū)域；

（四）當(dāng)通風(fēng)良好時(shí)，應(yīng)降低爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)；當(dāng)通風(fēng)不良時(shí)，應(yīng)提高爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)。

我國(guó)的《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》對(duì)爆炸粉塵環(huán)境做了如下的闡述：

在大氣條件下，爆炸粉塵、可燃性導(dǎo)電粉塵、可燃性非導(dǎo)電粉塵和可燃纖維與空氣形成爆炸氣體混合物。同樣根據(jù)爆炸粉塵混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，按照下列規(guī)定進(jìn)行等級(jí)分區(qū)：

（一）10區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸粉塵混合物的環(huán)境；

（二）11區(qū)：有時(shí)會(huì)將積留下來的粉塵揚(yáng)起而偶然出現(xiàn)爆炸粉塵混合物的環(huán)境。

對(duì)上述這些爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的一、二類防雷建築物，其防雷設(shè)施應(yīng)如何選擇和佈置呢？

3防雷設(shè)施的選擇和佈置

為簡(jiǎn)便起見，本章節(jié)所列建築物均為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物。另外，雷電的危害主要有三種：直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波入侵，本章節(jié)所闡述的建築物防雷設(shè)施針對(duì)前兩種，對(duì)於雷電波入侵所採取的措施請(qǐng)參見相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)。

3．1接閃器

眾所周知，雷電放電有兩種，一種為雲(yún)間或雲(yún)內(nèi)放電；另一種為雲(yún)對(duì)地放電，也就是常說的直擊雷。直擊雷放電主要由雷雲(yún)負(fù)、正先導(dǎo)電荷同地面高聳突出物的正、負(fù)先導(dǎo)電荷“中和”而形成，兩者之間的電位可高達(dá)數(shù)千萬伏甚至上億伏。地面的突出物越高，則產(chǎn)生上行先導(dǎo)需要的平均雷雲(yún)下電場(chǎng)E0越小，相對(duì)放電電流IL越小。

基於上述原由，如果爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物沒有防雷設(shè)施，則建築物以下部位易遭受雷擊：

為了保護(hù)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物避免雷擊放電形成電火花引起爆炸，應(yīng)設(shè)置接閃器，接閃器由下列一種或多種設(shè)施組合而成：

（一）獨(dú)立避雷針；

（二）架空避雷線或架空避雷網(wǎng)；

（三）直接裝在建築物上的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)，且避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)沿易受雷擊的部位敷設(shè)。

避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)保護(hù)範(fàn)圍計(jì)算有多種方法，一般來說，我們採用“滾球”計(jì)算法，其具體計(jì)算過程參見《建築物防雷設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》GB50057－94。

裝在建築物上的避雷網(wǎng)（帶）

當(dāng)建築物太高或其他原因難以裝設(shè)獨(dú)立避雷針、架空避雷線、架空避雷網(wǎng)時(shí)可以採用這種措施並同建築物上的避雷針組成混合接閃器，避雷網(wǎng)格佈置尺寸如上。

佈置尺寸

≤10m×10m或12m×8m

相關(guān)備註

當(dāng)排放物達(dá)不到爆炸濃工、長(zhǎng)期點(diǎn)火燃燒、一排放就點(diǎn)火燃燒以及發(fā)生事故時(shí)才達(dá)到爆炸濃度的通風(fēng)管、安全閥，接閃器保護(hù)範(fàn)圍可僅保護(hù)到管帽，無管帽時(shí)可以保護(hù)到管口。否則，為了防止接閃器在0區(qū)或1區(qū)接閃以及感應(yīng)雷在0區(qū)或1區(qū)放電，無管帽時(shí)，接閃器應(yīng)保護(hù)到管口上方5m的半球體；有管帽時(shí)，保護(hù)範(fàn)圍見表3-2

對(duì)裝有阻火器的排放爆炸氣體蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等管道，1區(qū)、11區(qū)和2區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的自然通風(fēng)管

（一）金屬物體可不裝接閃器；

（二）在屋面接閃器保護(hù)範(fàn)圍之外的非金屬物體應(yīng)裝設(shè)接閃器，並和屋面防雷設(shè)施相聯(lián)。

其他同第一類防雷建築物

佈置接閃器時(shí)，應(yīng)該採取表3－1所涉及的措施，使保護(hù)範(fàn)圍更加全面、合理。

另外，當(dāng)直擊雷擊中接閃器，且接閃器與被保護(hù)建築物、與被保護(hù)建築物附屬金屬物之間沒有等電位措施時(shí)，為防止接閃器產(chǎn)生高電位對(duì)這些物體發(fā)生反擊，還應(yīng)使接閃器與這些物體之間保持一定的安全距離。表3－3中則列出了式3－2簡(jiǎn)化以後應(yīng)該在工程中採取的接閃器防雷電反擊距離。

3．2引下線

當(dāng)雷電流經(jīng)過接閃器引流後，將通過引下線進(jìn)入大地“中和”。引下線佈置的合理，會(huì)大大降低雷電過電壓。在我國(guó)的《建築物防雷設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》中，引下線佈置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

對(duì)於一類防雷建築物：

（1）金屬屋面周邊每隔18～24m應(yīng)採用引下線接地一次；（2）現(xiàn)場(chǎng)澆制的或由預(yù)製構(gòu)件組成的鋼筋混凝土屋面，其鋼筋宜綁紮或焊接成閉合回路，周邊每隔18～24m應(yīng)採用引下線接地一次；（3）建築物上有接閃器時(shí)，其周邊引下線間距不大於12m。

對(duì)於二類防雷建築物：

引下線不應(yīng)少於2根，並應(yīng)沿建築物四周均勻或?qū)ΨQ佈置，其間距不應(yīng)大於18m。

對(duì)於一、二類防雷建築物，沒有採取等電位措施時(shí)，應(yīng)滿足表3－3所列引下線的防雷電反擊距離。

實(shí)際上，要保證表3－3所列安全距離，還是有一定困難的。因此，對(duì)於裝有防雷設(shè)施的建築物，在防雷設(shè)施與其他設(shè)施及建築物內(nèi)人員無法隔離的情況下，應(yīng)採取等電位聯(lián)結(jié)。這一點(diǎn)也是在工程實(shí)際中經(jīng)常採取的措施。引下線的製作及安裝參見相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集。

9D562等。

3．3防雷接地裝置

從圖3－2和式3－2可以看出，接地裝置的選擇和佈置可以大大影響建築物的防雷效果，對(duì)於獨(dú)立避雷針、架空避雷線或架空避雷網(wǎng)應(yīng)有其獨(dú)立的防雷接地裝置，應(yīng)滿足表3－3的安全距離要求。裝在建築物上的避雷針、避雷網(wǎng)（帶），其接地裝置可以與電氣設(shè)備接地、防雷電感應(yīng)接地合併設(shè)置，取其中接地電阻的最小值，不合併時(shí)，須滿足表3－3的安全距離要求。接地裝置工頻接地電阻值選擇和計(jì)算應(yīng)符合《電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》。

當(dāng)金屬物或電氣線咱與防雷接地裝置汀連時(shí),應(yīng)滿足上述運(yùn)算式1.相連或通過過電壓保護(hù)器相連時(shí),應(yīng)滿足上述運(yùn)算式.

防雷接地裝置Se1

Sel≥0.4Ri

安全距離除滿足上述運(yùn)算式外,還不應(yīng)小於3m

Sel≥0.3KcRi

安全距離除滿足上述運(yùn)算式外,還不應(yīng)小於2m.

另外，防直擊雷的人工接地體距建築物出入口或人行道不應(yīng)小於3m，小於3m時(shí)應(yīng)採取下列措施之一：

（1）水平接地體局部深埋不應(yīng)小於1m；

（2）水平接地體局部應(yīng)包絕緣物，可採用50～80mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過接地體2m；

（3）採用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè)50～80mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過接地體2m；在防雷接地裝置與電氣接地裝置共用或相連的情況下：當(dāng)?shù)蛪弘娫淳€路採用全長(zhǎng)電纜或架空線換電纜引入時(shí)，宜在電源線路引入的總配電箱處加裝過電壓保護(hù)器；當(dāng)Y,Yn0型或D,yn11型接線的配電變壓器在本建築物內(nèi)或附設(shè)於外牆處時(shí)，在高壓側(cè)和低壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)避雷器。防雷接地裝置可採用環(huán)形接地裝置網(wǎng)，以降低各種感應(yīng)過電壓。

另外，接至防雷接地裝置的各種形式接地，除並列管道外不得串聯(lián)接地。接地裝置的製作及安裝參見相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集，如86D563等。

3．4特殊建築物防雷

有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼制封閉氣罐，當(dāng)其壁厚不小於4mm時(shí)，可不裝設(shè)接閃器，但應(yīng)接地，且接地點(diǎn)不應(yīng)少於兩處；兩接地點(diǎn)間距離不宜大於30m，衝擊接地電阻不應(yīng)大於30m。放散管和呼吸閥應(yīng)滿足表3－1的要求。

4相關(guān)原則和結(jié)論

在現(xiàn)實(shí)生活中，由於防雷設(shè)施選擇和佈置不當(dāng)造成損失的例子很多，如1987年7月，日本茨縣取手市一幢三層樓頂上安裝的避雷針遭雷擊，雷電湧流不能及時(shí)通過引下線瀉入大地，形成局部電位抬高。室內(nèi)電器設(shè)備全部損壞，如果該建築物為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物，後果不堪設(shè)想。

可以看出，對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物必須採取防雷設(shè)施，並且要做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。這同時(shí)也是對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建築物採取防雷設(shè)施的原則。

通過對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境防雷設(shè)施的闡述並結(jié)合防雷設(shè)施選擇的原則，作者認(rèn)為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域範(fàn)圍的準(zhǔn)確劃分或者說防雷等級(jí)的準(zhǔn)確劃分是合理選擇爆炸危險(xiǎn)環(huán)境防雷設(shè)施的重要出發(fā)點(diǎn)。否則，將會(huì)選擇無端複雜的防雷設(shè)施，人為地提高防雷難度和工程投資。

在規(guī)範(fàn)允許的情況下，應(yīng)多利用建築物自身佈置防雷設(shè)施，這樣大大可以降低實(shí)現(xiàn)表3－3所列安全距離的難度。

另外，從本文中還可以看出，等電位聯(lián)結(jié)是解決表3－3所列安全距離難度有效方法，在佈置防雷設(shè)施時(shí)，應(yīng)該多想想等電位聯(lián)結(jié)的措施，這對(duì)降低防雷難度，提高防雷質(zhì)量大有裨益。在工程實(shí)際中，還應(yīng)因地制宜，就地取材，盡可能利用鋼制支柱做引下線，對(duì)孤立的氣體放空金屬管道，如果裝上阻火器，防雷採用管柱直接接地即可，而阻火器的安裝對(duì)工藝專業(yè)來講也是容易做到的。

作者對(duì)這類建築物的防雷也深感棘手，今天，認(rèn)真考慮個(gè)中原由，爭(zhēng)取從中獲取點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)，並借此機(jī)會(huì)和同行探討，懇請(qǐng)各位專家批評(píng)指正，心中將不勝感激。

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