民爆仓库综合防雷体系的研究与探索

　　摘要：民用爆破仓库属易燃易爆场所，其防雷工作显得非常重要。在做好民爆仓库防直击雷的同时，更要做好库区监控系统的防雷工作。通过防直击雷、防雷电波侵入、等电位连接、屏蔽、合理布线以及“共地”等有效措施，进行综合防护，才能确保库区民爆器材、监控设备及工作人员的安全。

　　关键词：民爆仓库,架空避雷线,监控系统,防雷措施

　　民用爆破仓库(简称民爆仓库)包括炸药仓库和雷管仓库。雷管炸药属于烈性爆破器材，遇电火花或撞击极易引起剧烈爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡。按照爆炸危险品管理条例有关规定,民爆仓库的防雷工作尤其重要，必须进行综合雷电防护，确保其不受雷电侵害。洛钼集团矿山公司的民爆仓库位于栾川县城北三道幢顶峰，海拔近2000m，地处孤立山顶，四周空旷，且地下有丰富的金属矿藏，属雷暴多发区。该库区有炸药库和雷管库各一个，库区内另设有多个露天监控摄像头。附近另有一监控中心，对库区的所有活动进行24小时不间断监控。要做好其防雷工作，需根据其所处的地理、环境和雷电活动特点,将外部的防雷与内部的防雷协调统一、进行综合防护，才能确保库区的安全。

　　1雷电对民爆仓库的危害。

　　1.1直击雷对的危害。

　　直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象，如果直击雷一旦击中民爆仓库，将引起仓库内的爆破器材发生剧烈爆炸，会造成巨大的财产损失和人员伤亡。

　　1.2雷电感应高电压及雷电电磁脉冲(LEMP)的危害。

　　由于雷电具有高电位、强电流、瞬时性的特点，强大的瞬变闪电能够产生静电场、交变电磁场和电磁辐射，使周围的金属物产生感应电势和感应电流，损坏库区内监控系统的微电子设备。

　　1.3静电的危害。

　　民爆仓库对静电尤其敏感。库房一但出现静电，可能引起电火花，引起仓库内的爆破器材发生剧烈爆炸，从而造成巨大的财产损失和人员伤亡。

　　2.库房的防直击雷措施。

　　2.1架空避雷线的安装。

　　2.1.1设立架空避雷线。

　　依照建筑物防雷设计规范，该库房应按第一类防雷建筑物设计。分别在炸药库和雷管库的山墙外侧(山墙正中)安装2座等高金属避雷塔，在塔顶部架设架空避雷线，作为库房防雷的第一级保护。架空避雷线材料为 35 mm2钢绞线。确保库房在接闪器的保护范围。架空避雷线与塔可靠焊接，避雷塔下敷设独立接地体。接地电阻不大于10.0Ω。

　　2.1.2架空避雷线的保护范围及高度。

　　首先在确定架空避雷线的高度时，应计及弧垂的影响。在常规情况下，当等高支柱间的距离小于120m时，架空避雷线中点的弧垂宜采用2m。

　　根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94规定，用滚球法可计算出避雷线的高度及塔的高度。

　　设避雷线的高度为h,已知滚球半径 =30m， h≤2 ，库房长为20m,高度hx为6m，由于库宽为10m，故在6m高度的平面上的保护宽度 =5m。根据式(1)可计算出避雷线的高度：

　　(1)

　　避雷线的高度：h=10.8m，距房顶平面高度为4.8m。

　　由于避雷线中点垂弧取2m，故该库2端避雷塔高度不应低于12.8m。

　　根据规范公式计算架空避雷线距房顶的最小高度 。架空避雷线长度为： =30m，避雷塔高度h为12.8m，计算架空避雷线到房顶的距离 。

　　由于( )=27.8,小于 的5倍，可以计算

　　=( =1.83。

　　前面计算出避雷线距房顶平面高度为4.8m，大于 ，符合规范规定。

　　2.1.3计算避雷塔距建筑物水平距离：

　　由于库高度hx为6m，远小于避雷塔的冲击接地电阻 的5倍，故避雷塔距建筑物的距离为：

　　=0.4( )=2.24m。

　　根据规定，避雷塔距建筑物的距离不得小于3m，故塔距建筑物的距离可以定为3.0m外。

　　经上计算，该避雷塔高度按12.8m设计安装，距库房距离不小于3.0m。

　　2.1.4接地体体敷设

　　由于该库位于矿山顶部，属于沙石地，经测量其土壤电阻率为3000Ω.m。该地接地体的有效长度 =2 =110m。

　　库房沿四周附设环行接地体。环行接地体所包围的面积的等效圆半径为： =84.1m，

　　而 =77.4m，小于等效圆半径，故库房的环行接地体不需要补加水平或垂直接地体。

　　环行接地体的周长 为68m，其一半为34 m，小于 ，则A=1.85。经检测环行接地体的工频接地电阻为15Ω，可以换算出避雷塔接地体冲击接地电阻为8.1Ω。

　　接地体实际长度按11m敷设,则可以推算出A为3.0。经检测避雷塔接地体工频接地电阻为15Ω，根据冲击接地电阻和工频接地电阻的换算公式，可以换算出避雷塔接地体冲击接地电阻为5Ω。符合第一类建筑物防雷规范标准。

　　2.2库房避雷带的安装。

　　库房顶另安装避雷带，采用Φ10mm的热镀锌圆钢沿屋檐四周敷设，并用支撑卡固定，支撑卡高15cm,间距为1.0m左右。引下线平均间距不大于12m，房顶避雷网格按5mX5m布局，避雷带所有拐弯处均做圆弧过度。接地体采用环形接地体，并与房屋基础自然接地钢筋网可靠焊接。其接地电阻不大于10.0Ω。

　　2.3库房防静电感应措施。

　　库房的所有金属门窗，均与房屋的环行接地体可靠焊接。门口均安装不锈钢静电释放球柱，球柱与环行接地体可靠焊接。同时金属门框上安装用金属丝串接的金属门帘，门帘通过金属门框与环行接地体可靠连接。当人体通过时，可以释放人体头发及衣服上残存静电。

　　3.监控系统的雷电防护措施。

　　由于民爆仓库存储的的特殊性，故需在库区内房前屋后以及道路出入口安装视频监控头，库区内所有活动都由视频监控摄像头通过网络传入监控中心。

　　3.1监控机房的直击雷防护。

　　监控机房房顶用Φ10mm的热镀锌圆钢沿房顶四周敷设，用支撑卡固定，支撑卡高15cm,间距为1.0m左右，利用柱内钢筋做引下线,与房屋基础接地钢筋网相连接。其接地电阻不大于10.0Ω。

　　3.2室外摄像头的防护。

　　民爆仓库监控系统前端室外设备如摄像头,应置于接闪器有效保护范围之内，避雷针一般设置在安装摄像机的支撑杆的顶端。可利用金属杆本身或用4X40 mm2的镀锌扁铁做引下线。接地装置采用人工接地体，接地电阻不大于10.0Ω.每个摄像头的前端宜各安装一套电源、视频线路二合一(SV-2/220)组合式防雷器。为防止雷电感应，沿杆引入摄像机的电源线和信号线应穿金属管进行屏蔽。摄像头与监控室之间的电源、信号线，均需用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，地埋长度不小于15m。入户端将电缆金属外皮或钢管与监控中心的共用接地网可靠焊连。

　　3.3监控室的雷电感应和雷电波侵入防护措施。

　　监控系统中，监控室的低压配电系统的防雷尤为重要。宜在监控机房220V电源处安装一标称通流容量≥40KA(8/20μs波形)、导通电压Un≥3Uc、响应时间≤50ns的电涌SPD进行保护。在视频线路和宽带网路由器接入端分别安装视频信号SPD和 RJ45接口的SPD进行信号保护。

　　3.4等电位处理。

　　等电位连接是内部防雷装置的一部分，宜沿机房四周墙壁近地面处敷设等电位汇流排，用截面不小于50 mm2铜排制做，将机房内所有设备包括避雷器PE线等，采取S型结构就近与汇流排相连接。对进入室内的宽带光纤，光端机的外壳及光纤金属加强芯或金属屏蔽层须就近接入等电位接地汇流排。机房内设内部环行接地体，该接地体必须就近与柱内钢筋有效相连，宜每隔5m连接一次。等电位接地汇流排就近与该环行接地体相连。

　　3.5屏蔽与法拉第笼。

　　机房所有金属门窗均需和房屋的接地装置可靠焊接。机房装修时做防静电处理，墙壁采用防静电铝塑板，并与机房共地系统相连。使机房的形成一个法拉第笼。监控机房应设大楼一楼，机房电脑等弱电设备与外墙距离不小于1.0米

　　3.6接地系统。

　　利用房屋基础内的钢筋网做防雷接地，接地电阻不应大于4.0Ω。如果接地不符合防雷要求，应另安装人工接地装置。

　　4.结论。

　　4.1民爆仓库的防雷工作，直击雷防护是关键.

　　4.2监控系统防雷宜将外部防雷与内部防雷电、等电位、屏蔽以及完善的接地防护技术措施协调统一，进行综合防护,才能监控系统的安全运行。

　　参考文献：

　　[1]梅卫群.江燕如.建筑防雷工程与设计[M].北京：气象出版社，2006：336—366.

　　[2]郭魁英,孙志广,李忠亮,赵海军.计算机机房综合防雷系统工程[J].气象与环境科学,2006,(1):

《民爆仓库综合防雷体系的研究与探索》

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