沥青拌和站避雷针设计

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摘要：沥青拌和站一般在野外空旷处安装施工，设备高且周围无其他建筑物，施工条件差，环境恶劣，并且设备上有很多精密元器件，遇到雷雨区就很容易被雷电击到，造成设备的损毁或人员的受伤。鉴于此，我们针对沥青拌和站的特点设计一套避雷设备用以防止雷电对设备和人员的伤害。

关键词：沥青拌和站 避雷针 接地体 接地电阻

中图分类号：TF526 文献标识码： A

一.避雷针的制作

1.避雷针的保护范围的确定

避雷针保护范围的确定一般采用苏联的做法即曲线法，按照这个方法单支避雷针在一定的被保护物高度下的保护范围可以用下式表示：

式中：--避雷针的保护半径

--被保护高度

h―避雷针高度

=h---避雷针的有效高度

在这里适用于h≤30m的避雷针，当h大于30米时式中结果还要乘以系数。则用折线法确定的保护范围如图1所示。

图1

图中A点是避雷针顶点，B是高度及与避雷针距离都等于h/2之点，C是地平面上与避雷针距离为1.5h的点。连结A、B、C三点的折线就是避雷针的保护范围 边界。与此相对应的保护范围计算公式如下：

当≥h/2时，rx=h-=ha

当

当h大于30米时，当h大于30米时式中结果还要乘以系数。

经过测量我们的沥青拌和站的尺寸如下：

高度为18米，避雷针安装位置距离被保护设备最远距离25米，最远处设备高3米，预计设计避雷针高度高出设备3.5米，则代入公式演算得rx=26.25m.由此可见高度为23.5米的避雷针可以保护拌和设备免受雷电伤害。

2.避雷针的设计

考虑到避雷针比较高，我们选用φ32×3×3000的镀锌管，前端为尖头的φ10×500的镀锌圆钢，如图2所示

注：管和针可以焊为一体，也可用法兰盘连接。

法兰如图3连接处选用螺栓连结，由于拌和机本身为金属设备所以需要在法兰连接处加一绝缘橡胶垫，防止遭雷击时雷电直接传到设备上。

二.引下线的选择：

避雷引下线是将避雷针接收的雷电流引向接地装置的导体，按照材料可以分为：镀锌接地引下线和镀铜接地引下线、铜材引下线（此引下线成本高，一般不采用）、超绝缘引下线。由于拌和机是金属设备，为防止受雷击时电流对设备的损害，我们选择绝缘铜芯电缆（直径16平方毫米）做引下线。

三.接地体的选择及要求

接地体：又称接地极，是与土壤直接接触的金属导体或导体群。分为人工接地体与自然接体。 接地体做为与大地土壤密切接触并提供与大地之间电气连接的导体，安全散流雷能量使其泄入大地。由于我们的设备都是现场安装，本身不存在埋地管道，因此我们采用人工接地体。

1.人工接地体可采用钢管、角钢、圆钢或废钢铁等制成。简单人工接地体分为垂直接地体和水平接地体。人工接地体宜采用垂直接地体，多岩石地区可采用水平接地体。为防止腐蚀，接地体最好采用镀锌元件。按照机械强度和耐腐蚀的要求，钢质接地体和接地线的最小尺寸见下表1：

表1

2接地体顶面埋设深度不应小于0.6米，角钢及钢管接地体应垂直配置。

3.为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于其长度的两倍，水平接地体的间距应根据设计规定不宜小于5米

4.接地体与拌和机设备的距离不宜小于1.5米

按照以上要求我们选择角钢做接地极（4×4×2000mm）。

四.避雷系统的安装

避雷针、引下线、接地极制作完毕就可以开始安装了，安装顺序为从下往上安装。为了保证良好的接地，接地部分用钢筋网笆（为增强防雷效果，用木碳末加盐与泥土混合填埋），并向四周延伸6到9米的距离，每间隔3米向地下打入一根2米长的角钢并与接地线相连，如图4所示：接地体之间用焊接连接，接地体与引下线之间用螺栓连接，引下线与避雷针之间用焊接或者螺栓连接，连接处做防腐防锈处理

五.安装后的测试

避雷针安装完毕后需要进行接地电阻的检测。我们采用拌和机接地和操作室接地分离的方式。弱电系统应将各自设备机房内与建筑物绝缘的接地端子，用25mm2以上的铜芯电缆或导线穿焊接钢管做单独的引下线，在拌和机基础处与接地板相连。一般要求接地电阻不大于4Ω，而对于年雷暴日小于20天的地区，接地电阻值可小于10Ω，但是我们所用设备一般不能确定年雷暴日，所以接地电阻务必小于4Ω。我们采用手摇式电阻表测量接地电阻。手摇式地阻表是一种较为传统的测量仪表，它的基本原理是采用三点式电压落差法，其测量手段是在被测地线接地极（暂称为X）一侧地上打入两根辅助测试极，要求这两根测试极位于被测地极的同一侧，三者基本在一条直线上，距被测地极较近的一根辅助测试极（称为Y）距离被测地极20米左右，距被测地极较远的一根辅助测试极（称为Z）距离被测地极40米左右。测试时，按120转/秒的转速转动摇把，测试仪通过内部磁电机产生电能，在被测地极X和较远的辅助测试极（称为Z）之间“灌入”电流，此时在被测地极X和辅助地极Y之间可获得一电压，仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地极的地阻。通过测量我们的接地电阻为3.8Ω，满足要求。

六.注意事项

1.避雷针安装时一定要固定可靠，防止在高空落下。

2. 对避雷针要加强平时检修力度，每隔一段时间测量一下接地电阻，看是否在规定范围之内。

3. 遇到雷雨天气尽量避开沥青拌和站，绝对不能在设备上进行检修或运转设备。

4.如果沥青拌和机需要增加其他设备，如球磨机、脱桶炉、乳化沥青设备等则必须重新计算避雷针的保护范围，一旦超过安全范围则必须增加第二个避雷设备或对原来的避雷针重新设计。

七.结语

我们设计的这个避雷针材料广泛，资金花费较少，但是效果良好。该避雷针虽然可以起到避雷的作用，但是由于实际情况的多变，因此遇到雷雨天气工作人员还是要远离金属设备。

参考文献：

[1] 狄富清. 城乡电网配电装置[M]. 中国电力出版社出版， 2001. 6

[2]许颖，浅析避雷针（线）防直击雷作用，防雷世界，2003年，12期

[3] 王时煦，马宏达，陈首新，《建筑物防雷设计》，中国建筑工业出版社，1980年9月