民用火工库防雷设计探讨
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摘要：为探讨民用爆炸药物品储存库在雷电防护的安全性能，本文根据罗溪镇某个小型民爆物品储存库（简称火工库）的防雷装置整改为例，通过工程实践， 总结在火工库防雷技术的关键点，得出火工库的防雷应综合治理的结论，为类似项目的防雷整改提供参考。
火工库是贮存爆炸物品等危险品的建筑物，是国家雷电防护的重点对象之一，火工库一般是地处旷野，半山腰或山坡下，较为孤立，而雷电活动在这些地方比较活跃，极易发生对地闪击，因此火工库遭受雷击的可能性较大。为了避免雷击而发生灾害事故，确保人身和财产安全。火工库的防雷应综合考虑直击雷防护、闪电感应及闪电电涌侵入、雷电反击、等电位接地等方面，只有通过系统的防雷措施，才能将雷电对火工库的危害降低到最小。
1、火工库环境概述
该火工库建在偏僻的山坡下，且较空旷，为孤立建筑物，钢筋混凝土结构，主要贮存民用爆炸物品。现有一座炸药库长9.3米，宽6.5米，高3.3米。一座雷管库长8.5米，宽6.9米，高3.3米。火工库的配电房为平房，室外架空低压电源线路引入，无其他金属管线引入。现场检测土壤电阻率为1225Ω・m。
2、现场勘察及隐患分析
2.1直击雷防护装置
火工库已安装引下线、接闪杆、并设有接地装置，火工库天面敷设接闪带。现场勘察发现部分引下线已断裂，接闪杆未经专业设计和计算，同时未采取合理的抗风压措施，已形成弯曲状，严重影响保护范围。接地体无做深埋，在地表面，腐蚀较严重。检测出接地体接地电阻值超标。隐患分析：引下线断裂，即切断了雷电泄流通道，雷击建筑物天面接闪带时，会引起地网瞬间电位不均衡，容易产生地电位反击危害；而接闪杆未经专业设计和计算，且已弯曲， 未能满足安全距离要求。当雷击接闪杆时，接闪瞬间与大地间存在很高的电位，这电压对与大地连接的其他金属物品发生闪击，此时容易产生雷电反击，导致人身和财产的安全。
2.2、接地装置 隐患分析：接地体在地表面。由于雷云的电场作用，使室外导体上感应出与雷雨云电荷相反的电荷，当雷云电荷放电时，接地体上电荷被释放，形成过电压波经过导体入户可能导致终端设备遭受过电压冲击而损坏。
2.2.1、闪电电涌 隐患分析：火工库未设置防闪电感应、闪电电涌，配电箱未安装电涌保护器（SPD），仓库的金属门窗等金属构件均未接地连接。低压配电线路直接从室外架空引入。在雷电闪击于架空线或金属导体时，闪电电涌可能沿着架空低压线路直接进入室内，使线路遭受损坏，发生火花放电。
3、火工库防雷整改实例
3.1防雷装置的整改设计
根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》的分类，该火工库应按第一类防雷建筑物要求设计，在火工库现有防雷装置基础上，针对存在的雷击隐患提出整改措施，包括对雷电侵入途径进行电涌保护和对接地方式上不合理处进行整改。
3.1.1直击雷防护设计 本设计对裂断、脱焊的引下线和接闪带按规范重新焊接，对没接地或接地不良的金属门窗和构件按规范进行接地，对锈蚀的接闪带，引下线进行除锈防腐处理或更换，对在地表面上的接地体做深埋。接闪杆按规范重新设计，旧的拆除。确保防雷装置可靠接地的安全性。
3.1.1.1接闪器 采用独立的接闪杆进行直击雷防护，为确保独立接闪杆支柱及其接地装置与被保护建筑物与其有联系的电缆金属物之间的安全距离，故安全距离取5米，根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》的附录D滚球法确定单支接闪杆的保护范围计算方法：单支接闪杆的保护范围应按下列方法确定。
1-xx′平面上保护范围的截面。当接闪杆高度h小于或等于hr时：距地面hr处作一平行于地面的平行线。以杆尖为圆心，hr为半径作弧线交于
图1单支接闪杆的保护范围
平行线的A、B两点。以A、B为圆心，hr为半径作弧，弧线与接闪杆尖相交并与地面相切。弧线到地面为其保护范围。保护范围为一个对称的锥体。接闪杆在hx高度的xx′平面上和地面上的保护半径，应按下列公式计算；
式中：rx：接闪杆在hx高度的xx′平面上的保护半径（m）；hr：接闪杆在hx高度的xx′平面上的保护半径（滚球半径）（m）；hx：被保护物的高度（m）r0―接闪杆在地面上的保护半径（m）；hr：滚球半径第一类建筑物30M 。
经过单针滚球半径公式计算，可以推算火工库的接闪杆高度为18.3米，接闪针在4米高度的保护半径Rx=12.66米，根据现场勘察情况，该炸药库完全处于接闪针的保护范围。（见图）
接闪杆材料采用直径12mm的热镀锌圆钢。接闪杆利用金属杆塔支撑
3.1.1.2引下线 利用接闪杆金属支撑杆塔作为引下线，支撑铁塔各构件之间做可靠焊接并形成电气通路，独立接闪杆的冲击接地电阻不宜大于10Ω。
3.1.1.3接地装置 接地装置是整个防雷设计的 重要环节之一，合理而良好的接地装置就能有效地防雷，不管是直击雷，感应雷等都将通过接地装置导入大地。是把雷电对接闪器闪电电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。包括防直击雷接地装置和防感应接地。
3.1.2防闪电电涌侵入措施 防止闪电电涌沿着电源线路侵入室内，将室外低压配电线路采用铠装电缆穿钢管埋地敷设引入，埋地长度不小于15米，在低压配电线路的总配电柜安装一级试验的电涌保护器SPD。其冲击电流不小于12.5KA，过电压保护水平Up≤2.5Kv，同时将电缆金属外皮、钢管连在一起接地。
3.1.3防闪电感应 为防止闪电电磁感应和闪电静电感应侵入，将炸药库的金属门窗、管道及构件物与防闪电感应的接地装置可靠连接，将仓库内的金属门窗与室内总等电位连接带做可靠连接，连接线用截面积不小于16m的绝缘铜心导线，其等电位连接的过渡电阻不应大于0.03Ω。
3.1.4防人体静电 在炸药库及雷管库门前各安装人体静电消除装置，进入火工库内前宜穿防静电衣服、鞋。在火工库出入口处设置静电触摸球，其接地电阻值不大于100Ω。
4、防雷装置检测
火工库属于易燃易爆场所，根据相关规定应定期委托防雷装置检测机构进行检测，且每半年检测一次，同时安排专门人员对防雷装置进行日常维护和管理。
结束语
该火工库实施防雷整改后，经过几年的运行。预防和减少雷电灾害的发生，确保人身安全和财产损失，但不是做了防雷装置就可“高枕无忧”，应充分注意雷害事故的不确定性，随机性及偶然性，做到防患于未然，真正实现“以人为本”做到“安全第一。以防为主”只有这样，才能有效地防止或减少事故发生。