“對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物防雷設(shè)施選擇和布置”環(huán)境畢業(yè)論文

1、“對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物防雷設(shè)施選擇和布置”環(huán)境畢業(yè)論文    文章簡(jiǎn)介：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)象的范疇。我們今天研究雷電，并根據(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)境的建筑物采取必要的防雷設(shè)施不容忽視。爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物防雷由于其“特殊性”倍受電氣工程技術(shù)人員關(guān)注。本文結(jié)合相摘要：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)象的范疇。我們今天研究雷電，并根據(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)

2、境的建筑物采取必要的防雷設(shè)施不容忽視。爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物防雷由于其“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)施選擇和布置集中進(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(lái)越廣泛。由于爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物遭受雷擊后，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)這類建筑物采取有效的防雷設(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 21爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物的防雷劃分 建

3、筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB5005794根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)以及發(fā)生雷電事故的可能性和后果把爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物防雷分為兩類。如表11所示： 表1-1爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物防雷分類    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)）    第一類防雷建筑物 是 電火花容易引起爆炸并造成巨大破壞和人身傷亡者 否    第二類防雷建筑物 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，有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼制封閉氣罐屬于第二類防雷建筑物。那么，上表中0區(qū)

4、（10區(qū)）、1區(qū)和2區(qū)（11區(qū)）又是如何劃分的呢？ 22爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的等級(jí)劃分 IEC7910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)范GB5005892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)低于或等于環(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）在物料操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)的情況下，可燃液體可能泄漏時(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(shuō)存

5、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(shuō)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(shuō)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)范對(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

6、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(lái)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、二類防雷建筑物，其防雷設(shè)施應(yīng)如何選擇和布置呢？ 3防雷設(shè)施的選擇和布置 為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，本章節(jié)所列建筑物均為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物。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)所闡述的建筑物防雷設(shè)施針對(duì)前兩種，對(duì)于雷電波入侵所采取的措施請(qǐng)參見(jiàn)相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)。31接閃器 眾所周知，雷電放電有兩種，一種為云間或云內(nèi)放電；另一種為云對(duì)地放電，也就是常說(shuō)的直擊雷。直擊雷放電主要由雷云負(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)

7、數(shù)千萬(wàn)伏甚至上億伏。地面的突出物越高，則產(chǎn)生上行先導(dǎo)需要的平均雷云下電場(chǎng)E0越小，相對(duì)放電電流IL越小。 基于上述原由，如果爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物沒(méi)有防雷設(shè)施，則建筑物以下部位易遭受雷擊，如圖31所示： 為了保護(hù)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑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）直接裝在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)，且避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)沿圖31所示易受雷擊的部位敷設(shè)。 避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)保護(hù)范圍計(jì)算有多種方法，一般來(lái)說(shuō)，我們采用“滾球”計(jì)算法，其具體計(jì)算過(guò)程參見(jiàn)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB5005794。 表

8、3-1爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物防雷設(shè)施選擇和布置形式表    防雷等級(jí)防雷設(shè)施 第一類防雷建筑物 （滾球半徑30m） 第二類防雷建筑物 （滾球半徑45m）    架空避雷網(wǎng) 布置尺寸 5m×5m或6m×4m 不需要    裝在建筑物上的避雷網(wǎng)（帶） 當(dāng)建筑物太高或其它原因難以裝設(shè)獨(dú)立避雷針、架空避雷線、架空避雷網(wǎng)時(shí)可以采用這種措施并同建筑物上的避雷針組成混合接閃器，避雷網(wǎng)格布置尺寸如上。 布置尺寸 10m×10m或12m×8m &#

9、160;  相關(guān)備注 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)范圍可僅保護(hù)到管帽，無(wú)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(wú)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)范圍見(jiàn)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)范圍之外的非金屬物體應(yīng)裝設(shè)接閃器，并和屋面防雷設(shè)施相聯(lián)。 其它同第一類防雷建筑物 表3-2有管帽的管

10、口接閃器的保護(hù)范圍    裝置內(nèi)的壓力與周圍空氣壓 力的壓力差（kPa） 排放物的比重 管帽以上的垂直 高度（m） 距管口處的水平 距離    5 重于空氣 1 2    525 重于空氣 2.5 5    25 輕于空氣 2.5 5    25 重或輕于空氣 5 5 布置接閃器時(shí)，應(yīng)該采取表31所涉及的措施，使保護(hù)范圍更加全面、合理。 另外，當(dāng)直擊雷擊中接閃器，且接閃器與被保護(hù)建筑物、與被保護(hù)建

11、筑物附屬金屬物之間沒(méi)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，這一點(diǎn)可以通過(guò)圖32所示的簡(jiǎn)化模型加以理解。表33中則列出了式32簡(jiǎn)化以后應(yīng)該在工程中采取的接閃器防雷電反擊距離。 32引下線 當(dāng)雷電流經(jīng)過(guò)接閃器引流后，將通過(guò)引下線進(jìn)入大地“中和”。引下線布置的合理，會(huì)大大降低雷電過(guò)電壓。在我國(guó)的建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范中，引下線布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 對(duì)于一類防雷建筑物： （1）金屬屋面周邊每隔1824m應(yīng)采用引下線接地一次；（2）現(xiàn)場(chǎng)澆制的或由預(yù)制構(gòu)件組成的鋼筋混凝土屋面，其鋼筋宜綁扎或焊接成閉合回路，周邊每隔1824m應(yīng)采用引下線接地一次

12、；（3）建筑物上有接閃器時(shí)，其周邊引下線間距不大于12m。 對(duì)于二類防雷建筑物： 引下線不應(yīng)少于2根，并應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不應(yīng)大于18m。 對(duì)于一、二類防雷建筑物，沒(méi)有采取等電位措施時(shí)，應(yīng)滿足表33所列引下線的防雷電反擊距離。 實(shí)際上，要保證表33所列安全距離，還是有一定困難的。因此，對(duì)于裝有防雷設(shè)施的建筑物，在防雷設(shè)施與其它設(shè)施及建筑物內(nèi)人員無(wú)法隔離的情況下，應(yīng)采取等電位聯(lián)結(jié)。這一點(diǎn)也是在工程實(shí)際中經(jīng)常采取的措施。 引下線的制作及安裝參見(jiàn)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集。如99D562等。33防雷接地裝置 從圖32和式32可以看出，接地裝置的選擇和布置可以大大影響建筑物的防雷效果，對(duì)于獨(dú)立

13、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33的安全距離要求。裝在建筑物上的避雷針、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)接地合并設(shè)置，取其中接地電阻的最小值，不合并時(shí)，須滿足表33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)范。 表3-3防雷設(shè)施至被保護(hù)建筑物,附近金屬的安全距離    防雷等級(jí)防雷設(shè)施 第一類防雷建筑物 第二類防雷建筑 Ri:沖擊接地電阻。 hx:計(jì)算點(diǎn)的高度（m）。 h:支柱高度（m）。 T:避雷線的長(zhǎng)度 T1:從避雷網(wǎng)中間最低點(diǎn)沿導(dǎo)體至電近支柱的距離（m）。 n:

14、避雷網(wǎng)11的倍數(shù)。 Kc:分流系數(shù)。    架空避雷線Sa1、架空避雷網(wǎng)（接閃器）Sa2 1.Sa10.2Ri+0.03(h+1/2) (h+1/2)5Ri Sa10.05Ri+0.06(h+1/2) (h+1/2)5Ri 2.Sa2(1/n)0.4Ri+0.03(h+11) (h+11)5Ri Sa2(1/n)0.1Ri+0.12(h+11) (h+11)5Ri 安全距離除滿足上述表達(dá)式外,還不應(yīng)小于3m    獨(dú)立避雷針和架空避雷線、網(wǎng)的支柱或引下線Sa3，建筑物防雷的引下線Sa4 1.Sa30.4(Ri+0.

15、1hx) (hx5Ri) Sa30.1(Ri+0.1hx) (hx5Ri) 安全距離除滿足上述表達(dá)式外,還不應(yīng)小于3m 1.Sa40.3Kc(Ri+0.1hx) (hx5Ri) Sa40.075Kc(Ri+hx) (hx5Ri) 2.Sa40.075Kchx 當(dāng)金屬物或電氣線咱與防雷接地裝置汀連時(shí),應(yīng)滿足上述表達(dá)式1.相連或通過(guò)過(guò)電壓保護(hù)器相連時(shí),應(yīng)滿足上述表達(dá)式.    防雷接地裝置Se1 Sel0.4Ri 安全距離除滿足上述表達(dá)式外,還不應(yīng)小于3m    Sel0.3KcRi 安全距離除滿足上述表達(dá)式外,還不應(yīng)

16、小于2m. 另外，防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道不應(yīng)小于3m，小于3m時(shí)應(yīng)采取下列措施之一： （1）水平接地體局部深埋不應(yīng)小于1m；（2）水平接地體局部應(yīng)包絕緣物，可采用5080mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過(guò)接地體2m；（3）采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè)5080mm厚的瀝青層，其寬度應(yīng)超過(guò)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€路采用全長(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(guò)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筑物內(nèi)或附設(shè)于外墻處時(shí)，在高壓側(cè)和低壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)避雷器。防雷接地裝置可采用環(huán)形接地裝置網(wǎng)

17、，以降低各種感應(yīng)過(guò)電壓。 另外，接至防雷接地裝置的各種形式接地，除并列管道外不得串聯(lián)接地。 接地裝置的制作及安裝參見(jiàn)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集，如86D563等。 34特殊建筑物防雷 有爆炸危險(xiǎn)的露天鋼制封閉氣罐，當(dāng)其壁厚不小于4mm時(shí)，可不裝設(shè)接閃器，但應(yīng)接地，且接地點(diǎn)不應(yīng)少于兩處；兩接地點(diǎn)間距離不宜大于30m，沖擊接地電阻不應(yīng)大于30m。放散管和呼吸閥應(yīng)滿足表31的要求。 4相關(guān)原則和結(jié)論 在現(xiàn)實(shí)生活中，由于防雷設(shè)施選擇和布置不當(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，雷電涌流不能及時(shí)通過(guò)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，如果該建筑

18、物為爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物，后果不堪設(shè)想。 可以看出，對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境建筑物必須采取防雷設(shè)施，并且要做到安全可靠、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)境建筑物采取防雷設(shè)施的原則。 通過(guò)對(duì)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境防雷設(shè)施的闡述并結(jié)合防雷設(shè)施選擇的原則，作者認(rèn)為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域范圍的準(zhǔn)確劃分或者說(shuō)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(wú)端復(fù)雜的防雷設(shè)施，人為地提高防雷難度和工程投資。 在規(guī)范允許的情況下，應(yīng)多利用建筑物自身布置防雷設(shè)施，這樣大大可以降低實(shí)現(xiàn)表33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33所列安全距離難度有效方法，在布置防雷設(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，防雷采用管柱直接接地即可，而阻火器的安裝對(duì)工藝專業(yè)來(lái)講也是容易做到的。 作