某危險品工房的防雷設(shè)計研究畢業(yè)論文

某危險品工房的防雷設(shè)計研究_畢業(yè)論文畢業(yè)論文某危險品工房的防雷設(shè)計研究摘要雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象它與人類的生活息息相關(guān)是自然界不可或缺的物理過程雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點(diǎn)令人生畏的放電現(xiàn)象雷電一般產(chǎn)生于對流開展旺盛的積雨云中因此常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨有時還伴有冰雹和龍卷風(fēng)LightningwasacommonphenomenonofatmosphericdischargeItwascloselyrelatedtohumanlifeitwasanintegralphysicalprocesspartofnatureWasaccompaniedbylightningofthethunderandlightningandthunderaspectacularandwasabitdauntingdischargephenomenonLightningusuallygeneratedbyconvectiondevelopmentexuberantcumulonimbuscloudssooftenaccompaniedbystrongwindandheavyrainsometimesaccompaniedbyhailandtornadoOnecanimaginetheharmThispapercombinedwiththepresentsituationofthedangerousgoodsworkshopsandexistingcodeforthedesignoflightningprotectionunderstandtheworkshopslightningprotectiongradedivisionstandardofdangerousgoodsForexplosionriskworkshopsforthelightningprotectiondesignMainlyfromincludingalightningstrikeinductionthunderandthunderelectricwaveinvasionanddesignthecorrespondinglightningprotectionmeasuresatthesametimecombinedwithadangerousgoodsworkshopsdesignedthelightningprotectiondeviceindetailSuchasthelightningrodwirelightningrodanddownleadandgroundingdeviceandsoonhascarriedonthestrictcalculationanddesignFinallythemanagementofthelightningprotectiondevicewasintroducedKeywordsThunderandlightningLightningprotectionDangerousgoodsworkshopsLightningprotectiondesign

目錄1緒論 111雷電的危害 112國內(nèi)外關(guān)于雷電防護(hù)的研究 113防雷技術(shù)的開展 314本課題研究的目的和意義 32危險品工房的防雷等級劃分 521工房概況 522工房危險因素分析 523工房防雷等級的劃分 624第一類防雷建筑物防雷技術(shù)要求 6241第一類建筑物防直擊雷技術(shù)要求 6242第一類建筑物防感應(yīng)雷技術(shù)要求 7243第一類建筑物防雷電波入侵的技術(shù)要求 83危險品工房直擊雷的防護(hù) 931工房平面圖 932工房落雷頻率計算 933危險品工房直擊雷的防護(hù)設(shè)計 12331接閃器的設(shè)計 12332引下線的設(shè)計 15333接地裝置的設(shè)計 1534現(xiàn)代的防雷器的開展 164危險品工房防雷電電磁感應(yīng)設(shè)計 1741雷電電磁脈沖簡介 1742浪涌保護(hù)器 1843防感應(yīng)雷設(shè)計 1844防雷電波入侵設(shè)計 1845等電位連接設(shè)計 195防雷裝置管理 2051防雷裝置的日常檢查與維護(hù) 2052防雷檔案管理 2053防雷裝置的檢測 216結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 23致謝 25

1緒論11雷電的危害雷電不僅僅是一種雄偉壯觀的自然景象它更會給人類帶來巨大的災(zāi)害[1]雷電是一種典型的天然強(qiáng)電磁脈沖據(jù)統(tǒng)計全球范圍內(nèi)每秒約發(fā)生100次閃電過程雷電放電通道的峰值電壓高達(dá)數(shù)百萬副伏電流達(dá)幾十萬安電流上升率達(dá)幾萬安微妙因此在放電通道周圍會產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁感應(yīng)效應(yīng)熱效應(yīng)電動力效應(yīng)高電壓波入侵和電磁輻射效應(yīng)對附近的建筑物人員和電子設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2]雷電的主要危害分為兩類一是雷直接擊在建筑物上發(fā)生熱效應(yīng)作用和電動力作用二是雷電的二次作用即雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)雷電的具體危害表現(xiàn)如下

1雷電流高壓效應(yīng)會產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬伏甚至數(shù)十萬伏的沖擊電壓如此巨大的電壓瞬間沖擊電氣設(shè)備足以擊穿絕緣使設(shè)備發(fā)生短路導(dǎo)致燃燒爆炸等直接災(zāi)害

雷電流高熱效應(yīng)會放出幾十至上千安的強(qiáng)大電流并產(chǎn)生大量熱能在雷擊點(diǎn)的熱量會很高可導(dǎo)致金屬熔化引發(fā)火災(zāi)和爆炸

雷電流機(jī)械效應(yīng)主要表現(xiàn)為被雷擊物體發(fā)生爆炸扭曲崩潰撕裂等現(xiàn)象導(dǎo)致財產(chǎn)損失和人員傷亡

雷電流靜電感應(yīng)可使被擊物導(dǎo)體感生出與雷電性質(zhì)相反的大量電荷當(dāng)雷電消失來不及流散時即會產(chǎn)生很高電壓發(fā)生放電現(xiàn)象從而導(dǎo)致火災(zāi)

雷電流電磁感應(yīng)會在雷擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場其感生出的電流可引起變電器局部過熱而導(dǎo)致火災(zāi)

雷電波的侵入和防雷裝置上的高電壓對建筑物的還擊作用也會引起配電裝置或電氣線路斷路而燃燒導(dǎo)致火災(zāi)國內(nèi)對防雷技術(shù)開展的研究及現(xiàn)狀自從1990年國際電工委員會公布了建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)IEC1024-1正式定義了雷電流標(biāo)準(zhǔn)波形和參數(shù)作為防雷研究的依據(jù)規(guī)定了用峰值電流I電流上升率波頭或者波前時間T半峰值時間T描述電流[3]我國第一部?建筑物防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GBJ57-83于1983年11月公布緊接著于1994年4月公布了第二部?建筑物防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB50057-94此標(biāo)準(zhǔn)吸收了許多的外國的先進(jìn)的防雷技術(shù)并將接閃器保護(hù)范圍的計算方法改為IEC推薦的滾球法并結(jié)合我國的防雷設(shè)計的實際經(jīng)驗增加了許多新的條款1998年2000年期間受國家電力公司的委托由廣東電力試驗研究所牽頭與原中國科學(xué)院蘭州高原大氣物理研究所及武漢水利電力大學(xué)合作在廣東從化1998--1999及韶關(guān)地區(qū)1999--2000進(jìn)行了火箭引雷試驗對閃電通道底部電流進(jìn)行測量并研究半導(dǎo)體消雷器的防雷效果[4]試驗采用火箭拖帶的細(xì)鋼絲直接接地和通過100m左右的絕緣尼龍線再經(jīng)過電流測試裝置和大地連接兩種方式前者是傳統(tǒng)的引雷方式可以模擬高層建筑物激發(fā)的上行雷后者稱為空中引雷方式可以模擬下行雷與地面目標(biāo)的連接試驗共取得5次成功其中有3次空中引雷被高速攝像機(jī)記錄到1999年實驗地點(diǎn)與1998年相同重點(diǎn)是研究半導(dǎo)體消雷器的防雷效果共有效發(fā)射20發(fā)火箭都是采用鋼絲經(jīng)6m的尼龍線和消雷器相連接的方式以保證人工引雷能擊中消雷器試驗記錄到有意義的數(shù)據(jù)和圖像一共11次其中8次成功地將雷電網(wǎng)地電位升高快慢電場變化高速攝像等一批綜合觀測資料國外對防雷技術(shù)的研究以及現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以前國際和國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)都缺少關(guān)于雷電電磁脈沖防護(hù)的規(guī)定1992年國際電工委員會防雷專委會IEC-TC81開始討論這個問題1995年2月該機(jī)構(gòu)發(fā)布了國際標(biāo)準(zhǔn)?雷電電磁脈沖的防護(hù)?IEC1312-123分別對雷電電磁脈沖的定義分區(qū)防護(hù)和過電保護(hù)器件測試做出了規(guī)定20世紀(jì)90年代以后防雷工程主要致力于改良避雷裝置以減小雷電流峰值和上升率減弱電磁輻射[5]比方美國意大利和我過先進(jìn)的公司都應(yīng)該有生產(chǎn)此設(shè)備采用優(yōu)化避雷針抑制雷電流上升速率使用有源避雷針屏蔽地面上行先導(dǎo)等但經(jīng)過實踐證明上訴改良并不理想都存在流通能力低抗風(fēng)能力差本錢高和引雷的致命弱點(diǎn)美國國家航天局在20世紀(jì)80年代中期就將雷電預(yù)警系統(tǒng)用于航天器材發(fā)射另外主動預(yù)防雷電技術(shù)也已經(jīng)有所開展1997年1月日本科學(xué)家用CO激光引發(fā)雷電病獲得了初步的成功以飛秒激光等為代表的高功率激光技術(shù)的開展給激光消雷技術(shù)帶來了光明的應(yīng)用前景美國海軍曾經(jīng)試驗用水下爆炸的方法激起水柱引發(fā)雷雨云放電以防止對軍艦的威脅13防雷技術(shù)的開展近代雷電開展是從1752年富蘭克林創(chuàng)造了尖頭避雷針到科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大氣電場的存在以及對大氣電場從定型到定量的轉(zhuǎn)變加之科學(xué)家們的不斷努力最終奠定了現(xiàn)代雷擊及其電磁脈沖防護(hù)的理論根底[5]第二次世界大戰(zhàn)期間由于雷暴威脅飛機(jī)和氣球飛行干擾無線電通信沒的雙方都投入了大量的人員進(jìn)行研究加上雷達(dá)和航空技術(shù)的進(jìn)步為雷電科學(xué)提供了新的測量手段Schonland1956年和Berger1966年先后提出閃擊由先導(dǎo)放電和主放電兩個開展階段組成[6]原始的防雷技術(shù)是在線路或設(shè)備上人為地制造絕緣薄弱點(diǎn)即間隙裝置間隙的擊穿電壓比線路或設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平低在正常運(yùn)行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態(tài)雷電過電壓下間隙擊穿接地放電降壓而起到保護(hù)線路或設(shè)備絕緣的作用保護(hù)間隙其兩極由角形棒組成一極固定在絕緣件上連接帶電導(dǎo)線而另一極接地間隙擊穿后電弧在角形棒間上升拉長電弧電流較小時可以自行熄弧電弧電流大到幾十安培以上時就不可能自行熄弧雷電過電壓時單相兩相或三相間隙都可能擊穿接地造成接地故障兩相或三相間短路故障以致線路電源斷路器保護(hù)動作分閘管型避雷器是一種具有噴氣熄弧功能的間隙裝置它有內(nèi)外兩個間隙外間隙類似保護(hù)間隙兩極均固定在絕緣件上內(nèi)間隙置于避雷器管內(nèi)當(dāng)雷電過電壓內(nèi)外間隙擊穿時雷電流和工頻短路電流經(jīng)管內(nèi)壁接地管壁物質(zhì)受熱氣化有較大壓力氣體經(jīng)內(nèi)間隙噴出管外強(qiáng)制間隙熄弧管型避雷器的選用受安裝地點(diǎn)最大最小短路電流制約最大短路電流大于避雷器的斷流上限時避雷器會爆炸短路電流小于避雷器的斷流下限時就不能熄弧避雷器可能燒壞另外管型避雷器屢次動作后管內(nèi)徑會逐漸增大熄弧能力會下降甚致消失保護(hù)間隙和管型避雷器都是靠間隙擊穿接地放電降壓起到保護(hù)作用這種作用同時會造成接地故障或相間短路故障保護(hù)作用不完善是顯見的在現(xiàn)行防雷保護(hù)中僅將它們限用于線路防雷并盡量與自動重合閘裝置配合以減少線路停電事故而對于電氣設(shè)備防雷多采用閥型避雷器它像似帶有自動閘閥器具在過電壓下自動開閘泄流降壓恢復(fù)運(yùn)行電壓時閉閘斷流這種保護(hù)作用是靠避雷器內(nèi)電阻元件的限流限壓作用實現(xiàn)的過電壓下電阻元件可將雷電流限制在5kA內(nèi)電壓即殘壓限制在設(shè)備的雷電沖擊絕緣水平以下有些電阻元件在運(yùn)行電壓下仍有電流即續(xù)流通過長時續(xù)流會使其損壞故一般需加串聯(lián)間隙隔離運(yùn)行電壓并靠間隙滅弧和切斷續(xù)流避雷器的電阻元件可防止電力系統(tǒng)直接接地或相間短路故障其保護(hù)作用不會影響電力系統(tǒng)的正常平安運(yùn)行是閥型避雷器突出優(yōu)點(diǎn)閥型避雷器的開展已有幾代產(chǎn)品總之雷電防護(hù)技術(shù)已經(jīng)由單純的重視直擊雷和強(qiáng)電防護(hù)轉(zhuǎn)向直擊雷和雷電磁脈沖并重強(qiáng)電防護(hù)與弱電防護(hù)并舉在防護(hù)方法上從分流等電位連接接電針對傳導(dǎo)過電壓的防護(hù)方法開展到包括電磁場所防護(hù)的屏蔽濾波等技術(shù)的綜合防雷技術(shù)14本課題研究的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的不斷開展社會的不斷進(jìn)步危險品已經(jīng)深入我們的日常生活中石礦行業(yè)所采用的炸藥工業(yè)硫酸的生產(chǎn)化肥的生產(chǎn)乙炔氣的制備等等一切都是危險品危險品是指易燃易爆有強(qiáng)烈腐蝕性的物品的總稱如汽油炸藥強(qiáng)酸強(qiáng)堿苯萘賽璐珞過氧化物等不僅僅產(chǎn)品是危險的而且它們的生產(chǎn)過程也是相當(dāng)危險的因此一旦此類工廠發(fā)生事故那將造成不可估量的損失雷電放電通道的峰值電壓高達(dá)數(shù)百萬副伏電流達(dá)幾十萬安電流上升率達(dá)幾萬安微妙因此在放電通道周圍會產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁感應(yīng)效應(yīng)熱效應(yīng)電動力效應(yīng)高電壓波入侵和電磁輻射效應(yīng)對附近的建筑物人員和電子設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅對于現(xiàn)代工業(yè)的危險品工房來說其一生產(chǎn)量大其二現(xiàn)代化的生產(chǎn)機(jī)器比擬多比方半自動化自動化的生產(chǎn)機(jī)器等等雷電的直擊雷危害以及電磁感應(yīng)危害都會對危險品工房造成不可估量的損失因此對于現(xiàn)代化的工業(yè)廠房尤其是此類危險品工房而言對其進(jìn)行嚴(yán)密的防雷設(shè)計是必不可少的必須保證此類工房的平安性質(zhì)2危險品工房的防雷等級劃分21工房概況此工程位于山西省一處比擬偏遠(yuǎn)的地方這個工房分為兩局部第一局部是控制室里面主要是一部大型的電子信息控制設(shè)備第二局部是生產(chǎn)間里面分為炸藥準(zhǔn)備區(qū)彈體準(zhǔn)備區(qū)炸藥融化混合區(qū)保溫冷卻區(qū)以及一個臨時庫存區(qū)里面的一切操作均由操作手進(jìn)行操作人利用控制室里的設(shè)備進(jìn)行操作關(guān)于生產(chǎn)工藝流程該工藝主要用于TNT梯黑鋁梯鋁梯黑等混合炸藥TNT的熔點(diǎn)只有80℃可做溶劑參加HMX可提高威力在裝藥時裝藥過程抽真空以消除缺陷防止炸藥后出現(xiàn)氣泡或者產(chǎn)生裂紋保溫冷卻在低比壓冷卻罐里用熱芯棒逐層冷卻8小時之后再進(jìn)行自然冷卻這種裝藥需要連續(xù)混藥防止有界面斷層出現(xiàn)這條生產(chǎn)線實現(xiàn)了半自動化生產(chǎn)但是仍需要人的干預(yù)總控制室在土圍外22工房危險因素分析主要爆炸性物品分析TNT是一種烈性炸藥呈黃色粉末或魚鱗片狀難溶于水可用于水下爆破由于威力大常用來做副起爆藥爆炸后呈負(fù)氧平衡產(chǎn)生有毒的一氧化碳故不適用于地下工程爆破是一種帶苯環(huán)的有機(jī)化合物溶點(diǎn)為攝氏81度它帶有爆炸性常用來制造炸藥它經(jīng)由甲苯的氮化作用而制成炸藥的數(shù)量有被使用作為能量單位每公斤可產(chǎn)生420萬焦耳的能量1000噸TNT相等于42兆焦耳一百萬噸相等于4200兆焦耳分子量22713白色或莧色針狀結(jié)晶無臭有吸濕性蒸汽壓001kPa82熔點(diǎn)818沸點(diǎn)280爆炸溶解性不溶于水微溶于乙醇溶于苯芳烴丙酮密度相對密度水1165穩(wěn)定性穩(wěn)定危險標(biāo)記1爆炸品主要用途用于制造染料醫(yī)藥炸藥也作試劑等時爆速到達(dá)8600ms是最好的高能炸藥之一制備的黑索金由于含有少量的奧克托今而熔點(diǎn)略低AL鋁有很大的能量能釋放出很多的熱量比方通過我們學(xué)過的鋁熱反響就能清楚的想到鋁的熱量是非常大的其一旦被引燃將或造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡23工房防雷等級的劃分本工程分為3個局部總控制室生產(chǎn)間臨時庫房其中生產(chǎn)間和臨時庫房主要進(jìn)行危險作業(yè)和儲存危險品定為1區(qū)爆炸危險環(huán)境沒有大型電子設(shè)備主要進(jìn)行直擊雷的防護(hù)總控制室沒有危險作業(yè)其中有一臺大型電電磁的電子設(shè)備主要需要進(jìn)行防雷電感應(yīng)以及防雷電波入侵的設(shè)計依據(jù)GB500572021版?建筑物防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?相關(guān)規(guī)定如下1凡制造使用或貯存炸藥火藥起爆藥火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物因電火花而引起爆炸會造成巨大破壞和人身傷亡者具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物因電火花而引起爆炸會造成巨大破壞和人身傷亡者32工房落雷頻率計算雷電發(fā)生的頻率是對雷電防護(hù)的一個至關(guān)重要的數(shù)據(jù)資料每個國家的不同地區(qū)每年的落雷概率是不一樣的我們可以根據(jù)各個地區(qū)的不同情況來針對其特點(diǎn)制定相應(yīng)的防雷條框根據(jù)這個來設(shè)計進(jìn)行防雷工程對于雷擊事件而言經(jīng)常落雷的區(qū)域以及建筑物上常有的遭受雷擊的部位都存在一定的統(tǒng)計規(guī)律因此掌握這些規(guī)律并采取有針對性的防護(hù)措施對減少雷擊事件的發(fā)生是具有非常重要的作用的[8]易于受雷擊的部位主要包括以下幾方面1缺少避雷設(shè)備或避雷設(shè)備不合格的高大建筑物儲罐等2沒有良好接地的金屬屋頂3潮濕或空曠地區(qū)的建筑物樹本等4由于煙氣的導(dǎo)電性煙囪特別易遭雷擊5建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方31式中建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)次／a校正系數(shù)在一般情況下取1在以下情況下取相應(yīng)數(shù)值位于曠野孤立的建筑物取2金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取17位于河邊湖邊山坡下或山地中土壤電阻率較小處地下水露頭處土山頂部山谷風(fēng)口等處的建筑物以及特別潮濕的建筑物取15Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度〔次／km2·aa〕與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積km232式中落雷密度次km·年雷暴日天年無論是雷擊風(fēng)險評估還是防雷裝置設(shè)計審核對建筑物等效面積的計算都是必不可少的建筑物等效面積能夠直接影響到年預(yù)計雷擊次數(shù)以及雷擊風(fēng)險值的計算對建筑物防雷設(shè)計或風(fēng)險評估具有重要的意義建筑物等效面積應(yīng)為其實際平面積向外擴(kuò)大后的面積其計算方法應(yīng)符合以下規(guī)定1當(dāng)建筑物的高H小于100m時其每邊的擴(kuò)大寬度和等效面積應(yīng)按以下公式計算確定33式中D建筑物每邊的擴(kuò)大寬度mLWH分別為建筑物的長寬高m2當(dāng)建筑物的高H等于或大于100m時其每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按等于建筑物的高H計算建筑物的等效面積應(yīng)按下式確定＝〔LW＋2HL＋W＋πH〕343當(dāng)建筑物各部位的高不同時應(yīng)沿建筑物周邊逐點(diǎn)算出最大擴(kuò)大寬度其等效面積應(yīng)按每點(diǎn)最大擴(kuò)大寬度外端的連接線所包圍的面積計算 雷暴日天年 城市 雷暴日天年 北京 363 石家莊 312 哈爾濱 352 上海 284 太原 364 南京 326 天津 293 呼和浩特 361 杭州 376 沈陽 269 長春 352 合肥 282 福州 530 南昌 564 濟(jì)南 254 鄭州 214 武漢 342 長沙 466 廣州 761 南寧 846 成都 340 貴陽 494 昆明 634 拉薩 689 西安 156 蘭州 236 西寧 317 銀川 183 烏魯木齊 93 ?？?1043 臺北 279 香港 340 吉林 405 經(jīng)查表得出太原的雷暴日364天年工房的尺寸L80mW10mH5m代入公式計算得出0009482N00487次Ng25683次33危險品工房直擊雷的防護(hù)設(shè)計331接閃器的設(shè)計接閃器可以由以下一種或多種組成進(jìn)行選擇1獨(dú)立避雷針2架空避雷線或架空避雷網(wǎng)3直接裝設(shè)在建筑物上的避雷針避雷網(wǎng)或避雷帶根據(jù)GB500572021得出第一類防雷建筑物的滾球半徑為30m接地電阻的阻值不應(yīng)該超過10Ω[13]由于此工房的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一類防雷建筑的滾球半徑30m故需要架設(shè)多只避雷針避雷針進(jìn)行防護(hù)會增加本錢因此出于經(jīng)濟(jì)考慮本論文采用架設(shè)避雷線的方式進(jìn)行直擊雷的防護(hù)[14]如圖33所示這是由兩個避雷桿和一根避雷線組成的避雷線應(yīng)該采用截面積不小于35mm鍍鋅鋼絞線連接接下來我們需要對避雷桿進(jìn)行嚴(yán)格的計算首先是避雷桿的位置的計算根據(jù)第一類建筑物架空避雷線與被保護(hù)建筑物之間的距離的公式3435式中為被保護(hù)的工房的高度取其為5m為架設(shè)避雷線支柱處接地電阻的沖擊接地電阻取其為10Ω代入公式計算得出為保證平安故取房屋的高度為5m第一類防雷建筑防還擊最小距離為3m又因為避雷線長度L801090＜120m所以避雷線的最低懸垂點(diǎn)△h2m因此避雷柱的高度為53210m根據(jù)第一類防雷建筑物架空避雷線與被保護(hù)建筑物之間的垂直距離計算公式確定避雷線的最小高度3637式中S避雷線網(wǎng)至被保護(hù)屋的空氣中距離mh一一避雷線網(wǎng)的支柱高度ml避雷線的水平長度m通過計算得出故取因此避雷支柱的最小高度為h54211m為了驗證設(shè)計高度要求用該庫房的最寬處屋檐作為驗證點(diǎn)只要設(shè)計的避雷針能保護(hù)好屋檐那么整個工房就是平安的[15]因此根據(jù)GJB2269A2002中滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍中單根避雷線的保護(hù)范圍計算方法驗證根據(jù)公式38代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得出在h5m的高度上b5778＞5m因此能保護(hù)好其次應(yīng)該在兩個避雷桿上安裝兩根避雷針根據(jù)GB500572021規(guī)定選用長度為16m直徑為20mm的圓鋼制作并且在其外表經(jīng)熱鍍鋅處理332引下線的設(shè)計引下線的作用是將接閃器借來的雷電流引入大地它應(yīng)能保證雷電流通過而不被融化[16]一般來說建筑物的金屬構(gòu)件如消防梯煙囪的鐵爬梯等都可以作為引下線但是所有的金屬部件之間都應(yīng)練成電氣通路根據(jù)GB500572021規(guī)定選用直徑為10mm的圓鋼并且在其外表同樣進(jìn)行熱鍍鋅處理為了保證引下線與接閃器連接牢固可靠采用焊接焊接長度為60mm并且在距離地面05m處設(shè)置斷接卡將其用改性塑料管包裹333接地裝置的設(shè)計接地裝置的作用是防止人身遭受電擊設(shè)備和線路遭受損壞預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)[17]接地裝置是由接地線和接地體兩局部組成的其中接地線是指從引下線斷接卡或換線處至接地體的連接導(dǎo)體包括接地干線也稱母線和接地分支線接地體是指埋入地下的起電流疏散作用的導(dǎo)體分為人工接地體和自然接地體兩種[18]接地線采用10mm的圓鋼與引下線在斷接卡處可靠連接接地體采用截面積為120mm的扁鋼作為水平接地體從接地線開始沿放射方向設(shè)置3根做成放射狀并且在各個連接點(diǎn)進(jìn)行焊接以保證其牢固可靠整個接地體的埋地深度為05m太原此處的土地多為黃土沙土因其本身電阻率比擬高所以用進(jìn)行換土作業(yè)填入適量的電阻率比擬低的粘土然后將土壤分層務(wù)實并且參加適量的木炭以保證土中的含水量也可以參加適量的降阻劑[19]34現(xiàn)代的防雷器的開展避雷針避雷網(wǎng)避雷帶等等的避雷裝置已經(jīng)開展比擬完善了現(xiàn)在又出現(xiàn)一些新型的防雷裝置這些裝置尚未被防雷標(biāo)準(zhǔn)采納統(tǒng)稱為非常規(guī)防雷裝置[19]其工作原理大致分為4類第一人工引雷即人工創(chuàng)造放電通道使雷雨云電荷泄放到大地上第二消雷器根本原理是通過尖端電暈放電將地面電荷引向空中與雷電先導(dǎo)內(nèi)的電荷中和從而消除下行雷擊第三加裝限流裝置它試圖通過接在接閃器之下的阻尼電路實現(xiàn)對雷電流幅值及變化率的衰減第四提前放電避雷針為了更好的使用避雷針引雷早期預(yù)放電避雷針采用高電壓模塊到達(dá)主動引雷的目的這些產(chǎn)品主要有激光引雷技術(shù)火箭引雷技術(shù)水注引雷技術(shù)放射性避雷針排雷器消雷器以及優(yōu)化避雷針和早期預(yù)放電避雷針雷電定位理論是指利用閃電回?fù)糨椛涞穆暪怆姶艌龅忍匦詠磉b測閃電回?fù)舴烹妳?shù)的遠(yuǎn)離方法如果能將雷電來的時間地點(diǎn)方位等等確定我們是不是將會很容易的到達(dá)避雷的效果呢這是毋庸置疑的我相信這項技術(shù)一定會有很光明的未來4危險品工房防雷電電磁感應(yīng)設(shè)計41雷電電磁脈沖簡介雷電電磁脈沖簡稱LEMP是伴隨雷電放電產(chǎn)生的電流瞬變和強(qiáng)電磁輻射屬于雷電二次效應(yīng)之一它是最常見的一種天然強(qiáng)電磁脈沖干擾源LEMP的危害區(qū)域遠(yuǎn)大于直擊雷它既可以由云地閃電產(chǎn)生也可以由云內(nèi)閃電和云間閃電產(chǎn)生影響區(qū)域遍布對流層一下至大地表層對空中飛行的火箭飛機(jī)導(dǎo)彈地面架空輸電線各種電子設(shè)備都有不同程度的危害因雷電電磁脈沖造成室內(nèi)電磁設(shè)備損壞失效誤動作等造成的間接損失更是難以估計隨著電子設(shè)備的高集成化智能化低功耗化LEMP的危害日益突出[20]LEMP可以劃分3中形式靜電脈沖地電流浪涌和電磁脈沖輻射場以往防雷工程中強(qiáng)調(diào)的LEMP通常指地電流瞬變和架空輸電線的傳導(dǎo)浪涌而現(xiàn)在對電磁脈沖輻射場的危害越來越重視了靜電放電脈沖的危害形式主要表現(xiàn)為以下兩種1電壓流浪涌輸電線路上的靜電高壓脈沖會沿導(dǎo)線向兩邊傳播形成高壓浪涌對相連的電氣設(shè)備造成危害2高壓電擊垂直安放的導(dǎo)體如果接地電阻較大會在尖端出現(xiàn)火花放電能點(diǎn)燃易燃易爆物品如果人畜在閃電過后的短暫時間內(nèi)觸摸或接近這類物體如木門框上的鐵門可能遭電擊身亡雷擊電磁脈沖是指當(dāng)雷電擊中接閃器或者建筑物時由于雷電流的迅速變化而在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢因此雷擊電磁脈沖對建筑物內(nèi)的電子信息設(shè)備具有較大的危害性假設(shè)不采取防止措施將會使電子信息設(shè)備產(chǎn)生不可逆的硬件損毀隨著信息網(wǎng)絡(luò)的高速開展智能建筑中的智能化設(shè)備通信設(shè)備的數(shù)量和規(guī)模在不斷擴(kuò)大這些設(shè)備對雷擊電磁脈沖非常敏感如被破壞將造成非常大的損失[21]因而現(xiàn)代建筑設(shè)計中防雷擊電磁脈沖就顯得十分重要現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入信息時代隨著超大規(guī)模集成電路計算機(jī)技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開展對電磁脈沖的敏感程度有所提高由于對電磁脈沖的防護(hù)相對較為薄弱因此雷暴日雖未增加但雷電災(zāi)害卻呈逐年上升之勢42浪涌保護(hù)器雷電電磁脈沖最終是以浪涌的形式即瞬態(tài)過電壓或過電流對電子產(chǎn)品器件和設(shè)備產(chǎn)生破壞作用的因此對其防護(hù)應(yīng)該采用浪涌保護(hù)器浪涌保護(hù)器是一種為各種電子設(shè)備儀器儀表通訊線路提供平安防護(hù)的電子裝置當(dāng)電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時浪涌保護(hù)器能在極短的時間內(nèi)導(dǎo)通分流從而防止浪涌對回路中其他設(shè)備的損害工程上常用的浪涌保護(hù)器有火花間隙氣體放電管金屬氧化物壓敏電阻瞬態(tài)抑制二極管等等浪涌保護(hù)器工作過程是這樣的來自電源插座的電流輸送給電源板上插接的多個電氣和電子設(shè)備如果產(chǎn)生浪涌或尖峰使電壓超過了可接受的級別浪涌保護(hù)器會將多出來的電流轉(zhuǎn)移到電源插座的地線在最常見的浪涌保護(hù)器中都有一個稱為金屬氧化物變阻器的元件用來轉(zhuǎn)移多余的電壓43防感應(yīng)雷設(shè)計根據(jù)規(guī)定本論文采用在四周的屋檐和屋脊上敷設(shè)避雷帶防感應(yīng)雷避雷帶采用圓鋼其直徑為15mm支持卡高為20cm支持間距為10m焊接長度為180mm避雷帶的拐彎處做成弧形在工房外表敷設(shè)引下線與避雷帶可靠焊接引下線的間距要小于12m以保證到達(dá)防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將此工房中的設(shè)備管道構(gòu)架電纜金屬外表鋼屋架鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管風(fēng)管等金屬物均應(yīng)接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上金屬屋頂必須接地對于鋼筋混凝土屋頂來說可以將屋面鋼筋焊接成612m的網(wǎng)格并連接成整體電器通路對于非金屬屋頂可在屋頂上裝設(shè)邊長612m的金屬網(wǎng)格并在廠房和庫房沿縱向兩側(cè)每隔1224m設(shè)置一段引下線使之與防雷電感應(yīng)接地裝置相連防雷電感應(yīng)接地裝置埋入地面的深度不得小于08m且與避雷針接地裝置之間的距離不得小于3m沖擊接地電阻不得大于5Ω[19]44防雷電波入侵設(shè)計為防止雷電波入侵本論文采用電泳保護(hù)器和直埋鎧裝電纜的方式進(jìn)行首先將進(jìn)入工房的電纜在距離工房50100m的地方設(shè)置鎧裝電纜直接埋地敷設(shè)電纜終端的外導(dǎo)體可靠接地在工房配電箱總電源處加一個防暴電涌保護(hù)器此外為防止雷電侵入波沿架空管道傳入廠房和庫房應(yīng)在靠近工房的兩個支架處接地且沖擊電阻不得大于10Ω接地裝置與地下管道和電纜之間應(yīng)該滿足平安距離要求[22]45等電位連接設(shè)計等電位連接實現(xiàn)過電壓保護(hù)的根本原理是在瞬態(tài)過電壓發(fā)生的瞬間在被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有金屬部件之間實現(xiàn)等電位[18]也就是說等電位連接的目的是減小需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各個系統(tǒng)之間的電位差等電位連接導(dǎo)體的尺寸和其所在的位置與估算流過的雷電流的量有關(guān)由于此危險品工房中的金屬構(gòu)件是有限的也是相比照擬小的系統(tǒng)因此我采用S型等電位連接方式在各設(shè)備之間的所有線路和電纜應(yīng)按照星形結(jié)構(gòu)與等電位連接線平行敷設(shè)以減小環(huán)路電磁感應(yīng)由于采用唯一的等電位連接既防止了雷擊產(chǎn)生的沖擊電流進(jìn)入被保護(hù)系統(tǒng)也防止系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備地電流產(chǎn)生串?dāng)_如圖41為S型等電位連接示意圖5防雷裝置管理51防雷裝置的日常檢查與維護(hù)1各類明裝導(dǎo)體有無銹蝕或者因機(jī)械力的損傷而折斷的現(xiàn)象鍍層或涂漆是否完好無嚴(yán)重銹蝕有無因接受雷擊而損傷或折斷的現(xiàn)象[23]2引下線接地是否完好在易受機(jī)械損壞的地方地面上約17m到地下約03m的地方是否采取保護(hù)性措施有無損壞情況3避雷針與引下線的接地裝置是否采取焊接保證完好可靠標(biāo)識是否完好4防雷裝置采用多根引下線時是否設(shè)置可供檢測用壓接端子形式的斷接卡斷接卡是否具有防腐蝕保護(hù)措施斷接卡有無接觸不良的形式5獨(dú)立避雷針架空避雷線網(wǎng)的支柱上是否無懸掛線播送線電視接收天線及低壓架空線等情況6電涌保護(hù)器劣化性能指示是否處于正常狀態(tài)7所有防雷裝置與道路或建筑物出入口距離是否大于3m并有防止跨步電壓觸電措施和標(biāo)識與其他接地網(wǎng)和金屬物體的間距是否大于3m防直擊雷的人工接地網(wǎng)與建筑物入口處及人行道間距是否大于3m8是否由于修繕建筑物或建筑物本身的變形使防雷裝置的保護(hù)情況發(fā)生變化9有無因挖土方敷設(shè)其他管線路或者因種植樹木而挖斷接地裝置接地裝置周圍的土壤有無淪陷情況52防雷檔案管理1單位根本概況和防雷平安重點(diǎn)部位情況2建筑物或者場所施工使用或者開業(yè)前的防雷裝置施工圖設(shè)計審核防雷裝置竣工驗收以及防雷平安檢查的文件資料3防雷平安制度防雷平安工作管理部門和防雷平安責(zé)任人4防雷裝置設(shè)施檢查維護(hù)記錄以及定期檢查報告5防雷隱患及整改情況記錄防雷平安培訓(xùn)記錄6新增防雷裝置設(shè)施的檢測驗收合格證明材料7雷災(zāi)情況記錄53防雷裝置的檢測1竣工的防雷工程應(yīng)當(dāng)在投入使用前向具有檢測資質(zhì)的單位申請防雷裝置檢測并經(jīng)過當(dāng)?shù)貧庀蟛块T的工程驗收驗收合格方可投入使用保存驗收資料和記錄2從事防雷工程設(shè)計和施工維修保養(yǎng)單位應(yīng)當(dāng)持有當(dāng)?shù)貧庀蟛块T頒發(fā)的防雷工程設(shè)計和施工資格證書3建立安裝防雷系統(tǒng)的場所建筑物和接地點(diǎn)分布清單等級系統(tǒng)規(guī)格地點(diǎn)檢測情況標(biāo)明各防雷裝置接地或檢測點(diǎn)的編號位置數(shù)量等4建立防雷裝置的平安檢測和維護(hù)檢查檔案每年應(yīng)當(dāng)在雷雨季節(jié)前對雷電防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢測對爆炸危險環(huán)境的防雷裝置應(yīng)當(dāng)半年檢測一次防雷裝置應(yīng)具有資質(zhì)并取得?計量認(rèn)證合格證書?防雷裝置檢測機(jī)構(gòu)實施檢測檢測結(jié)果應(yīng)合格有不合格項的應(yīng)整改后重新檢測5檢測結(jié)果應(yīng)符合?建筑物防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?的要求檢測發(fā)現(xiàn)有不合格項的應(yīng)整改后重新檢測6結(jié)論本設(shè)計說明書結(jié)合實例對危險品工房進(jìn)行了防雷設(shè)計得出以下結(jié)論1危險品工房的防雷設(shè)計主要在直擊雷防護(hù)的設(shè)計上采用避雷線與避雷針相結(jié)合的方式進(jìn)行防雷設(shè)計這樣能夠有效的減少建筑物遭受直擊雷的事故發(fā)生2防雷電電磁脈沖設(shè)計考慮了兩個方面的設(shè)計第一是防雷電感應(yīng)本設(shè)計主要采用避雷帶進(jìn)行了設(shè)計第二個方面是防雷電波侵入主要采用對電源