中央储备粮库宜春直属库防雷改造设计方案

袁周 钱宏超 陶凯毅 李明胡 龚乃弘

摘要：袁州区位于罗霄山脉北麓中段，武功山脉北麓，属中亚热带季风气候区。中央储备粮库宜春直属库因其所处地理环境容易遭受雷击，而且由于其重要性和特殊性，遭受雷击可能造成重大事故。本文针对粮库的不同区域可能遭受的雷电侵袭，提出了相应的防雷接地措施，并结合中央储备粮库宜春直属库的实际情况，设计了防雷接地系统。对粮油仓储库防雷接地工程设计，有一定的参考意义。

关键词：宜春市；粮库；防雷设计

中图分类号： TU895 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.01.061

粮食对国计民生影响重大，而粮食储藏安全是我国粮食安全问题的三大因素（供给安全、储藏安全、生产安全）之一，粮食仓储一般位于城市郊区或远离市区的相对空旷地带， 粮食库房及其附属建筑设施容易形成相对制高点，而且粮库面积比较大，从事件发生概率和建筑布局上都容易发生雷击事故。因此粮库属雷击灾害多发区域，尤其是近些年来依靠科技进步提高我国粮食仓储现代化水平成为一个重要手段，在粮仓建设中广泛采用的是粮情电子检测、机械通风、环流熏蒸、谷物冷却低温储粮技术，电子电气设备大量使用，有数千米甚至数万米的通讯、电源等电缆连接， 极易产生雷击感应的高压，致使电子电气设备损坏；粮食储备、人员、设备和建筑物的安全日益受到雷电灾害的威胁。为了保证粮食储藏的安全，保证高科技设备装备正常运行，在粮库整体布局和设计工作中，防雷工程的设计显得尤为重要。

1 项目简介

中央储备粮库宜春直属库地址在江西省宜春市袁州区半边山，属于第二类防雷建筑物，位于宜春市环城南路598号。宜春地区地处赣西北山区向赣抚平原过渡地带，地形复杂多样，地势自西北向东南倾斜；袁州区半边山位于罗霄山脉北麓中段，武功山脉北麓，属中亚热带季风型湿润性气候，主要是山地红壤土质；仓库和办公楼位于开阔、空旷地带均为雷击多发区，雷击事故时有发生，年平均雷暴日为69天，最高89天/年。中央储备粮库宜春直属库处开阔空旷地带，周边高楼大厦稀少，容易遭受雷电侵害。经现场勘察，12座9米高的54.6×24米仓库和1幢4层的办公楼（36×8米）的直击雷防护装置因年久失修、锈蚀严重，部分地方的接闪带甚至变形、脱落、垮塌，完全起不了雷电防护作用；12个仓库屋顶接闪带的网格是13.6×13.65米，远大于第二类防雷建筑物接闪网的网格要求，仓库外墙上的大多数金属管线未按要求进行等电位连接或接地，勘察的13座建筑物均未采取电源线路和网络线路的防闪电电涌侵入措施。

2防雷设计

粮库的防雷是为了有效减少和消除雷击造成的危害，保护人身、粮库和微电子设备的安全，包括防直击雷的外部防雷装置及防闪电感应、防反击、防闪电电涌侵入的内部防雷措施，外部防雷和内部防雷两部分是一个互相补充的有机整体。针对雷害入侵途径，对各个可能产生雷击的因素逐一排查，采取拦截、屏蔽、均压、分流和接地等综合防雷措施，才能将雷害降至最低。

2.1防直击雷措施

雷电直接击在粮食仓库等建筑物，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用，可能使仓库、办公楼、机房微电子设备遭受损害，甚至引起人员伤亡事故。

2.1.1办公楼

图1 粮油仓储防雷保护结构示意图

办公楼是1幢4层的办公楼（364×8米）的建筑物，属于第三防雷建筑物，接闪带已垮塌，需拆除原先的接闪带，沿楼顶四周用Φ10毫米镀锌圆钢重新安装97米防雷接闪带。

图2 办公楼屋面防雷图

2.1.2 12个仓库

12个仓库均属于第二防雷建筑物，大小高度相同，电源线路布局一致，都是54.6米长、24米宽、9米高，顶部四周和屋脊的接闪带锈蚀变形，满足不了仓库防雷需要，造成仓库时常遭受雷电侵害，需拆除原先的接闪带，沿楼顶四周和屋脊等地用Φ10毫米镀锌圆钢重新安装388米防雷接闪带。

图3 仓库屋面防雷图接闪带：“X”表示，引下线：“■”表示

2.2 引下线

2.2.1 办公楼

在大楼南北两面用Φ10毫米镀锌圆钢分别安装2根16米高的防雷引下线，共4根引下线，并利用办公楼的柱筋作为辅助引下线，引下线的平均间距在25米之内；每根引下线在离地面1.5米左右设置一个断接卡，共安装4个断接卡；用镀锌扁钢或镀锌角钢与原地网焊通。

2.2.2 12個仓库

在仓库四周每面墙用Φ10毫米镀锌圆钢安装2根11米高的防雷引下线，每个仓库共设8根防雷引下线，并利用仓库的柱筋作为辅助引下线，引下线的平均间距在18米之内；新设的引下线在离地面1.5米左右设置一个断接卡，每个仓库共设8个断接卡；用镀锌扁钢或镀锌角钢与原地网焊通。

2. 3 防闪电电涌侵入措施

闪电感应的防护主要使用电涌保护器、屏蔽和等电位系统。长期以来我们对遭受雷击的电子及电气设备进行的现场勘测发现：大多数受到雷击损坏的电子及电气设备所属建筑物屋顶均装接闪杆或接闪带等直击雷防护装置，所在建筑物亦为框架结构，接闪杆、接闪带、接闪网与建筑物主框架钢筋相连，并通过建筑物主钢筋作为防雷引下线，把雷电流引入地面。因此良好的防直击雷装置在雷击发生时并不能完全保护建筑物内部电子及电气设备。为了防止闪电电涌沿着架空线路、电缆线路及弱电信息线路侵入，应在粮库相应位置安装电源和网络信号SPD，并应按规范在SPD的前端安装熔断器或断路器。

2.3.1 低压供电线路的保护

根据防雷要求与防雷类别宜春直属粮库建筑属于二类防雷，通过电源线路侵入或损害电子及电气设备是感应雷造成破坏的主要途经，按国家规范对电子及电气设备电源部分必须进行防护。

办公楼低压供电线路的保护。办公楼的电源线路是由总配电间埋地引入，每层设有1个配电盒，在3楼设有1个总机房。在总配电间的总电源处安装三相四线（380V、60KA）电涌保护器，作为防雷第一级保护。在每层配电盒中、机房的总电源处安装三相四线（380V、40KA）电涌保护器，作为防雷第二级保护。在机房的UPS之前安装一台单相（220V、20KA）电涌保护器，作为防雷第三级保护。

12个粮食仓库低压供电线路的保护。在每个仓库的总电源箱中安装三相四线（380V、40KA）电涌保护器，作为防雷第一级保护。在每个仓库的7个分表箱中安装三相四线（380V、20KA）电涌保护器，作为防雷第二级保护。

2.3.2 網络信号线路的保护

在办公楼3楼机房的宽带线路和专线的设备接入点之前分别安装1台网络信号浪涌保护器。

2.4 等电位联结

由于闪电对架空和仓库外墙的电缆线路与金属管道的作用，雷电波可能沿着这些途径侵入粮仓，危及人身、粮食或有关设备安全，甚至引发火灾。等电位联结有效地减少雷电流引发的电位差，还能防御雷击电磁脉冲，改善粮仓电磁环境。从室外进入仓库的金属管线及电缆线金属外皮，与接地系统相连。12个仓库进出管道主要有通风管道，在管路进出位置，用40×4毫米镀锌扁钢与接地系统相连。

2.5 闪电感应的防护

仓库附近发生闪电时，在仓库的各种金属物和金属管线上产生的雷电静电感应和雷电电磁感应，可能使金属物件之间产生火花放电，容易引起仓库里的谷物等燃烧和粉尘浓度较高的地方爆炸。仓库内的地上笼通风设备等较大金属物，采用40× 40毫米镀锌扁钢与接地系统相连。

平行敷设的各类管道等长金属物，净距离小于100毫米 处，用金属线跨接，跨接点的间距不大于30米；交叉净距离小于100毫米处也跨接。当长金属物的弯头、阀门等连接处的过渡电阻大于0. 03Ω 处用金属线跨接。

2.6 合理布线

粮情检测系统等精密电子设备的雷电防护与设备的绝缘耐冲击电压额定值及采用防雷措施以及布线是否合理有紧密关系。布线时要考虑粮仓的周边环境， 例如附近有接闪带、接闪杆或避雷塔时，在布线时一定要考虑各类线缆应尽量远离这些装置，否则接闪装置泄放雷电流时，瞬间巨大雷电电流将造成这些系统故障或损坏。

3 接地系统

将办公楼和粮库的防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线（PE）、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地和信息设备连接在一起，并与接地网焊通。粮仓防雷接地、防闪电感应接地、防静电接地、保护接地共用接地装置。充分利用仓库的金属部件进行多重互连，组成一个低阻抗等电位连接网络，并与接地装置相连组成一个接地系统。接地极埋深不小于0.5米，且在冻土层以下，接地电阻不大于4Ω。

4 结语

在粮食仓库设计之初，应根据粮库业务运作的特征，从业务管理、粮情检测、粮情控制和安全防护监控这四个方面进行全面综合的防雷设计。中央储备粮库宜春直属库的防雷改造设计是一个整体的系统工程，应充分考虑储备粮库所处的地理环境特点和具体情况，根据标准规范要求采取合适的防雷技术与接地措施。根据具体情况采取有针对性的防护措施，扎实有效地做好粮库防雷工作，从各种管线的材质、规格、摆放位置、敷设方式等多个方面入手，减少粮库雷电事故的发生。

参考文献

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作者简介：袁周，大专学历，宜春市气象局，助理工程师，研究方向：防雷应用。