石河子132团棉花加工厂防雷分析

（新疆石河子气象局，石河子市，832000） 韩春光 蒲云锦

雷电灾害是一种严重的自然灾害，它威胁人身安全和财产安全，危害公共服务。雷击灾害已被联合国确定为十大自然灾害之一。随着近几年棉花生产新装置和自动化设备的大量使用，棉花生产装置自动化水平越来越高，棉花加工生产、储运堆放都是高危连续生产的场所；生产或储存着的棉花都是属于易燃物质，一旦发生雷击事故，将给安全带来严重威胁，造成严重的社会影响，并带来重大的经济损失。本文本着雷电防护要“整体规划，综合治理，优化设计，精心施工，多重保护，定期维护”为基本原则，从安全、高效以及经济合理性等方面出发，综合分析了石河子132团棉加厂雷电防护措施，以及如何选择适当的防护措施，进而实施合理的雷电防护。

石河子132团位于天山北麓，准噶尔盆地南缘，在新疆维吾尔自治区沙湾县境内。雷电活动空间分布不均匀，雷电活动主要出现在垦区西南、西北地区，这主要与地势自南向北呈阶梯状逐级下降、西北地势低洼的特殊地形地貌和地理位置有关，近几年气象统计资料表明，该区域的年雷暴日数呈上升的趋势。

1 石河子雷暴特征分析

1.1 石河子雷暴月变化特征

将石河子1979～2011年每个月的雷暴日数进行统计（图1），石河子雷暴基本上从3 月开始到10 月结束，6～8月雷暴日数最多，能达到13d左右，11～2月非常雷暴日少。

图1 1979～2011年石河子雷暴月变化特征

1.2 石河子地闪日变化特征

图2 石河子地闪日变化特征

由图2 我们明显可以看到，石河子地区雷暴日的闪落时间大致可以分为2 个时段，第一个时段是从13～01时，这一时段是雷暴日中最活跃的时间，第二个时段是02～12 时，这个时段年是落雷最少的时间。雷电活动的时间分布基本呈二峰一谷变化，午后开始雷电活动逐渐加强，峰值出现在14-18时，这主要由于午后强烈的太阳辐射，能量逐渐累积，局地对流加强，雷电活动开始剧增，随后逐渐减弱，在00时又达到一高峰，02～12时雷电活动很少或没有。

1.3 石河子132团地闪变化特征

132 团棉花加工厂（纬度：44°21′24″N，经度：86°03′42″E），以该点为圆心，以15km为统计半径，132 团棉花加工厂所处区域15km 范围内2011 年雷电数据（见图3），132团棉花加工厂地闪数量主要集中在5～50KA，10KA地闪数高达120个，对石河子雷电监测定位网地闪数据进行统计（见表1），从表中可以看出：最大地闪雷电流强度为181.7KA，正闪雷电流平均强度为75.34KA，负闪雷电流平均强度为17.33KA，0～20KA雷电流占67.4%，20～50KA雷电流占27.3%，50～100KA雷电流占4.2%。

图3 石河子132团地闪变化特征

表1 石河子132团雷电监测网数据统计

2 防雷设计

2.1 本工程为易燃物大量集中的露天堆场，根据规范的要求选取滚球半径，在棉花堆场，安装两根30米高避雷针（图4）、一个高杆灯（加避雷针），每个避雷针计算保护范围，其中大圈表示在地面的保护范围，小圈表示离地面5m 高的保护范围（现场调查，棉花堆场堆棉花最高不超过5m），用40×4热镀锌扁钢在避雷针两边做15m接地，独立避雷针及高杆灯的接地与建筑（构）物及设备、电气的接地分开，地中的距离应大于5m，接地电阻不大于10欧姆。

图4 石河子132团棉加厂避雷针平面图

通过石河子30年的雷暴路径观测，大部分雷暴都是从西北和西南两个方向通过，避雷针主要装设在西北和西南两个方向首先对发生的雷电进行拦截。

2.2 高架滚筒、轧花车间的钢构架及设备、电气应做联合接地，构架应与基础钢筋相连，所有连接部分均采用焊接，焊接处涂防腐漆，接地电阻不大于4欧姆。如达不到要求应做人工接地。堆场上的金属设备均做等电位联结。

2.3 金属屋面的建筑物应利用其金属屋面作为接闪器，并应满足下列要求：金属板之间采用搭接时，其搭接长度不应小于100mm；金属板下面无易燃物品时，其厚度不应小于0.5mm；金属板下面有易燃物品时，其厚度、铁板不应小于4mm，铜板不应小于5mm，铝板不应小于7mm；金属板无绝缘被覆层（薄的油漆保护层或0.5mm 厚沥青层或1mm 厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层）。

2.4 接地系统：电气设备的接地装置与防止直接雷击的独立避雷针的接地装置应分开设置，与装设在建筑物上防止直接雷击的避雷针的接地装置可合并设置；与防雷电感应的接地装置亦可合并设置。接地电阻值应取其中最低值，接地干线应有不少于两处与接地体连接。

2.5 在火灾危险环境内，可采用非铠装电缆或钢管配线明敷设。在火灾危险环境2l区或23区内，可采用硬塑料管配线。在火灾危险环境23区内，当远离可燃物质时，可采用绝缘导线在针式或鼓形瓷绝缘子上敷设。在火灾危险环境内，电力、照明线路的绝缘导线和电缆的额定电压，不应低于线路的额定电压，且不低于500V。当采用铝芯绝缘导线和电缆时，应有可靠的连接和封端，电气设备的金属外壳应可靠接地。在火灾危险环境21 区或22 区内，电动起重机不应采用滑触线供电；在火灾危险环境23区内，电动超重机可采用滑触线供电，但在滑触线下方不应堆置可燃物质。移动式和携带式电气设备的线路，应采用移动电缆或橡套软线，10kV 及以下架空线路严禁跨越火灾危险区域。

3 防雷装置管理与维护

3.1 管理

（1）防雷装置投入使用后，应建立管理制度。对防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、年检测试记录等，应及时归档，妥善保管。

（2）防雷产品（尤其是SPD）的供应企业应提供产品质量保证承诺和服务承诺。

（3）依据132 团棉花加工厂的一些特征有重点的开展雷电防护工作，5～8月应作为全年的主要防护期，7月的防雷工作更是重中之重，特别是中午14时后强对流天气易发时段。雷灾发生后，应及时报告当地防雷减灾机构，配合其调查原因和雷灾损失，并会同设计、施工、维护等单位提出改进措施，并按规定填写雷灾报表。

（4）综合防雷设施投入使用后，因防雷装置维护或管理不当造成的设备雷灾故障应列入责任事故，不得列入自然灾害。

（5）人员进入雷电综合防护的机房，严禁同时直接接触墙体（含屏蔽层、金属门窗、水暖管线等）与设备。需要接触设备时，必须（特别是在雷击正在发生时）采取穿绝缘胶鞋或在地面铺垫绝缘胶等绝缘措施。

（6）与当地防雷减灾机构密切配合，加强相关员工的防雷安全知识培训，提高员工防雷减灾意识；并建立雷击事故处理应急预案。

3.2 维护

（1）防雷装置维护分为周期性维护和日常性维护。防雷装置周期性维护的周期为一年（易燃易爆场所的维护周期为半年），应在每年的雷雨季节前进行一次全面检测；日常性维护应在每次雷击之后进行，鉴于所处地域雷电活动强烈，应增加防雷装置（尤其是SPD等）的检查次数。

（2）检测外部防雷装置的电气连续性，若发现有脱焊、松动和锈蚀等，应进行相应的处理，特别是在接地测试点，应对地网接地电阻进行测量。测试接地电阻，测试值大于规定时，应检查接地装置和土壤条件，找出变化原因，采取有效措施进行整改。

（3）检查避雷带（网）、引下线、避雷针的腐蚀情况及机械损伤，包括由雷击放电所造成的损伤。若有损伤，应及时修复；锈蚀部位超过截面三分之一时，应更换。

（4）检测室内防雷设施和金属外壳、机架等电位连接的电气连续性，若发现连接处松动或断路，应及时修复。

（5）检查各类SPD（电涌保护器）的运用质量，有故障指示、接触不良、漏电流过大、发热、绝缘不良、积尘等情况时应及时处理。

SPD应逐步实现免维护，并纳入微机监测；需要日常检查测试的，应由供货企业提供测试方法及测试要求，并在改造时提供必要的仪器、仪表和相应的备品。

（6）后期增加弱电系统时，应充分利用原有的屏蔽线槽部线，或在建筑物内部分布置线路，不能沿建筑物外墙架设或绑扎在避雷带或避雷针上。

4 结束语

棉花加工厂防雷至关重要，在进行防雷设计时，应对棉加厂容易遭受雷击的设施进行了解，对其易受雷击的原因和途径进行分析，结合当地的气候情况、土壤情况和周围环境，充分运用现代防雷的理论规范，进行全面细致的设计；在使用期间，防雷系统要做好管理和维护工作，才能保证棉加厂的安全运行，将雷电对棉加厂的损失降到最低。