工业领域的防雷工程是指在工业设施中,采取各种技术措施,以防止或减轻雷电对人员、设备、建筑物和环境的危害。工业防雷的重要性不言而喻。
工业防雷工程是保障工业安全、效率和可持续发展的必要条件。工业防雷工程应该根据不同的工业类型、规模、地区等因素,制定合理的防雷方案,包括以下几个方面:
防雷风险评估:通过对工业设施的位置、高度、结构、功能、用途等进行分析,确定其可能遭受雷电直击或感应的风险等级,从而确定相应的防雷保护等级和措施。
防雷保护系统:根据防雷保护等级,设计和安装合适的避雷装置、引下装置、接地装置和浪涌保护装置,以有效地捕获和释放雷电流,并减少雷电对人员、设备、建筑物和环境的危害。
防雷检测与维护:定期对防雷保护系统进行检测和维护,确保其符合技术规范和性能要求,及时发现和排除故障,提高防雷保护效果。
下面以一个具体的例子来说明工业防雷的具体实施方案。
地凯科技化工厂的防雷工程方案
化工厂是一种典型的高风险工业,因为其生产过程中涉及到大量的易燃易爆物质,如油气、化肥、农药等。如果遭受雷电直击或感应,可能引发严重的火灾爆炸事故,造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此,化工厂必须进行严格的防雷工程。
根据国家标准GB 50650-2011《石油化工装置防雷设计规范》1,化工厂的防雷风险评估应该根据以下因素进行:
雷暴日数:根据化工厂所在地区的年平均雷暴日数,确定其雷电活动的强度和频率。
雷电流密度:根据化工厂所在地区的年平均雷电流密度,确定其雷电流的大小和分布。
雷电危险系数:根据化工厂的类型、规模、结构、功能、用途等,确定其受雷电直击或感应的可能性和危害程度。
根据以上因素,化工厂可以分为四个防雷保护等级,分别为:
I级:最高等级,适用于雷暴日数大于90天,雷电流密度大于3.5×10^-3 A/km^2,雷电危险系数大于0.8的化工厂,如炼油厂、乙烯厂等。
II级:较高等级,适用于雷暴日数在60~90天,雷电流密度在2.5~3.5×10^-3 A/km^2,雷电危险系数在0.6~0.8的化工厂,如合成氨厂、尿素厂等。
III级:一般等级,适用于雷暴日数在30~60天,雷电流密度在1.5~2.5×10^-3 A/km^2,雷电危险系数在0.4~0.6的化工厂,如硫酸厂、硝酸厂等。
IV级:较低等级,适用于雷暴日数小于30天,雷电流密度小于1.5×10^-3 A/km^2,雷电危险系数小于0.4的化工厂,如染料厂、涂料厂等。
根据防雷保护等级,化工厂的防雷保护系统应该包括以下几个部分:
避雷装置:根据化工厂的高度、形状、面积等特点,选择合适的避雷装置,如避雷针、避雷带、避雷网等,布置在化工厂的顶部或周围,以形成一个有效的接闪区域,捕获雷电流。避雷装置应满足以下要求:
I级防雷保护:避雷装置应采用避雷网或避雷带,并与引下装置相连。避雷网或避雷带的间距不应大于10m,并与建筑物结构外侧主钢筋相焊接。避雷装置应覆盖建筑物所有部分,并与建筑物外墙上的金属物相连接。
II级防雷保护:避雷装置应采用避雷网或避雷带,并与引下装置相连。避雷网或避雷带的间距不应大于15m,并与建筑物结构外侧主钢筋相焊接。避雷装置应覆盖建筑物所有部分,并与建筑物外墙上的金属物相连接。
III级防雷保护:避雷装置应采用避雷针或避雷带,并与引下装置相连。
避雷带的间距不应大于20m,并与建筑物结构外侧主钢筋相焊接。避雷装置应覆盖建筑物主要部分,并与建筑物外墙上的金属物相连接。
IV级防雷保护:避雷装置应采用避雷针或避雷带,并与引下装置相连。避雷带的间距不应大于30m,并与建筑物结构外侧主钢筋相焊接。避雷装置应覆盖建筑物主要部分,并与建筑物外墙上的金属物相连接。
引下装置:根据避雷装置的位置和数量,选择合适的引下导体,如金属线、金属管、金属带等,连接避雷装置和接地装置,以形成一个低阻抗的通道,传导雷电流。引下装置应满足以下要求:
引下导体的截面积不应小于50mm^2,且不应有锐角弯曲。引下导体应沿建筑物外墙垂直布置,且不应跨越易燃易爆区域。
引下导体的数量应根据化工厂的周长和防雷保护等级确定,一般不应少于两根。引下导体应均匀分布在化工厂的四周,并与建筑物结构外侧主钢筋相焊接。
引下导体应与接地装置可靠连接,并与化工厂内外的金属管道、设备、建筑物等进行等电位连接。
接地装置:根据化工厂的地质条件、土壤电阻率、接地电阻要求等因素,选择合适的接地方式,如水平接地、垂直接地、混合接地等,安装合适的接地体,如金属棒、金属网、金属环等,以形成一个稳定的零电位区域,释放雷电流。接地装置应满足以下要求:
接地体的材料应具有良好的导电性和耐腐蚀性,如镀锌钢、不锈钢等。接地体的长度不应小于1.5m,截面积不应小于50mm^2。
接地体的数量和布置应根据化工厂的周长和防雷保护等级确定,一般不应少于两个。接地体应均匀分布在化工厂的四周,并与引下导体可靠连接。
接地体与土壤之间应填充导电材料,如煤渣、石灰、碳粉等,以降低土壤电阻率。接地体周围应保持一定的湿度,以提高土壤导电性。
接地装置的接地电阻应根据防雷保护等级确定,一般不应大于10Ω。如果接地电阻过大,可以采取增加接地体数量、延长接地体长度、改善土壤条件等措施进行降阻。
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浪涌保护装置SPD:根据化工厂的电气系统、信号系统、通信系统等特点,选择合适的浪涌保护装置(SPD),如金属氧化物避雷器(MOA)、气体放电管(GDT)、压敏电阻(MOV)等,安装在电气设备或线路的入口处或关键部位,以形成一个有效的隔离屏障,限制或切断过电压。浪涌保护装置应满足以下要求:
浪涌保护装置应选择符合国家标准GB 18802.1-2011《低压电涌保护器(SPD)第1部分:低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法》的产品,并具有合格证书和检验报告。
浪涌保护装置应选择适合其安装位置和回路参数的型号和规格,如额定工作电压、最大连续工作电压、额定冲击电流、最大放电电流、残压等。
浪涌保护装置应按照产品说明书和设计要求正确安装,并注意接地线、引入线和输出线的长度和截面积,以减少线路阻抗和感抗对浪涌保护装置性能的影响。
浪涌保护装置应定期检查和维护,并及时更换损坏或老化的模块,以保证浪涌保护装置的正常工作。
浪涌保护装置应具有故障指示和远程报警功能,以便及时发现和处理故障。
以上就是化工厂的防雷工程的一个简单介绍,具体的设计和施工还需要根据实际情况进行调整和优化。防雷工程和防雷接地是一个系统工程,需要多方面的专业知识和经验,建议委托有资质的防雷工程企业进行。
审核编辑 黄宇
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