防雷設(shè)施隱患排查要點(diǎn)
文：朱以剛 圖：蔣良君
【摘要】本文介紹了防雷常用國(guó)標(biāo)、行標(biāo)和九個(gè)方面的防雷設(shè)施隱患排查方法：避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷引下線、避雷線、避雷針、避雷器、防雷接地、變壓器防雷、變配電所防雷，值得一看。
雷電，從對(duì)用電系統(tǒng)危害性的角度，分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵人波三類。直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波的產(chǎn)生，都源于雷云。空中雷云，有的整體顯正電荷性，有的整體顯負(fù)電荷性。
直擊雷的產(chǎn)生:
當(dāng)廠區(qū)內(nèi)有一帶電荷的雷云，處于相對(duì)較低的高空時(shí)，通常在其周圍的高空，存在帶異性電荷的另一雷云。兩個(gè)雷云，在一定的氣象條件下，電荷會(huì)不斷積累，使兩者之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)到一定程度，會(huì)將兩個(gè)雷云之間的空氣絕緣擊穿，出現(xiàn)放電，產(chǎn)生閃電和雷鳴，這就是在雨天常見(jiàn)的打雷另一種情況，在廠區(qū)內(nèi)高空中有一個(gè)帶電荷的雷云，其周圍沒(méi)有另一帶異性電荷的雷云可供放電。此時(shí)，這一個(gè)帶電荷的雷云，會(huì)對(duì)廠內(nèi)的靜設(shè)備、動(dòng)設(shè)備、電氣設(shè)備、管線、框架等感應(yīng)出異性電荷，這個(gè)過(guò)程屬靜電感應(yīng)。隨著高空雷云與廠內(nèi)設(shè)備、管線、框架之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，空氣絕緣被擊穿，出現(xiàn)空中雷云對(duì)地放電，即發(fā)生直擊雷擊廠內(nèi)靜設(shè)備、動(dòng)設(shè)備、電氣設(shè)備、管線、框架事故。
廠區(qū)內(nèi)的靜設(shè)備、動(dòng)設(shè)備、電氣設(shè)備、管線、框架被直擊雷擊到后，會(huì)產(chǎn)生高電位，引起過(guò)電壓，流過(guò)幾十千安至幾百千安的強(qiáng)大雷電流。過(guò)高雷過(guò)電壓會(huì)導(dǎo)致設(shè)備絕緣被擊穿強(qiáng)大雷電流遇到電氣通路不暢通、接觸電阻值大的部位，會(huì)產(chǎn)生高熱和放電火花。兩種情況都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備、設(shè)施損壞。
感應(yīng)雷的產(chǎn)生：
感應(yīng)雷由靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)引起。如前所述，在設(shè)備、設(shè)施、管線上靜電感應(yīng)到異性電荷后，雷擊放電，此時(shí)，雷云與設(shè)備、設(shè)施、管線間的電場(chǎng)已經(jīng)消失。但是，在設(shè)備、設(shè)施、管線上聚集的電荷，并不能及時(shí)引向大地，從而形成設(shè)備、設(shè)施、管線高電位放電。
另外，經(jīng)過(guò)雷電作用后，產(chǎn)生強(qiáng)大雷電流;強(qiáng)大雷電流產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng);強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，會(huì)使導(dǎo)體感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)。如果具備導(dǎo)體閉合回路這個(gè)條件，還會(huì)感應(yīng)出強(qiáng)大的電流，這就是電磁感應(yīng)。強(qiáng)大的電流會(huì)損壞電氣設(shè)備;強(qiáng)大的電流流經(jīng)接觸電阻大的部位，會(huì)產(chǎn)生高熱和放電火花
雷電侵入波的產(chǎn)生：
雷電是沖擊波，有很強(qiáng)的沖擊電壓。雷電侵入波會(huì)侵入不帶絕緣層的架空“光身”線路，使其產(chǎn)生過(guò)電壓，然后通過(guò)線路進(jìn)入變、配電所和變壓器。這是廠區(qū)電氣、儀表防雷的重點(diǎn)。
石油化工廠區(qū)面積大，用電設(shè)備多，廠內(nèi)既有成片的金屬設(shè)施、水池，又有在高處安裝的電氣、儀表設(shè)備和爐、罐、塔、架。每年都可能因打雷而引起設(shè)備、裝置不能正常運(yùn)行。
石油化工廠區(qū)有大量在高處安裝的金屬物，容易形成雷電先導(dǎo);同時(shí)，廠區(qū)內(nèi)的大量設(shè)施，又是良好的導(dǎo)體，容易將雷電流引向大地。這兩點(diǎn)都會(huì)導(dǎo)致廠區(qū)內(nèi)容易落雷。安裝在高處的電氣設(shè)備、電子儀表，一般超過(guò)30m，還容易受到側(cè)擊雷打擊，導(dǎo)致電氣設(shè)備、電子儀表及其線路發(fā)生故障
因此，在石油化工廠區(qū)防雷，要注意做到層層設(shè)防，整體防雷，不留薄弱環(huán)節(jié)。
一、避雷網(wǎng)
(1)建筑房屋的天面，高出地面的水池。這兩種情況，要裝設(shè)避雷網(wǎng)。
特別是在單層建筑的室內(nèi)，或者兩層以上建筑頂層的室內(nèi)，有重要儀表設(shè)備、電氣設(shè)備的情況，如中控制、變配電所、儀表機(jī)柜室，更要注意設(shè)置好避雷網(wǎng)。
(2)避雷網(wǎng)的網(wǎng)格不能大于5mx5m
(3)避雷網(wǎng)的高度，應(yīng)為距離天面0.1~0.15m。
(4)每相隔1.0~1.5m，要設(shè)置有網(wǎng)格支撐
(5)避雷網(wǎng)應(yīng)用直徑不小于8mm圓鋼，或者不小于12mmx4mm扁鋼材料制作。
(6)避雷網(wǎng)用的圓鋼、扁鋼材料，都應(yīng)做熱鍍鋅處理
(7)避雷網(wǎng)應(yīng)與建筑房屋天面四周的避雷帶做焊接連接，并注意不可出現(xiàn)斷接。
(8)避雷網(wǎng)的任何連接部位，不可出現(xiàn)斷接。
(9)避雷網(wǎng)所有焊接點(diǎn)都要做焊后防腐處理
二、避雷帶
避雷帶沿建筑房屋天面四周，或者沿高出地面的水池四周設(shè)置。
(1)避雷帶應(yīng)與被其所包圍的避雷網(wǎng)做焊接連接。
(2)避雷帶所有焊接點(diǎn)要做防腐處理。
(3)避雷帶應(yīng)與避雷引下線做焊接連接。
(4)避雷帶的任何連接部位，不可出現(xiàn)斷接。
(5)當(dāng)建筑房屋的天面，或者水池蓋頂面上有凸出物時(shí)，要裝設(shè)避雷針狀的接閃器，保護(hù)凸出物。接閃器沿避雷帶安裝，并與避雷帶做焊接連接。
(6)避雷帶用材料要求，與避雷網(wǎng)相同。
三、避雷引下線
避雷引下線是雷電流通道，沿建筑物側(cè)壁安裝。
1)避雷引下線對(duì)上應(yīng)與上述避雷帶做焊接連接，對(duì)下應(yīng)與接地裝置用斷接卡連接，用斷接卡連接是為了便于檢測(cè)沖擊電阻值。
(2)一座建筑，每?jī)蓷l引下線之間的最大距離，不可大于18m，且至少要有兩條避雷引下線，要求均勻距離布置。
(3)引下線一般貼墻從上而下，引下安裝，與墻面之間的間距為0.015m。
(4)沿引下線從上而下，要安裝引下線支撐，支撐間距2m。
(5)引下線用材料要求，與避雷網(wǎng)、避雷帶相同。
(6)部分建筑，采用混凝土柱內(nèi)的主筋作為引下線，即屬暗裝引下線，不再沿墻壁外表面設(shè)置明裝引下線，這種情況下，一定要有設(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明焊接連接點(diǎn)，按圖施工。這屬于施工過(guò)程的隱蔽工程，必須要有隱蔽工程施工過(guò)程簽字，確認(rèn)已做焊接連接。否則，應(yīng)明裝引下線。
四、避雷線
避雷線，一般就是架空避雷線，用于保護(hù)架空“光身”輸電線路，它能直接影響廠內(nèi)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，因其必須接地安裝，又稱架空地線。
1)架空避雷線，沿架空“光身”輸電線路架設(shè)，應(yīng)高于架空輸電線路。架空避雷線應(yīng)被固定在每?jī)蓚€(gè)架線塔的頂端。
(2)架空避雷線是輸電線路的主要防雷設(shè)施。
(3)架空避雷線也應(yīng)為“光身”鋼絞線線路，不帶絕緣層。
(4)架空避雷線要有良好接地。
(5)鋼絞線安裝，要按氣象條件計(jì)算放線曲線，防止發(fā)生拉緊斷裂，或者出現(xiàn)過(guò)大弧垂。
6)在廠區(qū)，一般都有高壓輸電架空線，設(shè)置有架空避雷線
(7)在架空避雷線、架空“光身”輸電線路近處，不可有高大的樹(shù)木、管線、框架等導(dǎo)電物體。
五、避雷針
在這里，指獨(dú)立避雷針。大、中型石油化工廠區(qū)，一般有獨(dú)立避雷針50支左右。
(1)避雷針高度應(yīng)為3~12m，針尖用直徑20mm圓鋼，針尖高度應(yīng)為0.25m。
(2)避雷針本體要用圓鋼或鋼管材料，并經(jīng)焊接制作，避雷針本體及針尖應(yīng)做熱鍍鋅處理
(3)獨(dú)立避雷針距離人員經(jīng)常通行的出人路口，不能小于3m。
(4)獨(dú)立避雷針的接地裝置埋地部分，不能接入廠內(nèi)的公共接地網(wǎng)，兩者在地下至少要保持3m距離，在變、配電所周圍安裝的避雷針，要特別注意這點(diǎn)，施工時(shí)要核對(duì)地網(wǎng)圖，做好隱蔽工程記錄，否則容易埋下隱患。
(5)避雷針的地面以上部分，在周圍5m范圍內(nèi)，不應(yīng)有裸金屬設(shè)施，否則容易感應(yīng)出過(guò)電壓;如果避雷針上有電氣線路、電氣設(shè)備，雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓，會(huì)擊穿絕緣，影響線路正常運(yùn)行。同時(shí)避雷針也可通過(guò)反擊作用，給近處管線、設(shè)備造成機(jī)械性破壞。
6)避雷針的保護(hù)范圍。假定在針尖上向地面拉一條斜線，斜線與垂直向上的避雷針成45度角，這時(shí)斜線以下的區(qū)域，即為避雷針的保護(hù)范圍。這種計(jì)算辦法直觀，但是較為粗略，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，還要保守些，注意給予考慮一些安全系數(shù)。
六、避雷器
(1)查避雷器配置。需要配置避雷器的部位，在本章的變壓器、變配電所防雷部分說(shuō)明。避雷器配備不足，容易發(fā)生雷害事故，還會(huì)次生出生產(chǎn)事故。
2)查避雷器電壓值。避雷器的電壓值，分為額定電壓值和殘壓值。
避雷器的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相符。若避雷器的額定電壓高于線路設(shè)備的額定電壓，當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，設(shè)備將沒(méi)有得到避雷器的保護(hù);若避雷器的額定電壓低于線路設(shè)備的額定電壓，即使出現(xiàn)比較正常的過(guò)電壓，也會(huì)造成用電線路接地，保護(hù)起跳動(dòng)作，使用電設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，避雷器的殘壓值，又要小于線路設(shè)備的允許耐壓值。例如，避雷器，要求靠近變壓器安裝，避雷器的殘壓值，要小于變壓器的允許耐壓值。
3)查避雷器預(yù)防性試驗(yàn)。相隔2-3年，要對(duì)避雷器做一次預(yù)防性試驗(yàn)，具體年限，應(yīng)參照廠方說(shuō)明書要求，試驗(yàn)主要測(cè)試避雷器的絕緣電阻和工頻放電電壓。
有些避雷器，運(yùn)行一個(gè)時(shí)期，肯定會(huì)出現(xiàn)絕緣電阻降低和工頻放電電壓下降的問(wèn)題，如果長(zhǎng)時(shí)間不做預(yù)防性試驗(yàn)，是不能發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題的。這樣會(huì)造成當(dāng)設(shè)備遇到雷擊時(shí)，避雷器不起保護(hù)作用，導(dǎo)致設(shè)備過(guò)電壓跳車。也會(huì)造成在設(shè)備沒(méi)有受雷擊的情況下，線路又誤接地，設(shè)備出現(xiàn)跳車。
(4)查避雷器定期更新。避雷器必須定期更換，一般使用年限為5~8年，具體使用年，應(yīng)參照廠方說(shuō)明書要求。
如果使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不按期更換避雷器，容易出現(xiàn)與不按期做預(yù)防性試驗(yàn)相類似的問(wèn)題。
避雷器老化，具有很強(qiáng)的隱蔽性。一是發(fā)生事故，可知其老化;二是做預(yù)防性試驗(yàn)，可知其老化;三是通過(guò)已使用時(shí)間，可知其老化。因此，必須高度重視避雷器老化問(wèn)題。
(5)查避雷器選型。管式避雷器是相對(duì)老式的產(chǎn)品，沒(méi)有特別要求，不應(yīng)使用;采用保護(hù)間隙防雷，有時(shí)不大可靠;閥型避雷器，不屬最新產(chǎn)品;采用氧化鋅避雷器，其性能較為優(yōu)越，且能吸收浪涌。
七、防雷接地
防雷接地裝置，能將雷電流引向大地。
1)接地電阻。接地電阻要符合以下要求：
在變配電所周圍的獨(dú)立避雷針，接地電阻不能大于10Ω，在其他地點(diǎn)安裝的獨(dú)立避雷針，接地電阻可為不大于30Ω，但是作為化工廠，最好不大于10Ω。
避雷器、保護(hù)間隙，接地電阻不能大于10Ω。
電力線路架空避雷線，接地電阻不能大于10Ω。
壓器接地電阻不能大于4Ω。
建筑物避雷引下線接地電阻不能大于10Ω。
設(shè)備外殼、金屬框架的專門接地電阻不能大于10Ω
(2)垂直接地極。用50×50×5、20×20×3鋼角制作，或者用直徑為20~50mm鋼管制作。接地極長(zhǎng)度應(yīng)為2m。接地極間距為5m左右。接地極埋入地下，頂端距地面應(yīng)為0.5-0.8m。
(3)水平接地線。用25×4至40×4扁鋼制作，或者用直徑8~14mm圓鋼制作。接地線埋入地下深度0.5~0.8m。
(4)除在地面以上設(shè)置斷接卡外，接地線、接地極各部位的連接，都要為焊接方式
(5)每年檢測(cè)二次（通常3月、10月）接地電阻值，在雷雨季節(jié)到來(lái)前，至少檢測(cè)一次。具體可檢測(cè)要求和方法，可參考后面的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)。
八、變壓器防雷
般大、中型石油化工廠，變壓器有100臺(tái)左右，變壓器受到雷擊，將停電一片。
(1)在高壓側(cè)安裝避雷器。在變壓器的進(jìn)線處，即高壓側(cè)，又稱一次側(cè)，要安裝避雷器，避雷器越靠近變壓器安裝越好，一般安裝在高壓熔斷器與變壓器之間。避雷器的殘壓值要小于變壓器的耐壓值。
(2)在低壓側(cè)安裝避雷器。在變壓器的出線處，即低壓側(cè)，又稱二次側(cè)，要安裝低壓避雷器。
要注意，僅在進(jìn)線處安裝避雷器，不能保護(hù)低壓側(cè)繞組。另外，在變壓器出線之后的設(shè)備，如果受到雷電影響，雷電沖擊電壓將直接加在低壓繞組上，反過(guò)來(lái)會(huì)在高壓側(cè)感應(yīng)出高電壓，雖然高壓側(cè)是絕緣較好，但是也有可能擊穿其高壓繞組。同時(shí)，低壓側(cè)線路上的電氣設(shè)備還會(huì)受到損壞。
避雷器的殘壓值要小于變壓器的耐壓值。
低電壓，是指電壓值為380V及其以下。如380V、220V屬低電壓。
(3)在進(jìn)線處繞制電感線圈。在進(jìn)線線路上設(shè)置電感線圈，實(shí)際上就是電抗器，它能阻止雷電波入侵
(4)“三位一體”可靠接地。避雷器的防雷接地引下線、變壓器的金屬外殼、變壓器低壓側(cè)的中性點(diǎn)，連接在一起，再連接進(jìn)入接地裝置，又稱“三位一體”。要保證其工頻接地電阻值不應(yīng)大于4Ω。
有些石油化工廠，在變壓器低壓側(cè)防雷方面，設(shè)置避雷器不足。
為了便于管理和查清避雷器配備情況，可制作變壓器基本情況表。內(nèi)容包括:
變壓器基本參數(shù);變壓器服務(wù)對(duì)象，如供用電的設(shè)備;變壓器與變電所高壓柜、低壓柜的回路關(guān)系描述;變壓器的避雷器配備部位;配備避雷器的名稱、型號(hào)、參數(shù);避雷器試驗(yàn)日期、參數(shù)、已用年限、殘壓值、額定電壓值;變壓器配備電抗器情況;變壓器接地情況。
九、變配電所防雷
變配電所最容易受到雷電波入侵。
(1)安裝獨(dú)立避雷針。在有條件情況下，在變配電所周圍，最好能設(shè)置獨(dú)立避雷針。
獨(dú)立避雷針的埋地裝置與變配電所接地網(wǎng)(或者其他接地網(wǎng))之間，在地下至少要相距3m，有條件應(yīng)保持更遠(yuǎn)距離。
在地面以上的空間，獨(dú)立避雷針(含鋼支架部分)與變配電所(或者其他設(shè)備、設(shè)施)之間，至少要相距5m，有條件應(yīng)保持更遠(yuǎn)距離，以防雷擊避雷針，對(duì)近處設(shè)備或者其他物體感應(yīng)出過(guò)電壓。
(2)安裝屋頂避雷網(wǎng)。在變配電所建筑屋頂上要裝設(shè)避雷網(wǎng)格，屋頂周邊設(shè)置接閃器，接閃器用避雷帶相連接。也可用避雷帶充當(dāng)接閃器。
(3)安裝進(jìn)線段避雷線。在進(jìn)入變配電所前1000~2000m的架空進(jìn)線段的上方，安裝避雷線，防止進(jìn)線段受到雷擊或者雷感應(yīng)作用，引起雷電波入侵變配電所。
(4)安裝進(jìn)線段避雷器。對(duì)于有35kV及35kV以上線路進(jìn)線的變配電所，在架空線與電纜線的連接點(diǎn)，要裝設(shè)避雷器
(5)安裝總高壓斷路器避雷器。線路剛進(jìn)入變配電所，在每路電源的總開(kāi)關(guān)(又稱高壓斷路器)處，要安裝避雷器。
(6)安裝高壓柜避雷器。每面高壓柜，安裝避雷器，用于裝置現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)設(shè)備、機(jī)組防雷。
(7)安裝低壓柜避雷器。從變壓器二次側(cè)出來(lái)后的總低壓柜，以及每面分低壓柜，要安裝避雷器，用于裝置現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)設(shè)備防雷。
(8)安裝儀表用電避雷器。從UPS出來(lái)，供控制室DCS的用電，在UPS處，應(yīng)安裝避雷器。同時(shí)，裝置現(xiàn)場(chǎng)的儀表供電用柜，也要有避雷器保護(hù)。
為了便于管理和查清避雷器配備情況，可制作變配電所避雷器基本情況表，內(nèi)容包括:
變配電所上級(jí)總變名稱;電源來(lái)源數(shù);用途，如供用電的裝置范圍、設(shè)備;回路關(guān)系描述:包括總進(jìn)線——高壓斷路器—母排—母聯(lián)柜—高壓柜—變壓器—低壓柜等，還有各柜數(shù)量;各部位避雷器配備情況，以及用其他裝置代替避雷器的情況;避雷器名稱型號(hào)、參數(shù);避雷器試驗(yàn)日期、參數(shù)、已用年限、殘壓值、額定電壓值。
【蔣良君補(bǔ)充】：防雷常用標(biāo)準(zhǔn)
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