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    [忻城縣老虎山礦場炸藥房人工地網施工工藝探討] 忻城縣

    來源:六七范文網 時間:2019-05-22 04:45:44 點擊:

      摘要 對忻城縣老虎山礦場炸藥房的獨立避雷針地網施工工藝進行探討,從人工地網選址、選材、施工技巧及工藝等方面進行討論,指出各環節在防雷工程里面的重要性,以確保工程的順利開展。
      關鍵詞 人工地網;施工工藝;老虎山礦場炸藥房;廣西忻城
      中圖分類號 TU745 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2011)12-0263-03
      雷電是發生在大氣中的一種自然災害,雷電防護是人類改造自然、征服自然的一門學科。由于雷電出現的隨機性和危險性,人們對其的理解和防護還不夠。因此,雷電給生命和財產帶來巨大的損失。特別是當人類社會進入電子信息時代后,雷災出現的特點與以往有極大的不同,雷電災害對各種類型建筑均有不同的后果,人們防御雷電亦有不同方法。以目前的科學水平,防御雷電應從2個方面著手:一是防直擊雷,二是防感應雷,各方面都離不開的接地。一個良好的接地系統與周圍的氣候、環境、土壤溫度及濕度、地網材料等有關,除了這些因素外,往往容易被忽略的就是接地系統的施工工藝。
      1 工程介紹
      忻城縣老虎山礦場炸藥房位于半山腰處,四面環山,離炸藥房約30 m處有條自然的小溪,炸藥房長約6 m,寬約3 m,高約2.5 m,是以前平民的土磚瓦房,整座房子都是用土磚砌成,無鋼筋,建筑面積約20 m2,天面約30°斜坡屋面,普通燒制瓦片房子周圍的樹木高度基本上都是2~3 m。由此可見,這種自然環境非常容易遭受雷擊。
      如果給這座炸藥房安裝避雷針、網、帶及接地系統,不但施工難度高,而且雷電直接擊中炸藥房,存在的安全隱患就更大。在這樣的環境下,經過專家的討論,給這座房子豎立一根獨立避雷針,做一個獨立地網,而且必須確保地網的接地電阻達到規范的設計要求(避雷針高度、土壤電阻率、接地體有效長度、安全距離等已經通過計算,符合規范要求)。
      豎立獨立避雷針較容易,但地網的設置比較困難。經過專家現場勘查、數據采集,最后決定在以前豬糞的化糞池里做人工地網,因為原20 m2豬糞化糞池(深3 m左右)的土壤電阻比較低,是非常適合鋪設獨立地網的位置[1]。這些因素不但解決了接地電阻的問題,同時降低了施工難度,最主要是解決了炸藥房的雷擊安全隱患。
      2 人工地網的分類
      地網也可以稱作接地體。忻城縣老虎山礦場炸藥房的人工地網與新建建筑物的地網不同,表現在工程造價、施工難度、使用時間等方面。
      2.1 自然地網(自然接地體)
      自然接地體是由建(構)筑物基礎內的鋼筋混凝土組成的,在土建基礎施工時,用建(構)筑物基礎的樁、承臺、地梁內的鋼筋按規范設計要求焊接組成的地網,可以供強電、弱電、防雷等接地,在鋼筋混凝土里包裹的鋼筋不容易接觸空氣和水分,常年不腐,相對來說,這樣的接地系統比較良好。
      2.2 人工地網(人工接地體)
      人工接地體是當建(構)筑物的電氣、防雷接地效果達不到要求時,或者某些貴重設備需要獨立接地時或者是獨立避雷針的接地而另外增加的地網,目的就是為了給以上建筑物或設備降低接地電阻。
      人工地網一般鋪設在地下1 m左右,用來接地的鋼筋在地下接觸的空氣和水分比自然接地體的鋼筋多,使用10~15年會發生嚴重的腐蝕。
      3 人工地網施工工藝
      3.1 地網選址
      獨立避雷針和人工地網離炸藥房的直線距離應大于3 m,地網鋪設位置與炸藥房的布置如圖1所示。并且應該選擇炸藥房周圍無電力、煤氣、自來水、通訊等管線的地方。避免破壞管線造成賠償糾紛,并且盡量繞開混凝土路面,以減小施工的難度,最好選擇有原始土壤的地方[2]。
      獨立避雷針離被保護的炸藥房有3 m,人工地網離被保護的炸藥房則大于3 m,是為了避免雷電流通過避雷針、引下線、地網的泄流過程中給炸藥房造成反擊而損壞設備,如電燈泡容易產生火花,則對炸藥房內的炸藥存在一定的安全隱患。
      人工地網呈直線形鋪設,與被保護炸藥房的長度方向平行,地網由一條-50×5的熱鍍鋅扁鋼和3條∠50×50×5×2 500熱鍍鋅角鋼組成,3支角鋼垂直打入地下3.5 m,如遇到巖石等,可在旁邊適當增加角鋼,確保接地體與土壤達到足夠的接觸面積,再由一條Φ12熱鍍鋅圓鋼將地網與獨立避雷針連接,可適當增加到2條,或者加粗圓鋼直徑,確保雷電流能瞬間通過地網泄入大地[3]。
      在鋪設地網之前,應充分了解清楚土質、土壤電阻率、地下鋪設的管道、管線等,避免造成不必要的翻工和損失。例如,離地下管線較近距離且平行,地網在泄流過程中就容易給管線造成反擊,雷電流有可能經過管線對兩端的人或設備造成沒必要的損失。因這個地網設在山腰,比較偏僻,又是在荒廢已久的豬糞化糞池里施工,不管是地網開挖,還是敲打垂直地極,都比較省力,而且接地電阻值很小,非常有利于雷電流的泄流。但是土壤咸堿度較大,很難保證鍍鋅鋼材的防腐蝕能力。
      3.2 施工材料的選擇
      不同行業與地域使用的接地材料不同,目前使用率最高的接地材料是金屬材料,主要有銅板、角鋼和扁鋼等。在有些環境和特殊情況下是不適合使用金屬接地材料的。例如,在高腐蝕土壤中金屬接地材料在很短的時間內就會被腐蝕而喪失接地的效果。不同的接地材料有著不同的特點,根據其特點結合環境使用是接地工程前期應該考慮的問題。
      3.2.1 金屬接地材料。從20世紀80年代末至今,使用最多的接地材料仍然是金屬接地材料(這里主要指銅材和鋼材),由于其具備良好的導電性和經濟性,是接地工程中最重要的材料之一,但是由于金屬材料存在腐蝕問題,對接地電阻的影響也比較大,是安全生產中的一個隱患,一般在電信系統中,早期的地網每4年就重新改造1次,其主要是因為金屬材料的腐蝕問題,而在鹽堿地區往往1~2年就要重新改造。而近幾年因生產資料價格猛漲造成接地成本增加,使金屬接地材料的劣勢逐漸凸顯。   3.2.2 非金屬接地材料。非金屬接地材料是目前行業里新興的一種金屬接地體的替換產品,由于其特有的抗腐蝕性能、良好的導電性和較高的性價比,因而被廣大用戶所接受。目前,非金屬接地產品主要是以石墨為主要材料,根據制作工藝不同主要有壓制和燒制2種。
      該工程選用通用的金屬材料,即熱鍍鋅圓鋼、扁鋼和角鋼。鋅不易與氧發生化學反應,鍍鋅材料不易氧化生銹,可以有效防止因生銹或腐蝕造成的損壞。
      3.3 地網的施工
      忻城縣老虎山礦場炸藥房防雷工程,在經過現場勘查、選址、材料選擇及采購等環節后,而后進入施工環節?,F場施工需要嚴格按照圖紙要求,達到設計標準。
      3.3.1 地網開挖。在挖地網前,用寬2.5 m的彩條布鋪在旁邊堆放泥土,可以避免污染旁邊的草皮。建議挖寬0.5 m、深1.0 m的地溝,既方便施工人員在地溝里進行施工,又可以保證鋪設長效降阻劑。在施工挖溝過程中,盡量不要過于用力,可以避免損壞電力線纜,給施工人員造成生命危險或糾紛。
      3.3.2 地網施工。將準備好的角鋼打入地溝,使角鋼能豎立設置,再把水平接地極扁鋼和豎立起來的垂直接地極角鋼焊接,然后用圓鋼和扁鋼焊接,同時可以在焊接處做防腐蝕處理,在所有焊接口處刷2道防銹漆(紅丹),再刷2道銀漆,最后刷1道瀝青漆防腐。待全部角鋼和扁鋼焊接好,就同時將所有角鋼打入地溝1.0 m深處,即垂直地極離地面約3.5 m。
      人工地網施工關鍵的部位就是焊接,施工工藝可參照《國家建筑標準設計圖集-防雷與接地安裝D501-1~4》,先焊接角鋼、扁鋼和圓鋼,主要目的是為了焊接質量,在垂直地極和水平地極還沒打入地下就燒焊,可以達到很好的效果。其最主要的目的是使角鋼和扁鋼可以達到四面焊接,充分增加水平接地極與垂直接地極的接觸面,扁鋼和圓鋼、角鋼可以達到雙面焊接,而且焊接面一定要充分,焊接口要類似“魚鱗”狀,此時需要大功率焊機和穩定的380 V電源。
      當垂直接地極和水平地網敲打入地溝底部,且做好防腐蝕工作后,就可以鋪設厚0.2 m的長效降阻劑?;蛘邔㈤L效降阻劑和泥土1∶1混合均勻,一同撒入地溝中,厚0.4 m左右,該方法既可充分發揮長效降阻劑的作用,又可防止長效降阻劑在短時間內硬化失效。鋪好之后再回填土壤。采用重型工具壓實,多余的土壤就鋪蓋在地溝上,最后在把原來的草皮種上。如果在城市市區,條件允許的情況下,建議把土壤更換成電阻率較低的土壤,如池塘泥、田泥、小溪泥等,這樣可以達到更好的防雷效果。
      3.4 人工地網自檢
      忻城縣老虎山某礦場炸藥房防雷工程的最后一步是驗收工作,人工地網的質量即在最后一道工序中體現。一般的施工完畢后,都要進行自我檢測調試,待檢測合格后再由當地防雷主管部門來驗收。
      由于土層較淺,需要盡量消除地形的復雜、土壤電阻率不均勻的干擾和影響,為了確保測量結果的準確性,采用電位降法進行實際測量。使用的接地電阻測試儀是日立4105型1臺、DLE-8型調壓變壓器1臺、9025數字電壓、電流表1臺。測量原理如圖2所示。
      3.4.1 輔助電流極的設置。按照電位降法的要求,輔助電流地極需要離開接地網邊緣3~5倍接地網的最大對角尺寸距離[4]。實際測試時采用4 mm2銅導線100 m作為電流極線,電流輔助極采用4根長度為1.5 m的∠50×50×5 mm角鋼,打入地中,并將其并聯,作為電流輔助極。
      3.4.2 輔助電壓極的設置。輔助電壓極采用4 mm2銅導線50 m作為電壓極線。每隔7 m,在第1點位前后移動輔助電壓極的第2、3、4點位等,以尋找測量中大地的零電位參考點[4]。
      3.4.3 測試電源。利用庫區附近380 V電源接到可調變壓器,輸出電流調至17 A,變壓器的輸出電壓取決于測試電流與電流輔助極(加被測接地網)的電阻。
      3.4.4 測量結果?,F場測試過程:接好輔助電流極和輔助電壓極,再將庫區附近380 V電源接到可調變壓器,檢查確認接線無誤;打開可調變壓器電源開關,輸出電流調至17 A;記錄變壓器的輸出電壓,標記好位置;斷開外電源,進行接地電阻測量并作好記錄;重復前3個步驟,記錄各測試點的數據;測試結果如表1所示。經過實際測量,該工程接地電阻值為3.0 Ω,表明人工地網符合國家規范。
      4 小結
      忻城縣老虎山礦場炸藥房防雷工程已經基本完成,在施工過程中,鋼筋焊接工藝尤為重要。焊接、搭接等技術應按照規范的要求進行操作。另外,不能為了施工方便隨意更改施工要求,長度不夠、焊接工藝達不到要求、錯焊、漏焊、夾渣等都可能直接影響工程質量??傊?,應按防雷規范及相關規定要求進行設計、施工,力爭把每一個防雷工程建設成為一個省時省力、經濟實惠、安全可靠的工程。
      5 參考文獻
      [1] 中華人民共和國機械工業部.GB50057-94建筑物防雷設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2001.
      [2] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB/T21431—2008建筑物防雷裝置檢測技術規范[S].北京:中國標準出版社,2008.
      [3] 中華人民共和國建設部,中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50169-2006電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,2008.
      [4] 中國船級社.材料與焊接規范(2009)[S].北京:人民交通出版社,2009.

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