防雷接地检测浅析

工厂厂房的防雷接地检测是否符合国家标准以内，接地电阻值测量是否达到设计要求，直接关系到用电设备和设施的安否得到保障。因工厂的建筑物有混凝土结构、钢结构、烟囱等，层数不高，跨度较大，本文主要针对工厂防雷接地检测相关内容作分析。
　　检测执行的相关标准有：《建筑物防雷装置检测技术规范》（GB/T21431-2008）、《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》（GB 50601-2010）、《建（构）筑物防雷装置竣工验收检测技术规范》（DB51/T584-2006）。
　　工厂防雷接地检测具体分为外部检测和内部检测两个方面：外部检测包括接闪器、引下线、接地装置等，内部检测包括等电位连接、过电压保护等。外部主要针对直击雷，内部主要针对雷电感应。
　　一、检测项目包括以下内容
　　a）建筑物的防雷分类；b）接闪器；c）引下线；d）接地装置；e）等电位连接；f）浪涌保护器（SPD）。下面以化三车间――（含氯甲烷储罐区、危化品库房）为例，说明其检测过程。
　　1、首先应明确检测的建筑物防雷类别，按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）的要求，不同类别建筑物接闪器的布置要求不同（见表1）。通过查设计图纸要求和施工验收资料可知，化三车间厂房防雷类型属于Ⅱ类防雷建筑物。
　　2、接闪器
　　⑴检查接闪器的规格，与大尺寸金属物体的电气连接情况；明敷接闪器的布置，测量有效高度，测量避雷网的网格尺寸；暗敷的敷设，接闪器的焊接，接闪导线的平正顺直，无急弯和固定支架的状况等。
　　⑵厂房建筑采用的接闪器形式是避雷带，保护屋脊、挑檐、女儿墙和屋面等易受雷击的部位，储罐区为单层钢结构厂房，长30.5m×宽15m×高9.8m，局部设有防爆区，屋面为彩钢板，规范要求利用彩钢板金属体做接闪器时，厚度要达到4mm，而该厂房彩钢板厚度只有1mm，因此增设了避雷带，屋面的彩钢板与檩条可靠连接，避雷带的规格采用Ф10mm圆钢，明敷高度0.3m，测量网格间距为6.3×7.5m，网格尺寸符合要求（见表1），避雷带四周转角弯曲处大于90°，弯曲半径为Ф10mm圆钢直径的10倍。接闪器直线部份焊接固定点支持件间距为1m，间距均匀。利用钢柱做为引下线，钢柱与基础接地可靠连接，该车间内有氯甲烷储罐，储罐两侧各做50mm镀锌扁铁接地，与钢柱连接，焊接长度大于扁钢宽度的2倍，为100mm。
　　危化品库房为砖砌体，长36m×宽15m×高7.7m，防雷类型Ⅱ类，避雷带采用Ф10mm圆钢，明敷高度200mm，网格间距为6.0×5.0m。房顶屋面女儿墙避雷带靠外墙外表面安装，女儿墙净高（屋顶以上部分）h为1 m，避雷带的起设高度在20cm，沿女儿墙做成环状避雷带，与柱子主筋避雷引下线连接。
　　⑶对另外一些建筑，如砖砌体烟囱、配电室等，采用独立避雷针来保护，在其顶部架设有避雷针，作为接闪器和引下线。应使用滚球法验证其是否在避雷针的保护范围内。用滚球从屋顶垂直下落会触及的半径高度以上部分做避雷针，避雷针按滚球半径保护得到。
　　按GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》滚球法计算，避雷针在hx高度的保护半径按下列计算式确定： ； ；
　　式中 ：避雷针的高度，计算中避雷针高度的取值取建筑物 高点的标高来确定高度。 ：避雷针在hx高度的保护半径； ：滚球半径；类防雷建筑物滚球半径30M，第二类45M，第三类60M； ：被保护物的高度（m）； ―避雷针在地面上的保护半径（m）。
　　如烟囱高度为25m，避雷针高度为1.5m，第二类防雷，避雷针在25m高度上的保护半径为： =41-40.3=0.7（m），从上式得知，此烟囱上的避雷针在高度25米平面上的保护半径为0.7米。而烟囱上端的直径为0.6米，从而确定此避雷针能够保护此烟囱。如果烟囱直径增大，单支避雷针的高度要升高，可以采用两支较矮的避雷针，每支避雷针外侧的保护范围和单支避雷针的保护范围相同，用滚球法计算。
　　3、引下线
　　⑴检查接下线的平均间距，敷设、固定、防腐等措施，明敷防接触电压、闪络电压危害的措施，测量引下线连接处的电气连接状况，引下线附着其他线路的防雷电波引入措施。
　　⑵储罐区钢结构的厂房，利用钢柱、钢梁等金属物体作为自然引下线，引下线间距检测时用卷尺测量每相邻两根引下线之间的距离，平均间距为12 m，间距满足表1要求。钢梁、钢柱、操作平台金属构件之间均连成电气通路。钢柱和基础结构钢筋连接，形成一个等电位的场合。
　　危化品库房，利用柱内钢筋作为引下线，避雷带与柱内2Φ16mm的主筋焊接。引下线平均间距短距离按实际路径（即两个引下线之间的避雷线的长度）计算。实际路径满足了，短距离肯定满足。沿建筑物四周做均压环，用环的周长除以引下线的数量，平均间距不大于Ⅱ类18m就满足要求了。
　　⑶当厂房无自然引下线，无法利用梁、柱等构件作为防雷引下线时就应设‘专设引下线’了。专设引下线首先应考虑明敷，且要设断接卡。
　　4、接地装置
　　（1）检查测量和等电位连接用的连接板的数量和位置是否符合设计要求；测量接地电阻值，防跨步电压的措施，检查整个接地网规格、防腐，与同一接地网连接的各相邻设备连接线的电气贯通状况。
　　1）储罐区厂房没有桩基，基础为杯形基础，全部钢柱基础的钢筋作为接地体，钢柱基础的钢筋网通过钢柱，钢屋架等构件的防雷装置互相连成整体。杯形基础和地圈梁连接，利用基础梁下层钢筋沿建筑物外圈焊接成环形接地线，地圈梁做为防侧雷均压环。 　　危化品库房基础，利用基础钢筋做自然接地体，安装有引下线和接地装置，与接地网两点连接。外围用规格L75的角钢，长2.5m打入接地极，用-40x40mm的热镀锌扁钢在建筑物外围做成环形人工接地，接地体埋设深度为0.6m，扁钢距离墙体大于3m，防止接触电压和跨步电压。做人工接地体主要是为了降低接地电阻，当库房利用建筑自身基础难以满足接地电阻要求时，才做的人工接地，并且接地体做在远离由于高温影响（如烟道等）使土壤电阻率升高的地方。
　　（2）接地电阻测量
　　接地电阻值测量采用三极法和使用接地电阻表法，其测得的值为工频接地电阻值。
　　每次检测都应固定在同一位置，采用同一台仪器，采用同一种方法测量，记录在案以备下一年度比较性能变化。
　　接地电阻测试采用ZC-8型接地电阻摇表，摇表上E端钮接5m的测试导线，另一端接被测物体；P端钮接20m线，另一端接电位探棒P；C端钮接40m线，另一端接电流探棒，且E、P、C保持直线，其间距为20m。
　　当接地电阻摇表测试线长度不够时，有时采用加长测试线的方法测量避雷针、避雷带，这时必须减去加长线的线电阻，但加长线会随现场电磁环境变化而变化，测量误差较大，影响测试结果的准确性。是加长电流极（C）、电位极（P）的连接线，P点选在C点至地网的中间进行测量。
　　在地方标准《建（构）筑物防雷装置竣工验收检测技术规范》（DB51/T584-2006）上还介绍了另一种方法，当建筑物周边为水泥地面时，可将电流、电位极与平铺放置在地面上每块不小于250mm×250mm的钢板连接，并用水湿润后实施检测。我们用日本共立4102A接地电阻测试仪对水泥地面按上述方法进行了检测，在水泥地面下回填土深度达到5米的地方测得20.1Ω，在水泥地面下基本为本土的地方2.6Ω，用ZC-8型接地电阻摇表在本土上测得2.2Ω。所以用此方法时还须注意使用水泥地面下回填土的深度和材料，多换几个点测量，以便于得出准确的测量数据。
　　5、等电位连接
　　⑴检查厂房外大尺寸金属物等电位连接，金属管线、各防雷区、电气系统设备机房等电位连接，导线之间等电位连接的有效性。
　　⑵储罐区钢结构彩钢板的屋顶表面、立面表面等金属件与等电位连接在一起，并与防雷接地装置相连。钢结构之间敷设的金属管道、电缆桥架，两端电气贯通，且两端与各自建筑物的等电位连接带连接。连接材料为-50x5mm的热镀锌扁钢，焊缝为双面焊接，搭接长度为160mm。用钢柱做引下线，钢柱和基础结构钢筋连接，形成一个等电位的场合。外部做有均压环。该车间外部架空金属管道进出建筑物处，就近与防雷的接地扁钢相连，连接质量完好。
　　6、浪涌保护器（SPD）
　　⑴SPD的主要性能参数是否符合国标的要求。
　　⑵厂房内使用浪涌保护器，SPD安装在被保护设备处，使线路能承受预期的电涌电压。该车间电源采用TN系统，从总配电盘（箱）开始引出的配电线路和分支线路采用TN-S系统，选择220/380V三相系统中的电涌保护器，电涌保护器连接于每一相线和中性线间，每一相线和PE线间，中性线和PE线间，小Uc值都满足1.15 U。，U。指低压系统相线对中性线的标称电压。
　　二、发现的问题
　　厂房建成至今已经有十多年了，接地引下线扁钢在地面锈蚀严重，屋面避雷带及引下线已产生锈蚀，基本看不到镀锌层了，接地系统必须加强防腐，涂刷防锈漆，对确保接地装置的可靠，设备及电气系统的安全运行，是十分必要的。
　　参考书目：
　　[1]《建筑物防雷装置检测技术规范》（GB/T21431-2008）国家标准 ；
　　[2]《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）国家标准；
　　[3]《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》（GB 50601-2010）国家标准；
　　[4]《建（构）筑物防雷装置竣工验收检测技术规范》（DB51/T584-2006）。