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放散管防直击雷保护的设计要点

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-20  来源:《电气&智能建筑》  作者:中船重工建筑工程设计研究院有限责任公司 林敏洁
摘 要 文章对突出屋面排放爆炸危险的放散管的防直击雷保护设计作了较详细的介绍。对放散管的保护应根据建筑物防雷类别进行设计,并分析了不同防雷类别建筑物的放散管的防直击雷设计时的一些注意事项。
 
关键词 爆炸危险 放散管 防雷类别 保护范围
 
1 前言
 
  在某公司赤壁产业园建设项目的几个单体施工图设计中,均遇到了同样的问题:“突出屋面的排放爆炸危险的放散管,应按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定进行保护。”设计人员在建筑物防直击雷的设计过程中,往往容易忽视对突出屋面的管、阀、烟囱等的保护,仅为建筑物本身设置保护措施,或者笼统的把突出屋面的金属物体简单与接闪器可靠连接来进行保护。当放散管等排放的物质具有爆炸危险性时,这些做法就不能完全符合规范GB50057-2010的规定。本文通过对《建筑物防雷设计规范》的理解,并根据实际工程分析几个单体的不同情况,对放散管的保护设计得出了以下经验。
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2 放散管的保护要求
 
  对放散管的保护应根据建筑物防雷类别进行设计。首先依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中的第三章,对建筑物进行分类,并进行年预计雷击次数计算,以此确定建筑物的防雷类别。建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类:第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物以及第三类防雷建筑物。
 
  2.1 第一类防雷建筑物放散管的保护
 
  第一类防雷建筑物防直击雷的措施中,排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的保护范围应根据GB50057-2010中第4.2.1条确定,此条第2、3点为强制性条文,必须严格遵守,其内容如下:
 
  第4.2.1条第一类防雷建筑物防直击雷的措施应符合下列规定:
 
  (1)排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的下列空间应处于接闪器的保护范围内:
  1)当有管帽时应按下表中的规定确定。
  2)当无管帽时,应为管口上方半径5m的半球体。
  3)接闪器与雷闪的接触点应设在本款第1项或第2项所规定的空间之外。
 
  (2)排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等,当其排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧,以及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管、安全阀,接闪器的保护范围应保护到管帽,无管帽时应保护到管口。
 
  通过与审图人员的沟通,对以上条文有了更清晰地理解。在实际项目设计过程中,首先应向相关专业设计人员落实是否设有放散管等突出屋面的物体,并落实相应的放散管等的排放物是否符合第4.2.1条第3款的情况。如果符合第4.2.1条第3款的情况,就根据第3款来设计,“接闪器的保护范围应保护到管帽,无管帽时应保护到管口”。如果不符合第4.2.1条第3款的情况,平时的排放物有可能达到爆炸浓度,也没有点火燃烧,则应该按照第2款的要求(以及表4.2.1),落实装置内压力与周围空气压力的压力差(kPa)以及排放物与空气的重量对比,来确定管口外多大的空间需处于接闪器的保护范围。
 
  2.2 第二类和第三类防雷建筑物放散管的保护
 
  第二类和第三类防雷建筑物防直击雷的措施中,对突出屋面的放散管、风管、烟囱等物体的保护,均应根据GB50057-2010第4.3.2条确定,其内容如下:
  “4.3.2条突出屋面的放散管、风管、烟囱等物体,应按下列方式保护:
  (1)排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合本规范第4.2.1条第2款的规定。
  (2)排放无爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、烟囱,1区、21区、2区和22区爆炸危险场所的自然通风管,0区和20区爆炸危险场所的装有阻火器的放散管、呼吸阀、排风管,以及本规范第4.2.1条第3款所规定的管、阀及煤气和天然气放散管等,其防雷保护应符合下列规定:
  1)金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷装置相连。
  2)除符合本规定4.5.7条的规定情况外,在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器,并应和屋面防雷装置相连。
  4.5.7 对第二类和第三类防雷建筑物,应符合下列规定:
  (1)没有得到接闪器保护的屋顶孤立金属物的尺寸不超过下列数值时,可不要求附加的保护措施:
    1)高出屋顶平面不超过0.3m;
  2)上层表面总面积不超过1.0m2;
  3)上层表面的长度不超过2.0m.
  (2)不处在接闪器保护范围内的非导电性屋顶物体,当它没有突出由接闪器形成的平面0.5m以上时,可不要求附加增设接闪器的保护措施。
 
  在实际项目设计过程中,首先应向相关专业设计人员落实相应的放散管等的排放物是否有爆炸危险性,如果有爆炸危险性,则与第一类防雷建筑物放散管的保护措施一致。如果是符合第4.3.2条第2款的管、阀、烟囱等,金属物体不装接闪器,应和屋面防雷装置相连;同时需要根据第4.5.7条内容,核实突出屋面的非金属物体是否需要附加增设接闪器。值得注意的是,第4.5.7条第1款所列的三个条件需要同时满足,才可不要求附加保护措施。
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3 工程实例
 
  明确了规范的内容以及注意事项后,针对具体项目进行具体的分析。某公司赤壁产业园建设项目中含有不同类型的建筑物,通过工程实践,放散管防直击雷的保护设计方案也不尽相同。 
 
  3.1 结构车间的放散管保护设计
 
   结构车间,单体为一般性工业建筑物,单层戊类厂房,建筑占地面积13952.66m2,建筑高度16.10m,建筑结构形式为钢框架结构,耐火等级为二级。经计算,结构车间的年预计雷击次数为0.1934次/a,符合GB50057-2010第3.0.4条第3款“预计雷击次数大于或等于0.05次/a,且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物”的规定,可按照第三类防雷建筑物设计。车间部分的金属屋面符合GB50057-2010第5.2.7条的规定,利用其金属屋面和金属女儿墙共同作为接闪器。
 
  根据动力专业提供的资料,该单体的特利气放散管仅在靠近女儿墙处设有1根,突出屋面1m,且放散管的排放物达不到爆炸浓度。因此,接闪器的保护范围应保护到管帽,无管帽时应保护到管口。根据建筑专业提供的资料,女儿墙突出屋面2m以上,高于放散管管口高度,则可利用金属女儿墙作为接闪器保护,即可满足保护放散管的要求。
 
  3.2 特利气站的放散管保护设计
 
  特利气站,单体为具有1区爆炸危险场所的建筑物,单层甲类厂房,建筑占地面积146.08m2,建筑高度4.50m,建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构,耐火等级为二级。根据相关专业提供的危险性等级,符合GB50057-2010第3.0.2条第3款“具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者”的规定,可按照第一类防雷建筑物设计。建筑物采用Φ10热镀锌圆钢沿屋顶以及女儿墙敷设不大于6m×4m接闪网作为接闪器。
 
  根据动力专业提供的资料,该单体的特利气放散管有3根,突出屋面2m,分散在屋顶,均靠近女儿墙,且放散管的排放物达不到爆炸浓度。因此,接闪器的保护范围应保护到管帽,无管帽时应保护到管口。根据建筑专业提供的资料,女儿墙突出屋面仅0.5m,低于放散管管口高度,在女儿墙上设置的接闪网无法保护到放散管的管口。在这种情况下,需要另设接闪器保护。在该项目中,在屋顶中部单独设置了1根接闪针,高度6m,可实现对放散管管口的保护。
 
4 总结
 
  在今后的建筑物防直击雷设计过程中,不仅需要向动力专业落实屋面是否有突出的放散管、排风管、烟囱等,并核实是否有排放爆炸危险气体、蒸气和粉尘,还需要向建筑专业落实屋面、女儿墙的材料、高度等资料,通过正确计算、合理分析,才能保证设计中没有遗漏,确保建筑物的使用安全。
 
参考文献
1 《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)
2 《中国电气工程大典 第14卷 建筑电气工程》.中国电力出版社
 
 
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