彈藥倉庫雷電危害及防護措施研究

謝俊磊，石敬濤，殷志軍，郭勝強

（1.武漢軍械士官學校，武漢 430075；2.3606工廠，侯馬 043000；3.65196部隊，鐵嶺 112000）

彈藥倉庫雷電危害及防護措施研究

謝俊磊1，石敬濤2，殷志軍3，郭勝強1

（1.武漢軍械士官學校，武漢 430075；2.3606工廠，侯馬 043000；3.65196部隊，鐵嶺 112000）

確保庫存彈藥及電氣設(shè)施的安全，針對彈藥倉庫這個特殊的防雷主體，分析雷電對彈藥倉庫的危害，提出了彈藥倉庫雷電防護的具體方法和措施。結(jié)合彈藥倉庫防雷設(shè)施檢查情況，指出了部分防雷設(shè)施在保護范圍、接地電阻及設(shè)施方面存在的問題，提出了防雷裝置的改進辦法。

彈藥倉庫；雷電；防護措施

彈藥倉庫是重要的軍事設(shè)施，為了滿足戰(zhàn)時彈藥需求及平時訓練消耗量大，庫房內(nèi)儲存有大量具有易燃易爆性質(zhì)的彈藥。彈藥庫房一旦遭到雷電破壞，將造成嚴重后果，甚至威脅到周圍民用設(shè)施的安全。因此，彈藥倉庫的防雷電問題必須引起高度重視，加強防雷設(shè)施建設(shè)和管理，避免發(fā)生雷擊事故。

1 雷電對彈藥倉庫的影響及危害

雷電是大自然的放電現(xiàn)象，巨大的能量在極短的時間內(nèi)釋放，形成極強的高電壓和強電流破壞力，電壓可達幾百萬伏，雷擊點發(fā)熱量為500～2 000 J，可燒毀電力系統(tǒng)、破壞建筑設(shè)施，并導致易燃物品的著火和爆炸。由于彈藥倉庫內(nèi)儲存的彈藥屬于戰(zhàn)略物資，具有易燃易爆的性質(zhì)，且?guī)旆看蠖嘉挥谏钌矫芰种?，雷擊頻率較高，一旦被擊中，就會造成巨大損失。上世紀70年代，蘇聯(lián)遠東伯利市彈藥倉庫遭雷擊爆炸，庫區(qū)大部分庫房炸毀，人員死亡達340人。雷電對彈藥倉庫的危害是多方面的且是巨大的，主要體現(xiàn)如下方面[1-4]。

1.1 直擊雷

雷電放電時直接作用在物體上稱作直擊雷，它主要依靠電效應(yīng)、熱效應(yīng)及機械效應(yīng)對物體產(chǎn)生破壞。當直擊雷作用在彈藥庫房時，在機械作用下會造成彈藥庫房損壞，在熱作用下會導致庫房發(fā)生火災，威脅到彈藥儲存安全；當直接作用在彈藥上時會導致彈藥爆炸；直擊雷如果作用在庫區(qū)山林，則會引發(fā)山火，如撲救不及時也會威脅到庫內(nèi)彈藥安全。

1.2 雷電波侵入

雷電作用在庫房的電纜、金屬管道及架空線路時，雷電波沿著這些通道侵入庫房內(nèi)部，危及庫內(nèi)彈藥物資、電氣設(shè)備及作業(yè)人員安全。

1.3 靜電感應(yīng)

靜電感應(yīng)對存放火工品或電點火的彈藥的庫房危害是很大的，雷云靠近地面時會產(chǎn)生強大電場，庫區(qū)內(nèi)金屬物在強電場作用下會感應(yīng)出大量的電荷。雷云和大地間的電場在雷云放電后會消失，但金屬物上攜帶的感應(yīng)電荷來不及逸散會形成高達數(shù)萬伏的感應(yīng)電壓，具有極強的擊穿能力，作用在火工品和電點火彈藥上會產(chǎn)生嚴重后果。

1.4 防雷裝置高電壓反擊作用

雷電放電，防雷裝置受到雷擊時，接閃器、引下線以及接地體上電壓都非常高。如果庫房內(nèi)、外的電器設(shè)備、電器線路或其它金屬管道與防雷裝置距離相隔很近，它們之間就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，導致管道燒穿、電氣設(shè)備絕緣破壞，嚴重時甚至會造成彈藥等易燃易爆物品的燃爆事故[5,6]。

2 雷電防護的方法和措施

2.1 防直擊雷措施

對于一些大型的庫房，對防直擊雷的防護可以考慮避雷針、避雷線及避雷帶等避雷設(shè)施，通過建立良好的導電通道，使雷電流下泄，防止直擊雷對庫房作用。避雷針是接地的導電物，它的作用是將雷引到自己身上并安全導入大地。避雷針的保護范圍是一定的，為了降低庫房雷擊概率，確保庫房安全，彈藥庫房必須完全處于避雷針的保護范圍之內(nèi)。單支避雷針的保護范圍可用滾球法進行計算，避雷針在高度hx平面上的保護半徑按下式計算：

其中：Rx—避雷針在hx高度的xx′平面上的保護半徑（m）；

hr—滾球半徑(m)；

hx—被保護物的高度(m)；

h —避雷針高度(m)。

上述方法可以計算出單支避雷針的保護范圍，但同時需要注意其接地點與庫房彈藥堆垛的距離，同時其接地電阻要小于規(guī)定阻值（10 Ω）。當需要保護的庫房面積較大，單個避雷針不能滿足要求時，可采用兩支避雷針或多支避雷針聯(lián)合保護，確保庫房安全。避雷帶及避雷線也是防直擊雷的常用設(shè)施，且安裝也比較方便，但各項指標必須要符合相關(guān)規(guī)定，包括長度、接地地點、與彈藥堆的距離、截面積以及接地電阻值等均要嚴格符合GJB 2269-96《后方軍械倉庫防雷擊術(shù)要求》的規(guī)定，確實達到防雷要求[6-8]。

2.2 防雷電波侵入措施

雷電波侵入對彈藥庫房設(shè)施造成破壞，危及彈藥儲存及作業(yè)人員安全，常用措施如下：除了在戶外裝設(shè)過電壓保護器外，還可安裝避雷器，或著將其金屬保護物的埋地長度大于15 m，對于電子系統(tǒng)室外導線最常用的方法是有屏蔽層的電纜埋地或架空，另外要將其兩端的屏蔽層與等電位的連接帶相連。另外，為確保行人安全，要求防雷裝置以及埋設(shè)的接地裝置與人行通道距離應(yīng)大于3 m。當距離不夠時，應(yīng)采取應(yīng)對措施，常用的方法主要有鋪設(shè)卵石或鋪設(shè)瀝青地面，瀝青地面的厚度應(yīng)大于50 mm，寬度應(yīng)超過接地裝置2 m，同時在避雷裝置接地體附近還需設(shè)置防止跨步電壓觸電警示牌。

2.3 防止反擊作用的措施

防雷裝置承受雷擊時，為防止雷電流產(chǎn)生的高強度沖擊電壓擊穿設(shè)備之間的絕緣，引起劇烈放電甚至爆炸事故，最好的方法就是保證接閃器、接地體與臨近的設(shè)備保持足夠的安全距離。根據(jù)GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》及GJB 2269A-2002《后方軍械倉庫防雷技術(shù)要求》的規(guī)定，安全距離要超過5 m。

2.4 加裝電涌保護器

為限制瞬態(tài)過電壓和分泄電涌電流，最常用的器件是電涌保護器，電涌保護器主要用于保護辦公區(qū)及庫房電氣設(shè)備設(shè)施安全的器件。電涌保護器在使用的時候需與被保護的設(shè)備并聯(lián)，無電涌出現(xiàn)時電涌保護器呈現(xiàn)高阻抗，相當于保護電路斷開；有電涌出現(xiàn)時呈現(xiàn)低阻抗，相當于將被保護的電器設(shè)備短路，進而將電涌電流泄入大地，這樣就可以避免彈藥庫辦公區(qū)及庫房內(nèi)電氣設(shè)備免受雷電過電壓的危害。

另外還需注意的是，在彈藥庫加裝電涌保護器時，位置必須要合適：一是安裝在靠近重要電氣設(shè)備處；二是安裝在戶外線路進入庫房處。電涌保護器在選用時，首先應(yīng)選用電壓保護水平值較小的保護器，接線合理同時應(yīng)盡量縮短連接線長度，減小引線的感應(yīng)壓降[5]。

2.5 接地

接地有兩個目的，一是防雷，防止因雷擊而造成損害；二是靜電接地，防止靜電產(chǎn)生危害。對于彈藥倉庫而言，雷擊和靜電都可能會對彈藥產(chǎn)生極大地危害。靜電的形成十分復雜，與許多因素有關(guān)，靜電在物體表面積聚到一定程度，滿足一定條件時就會發(fā)生放電，作用在電發(fā)火彈藥電火工品上就可能會導致事故發(fā)生，我軍已發(fā)生過多起由于靜電導致的彈藥燃爆事故，造成了一定人員傷亡。靜電消散的方式主要有兩種，一是大地連接法，通過與大地連接，將物體表面電荷導走；二是空氣接觸，通過空氣中異性電荷與使物體表面靜電荷中和。目前，消除靜電危害彈藥倉庫常采取的方法有：①接地良好，靜電接地法是消除靜電的有效方法，彈藥庫房、操作工間內(nèi)的操作臺、工具推車要可靠接地，工作臺面要鋪設(shè)導電膠皮；用電設(shè)備也要可靠與接地線路連接。②增濕處理，適當增加危險品車間空氣濕度，使物體表面與附屬設(shè)施之間形成導電通道，濕度在60～70%具有較好的導電效果。對于儲存彈藥的庫房則不太適合用增濕法消除靜電。③消除工作人員靜電，消除工作人員靜電方法主要有著防靜電服、防靜電鞋襪，工間內(nèi)鋪設(shè)防靜電地板，工作人進入工間前應(yīng)該進行靜電釋放[9-11]。

3 部分彈藥倉庫防雷設(shè)施存在的問題及改進措施

我軍大部分彈藥倉庫建于上世紀60、70年代，防雷設(shè)施相對陳舊，年久失修，經(jīng)對部分庫房檢查，發(fā)現(xiàn)防雷設(shè)施存在以下問題：

3.1 避雷針保護范圍不夠

按照GJB 2269A-2002《后方軍械倉庫防雷技術(shù)要求》的規(guī)定，采用滾球法對庫房避雷針的保護范圍進行計算，發(fā)現(xiàn)部分庫房避雷針高度設(shè)置不符合規(guī)定，保護范圍不能完全覆蓋整個庫房，有的避雷針經(jīng)計算高度剛好合適，安全冗余不足[12]。

針對這種情況可采取增加避雷針的架設(shè)高度或增加避雷針的架設(shè)數(shù)量來擴大保護范圍，根據(jù)不同形狀的庫房，可采取不同的架設(shè)方法。比如對于比較狹長的庫房，可以采取兩端架設(shè)避雷針，中間架設(shè)避雷帶的方法，對于面積較大的方形庫房，可采取在四周架設(shè)避雷帶并與多根避雷針配合來擴大保護范圍，效果很好。

3.2 接閃器、引下線及接地體的設(shè)置存在問題

經(jīng)對庫房防雷裝置檢查，接閃器、引下線、接地體存在的問題如表1所示。

對于以上問題，在進行防雷裝置施工時，嚴格按照GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》及GJB 2269A-2002《后方軍械倉庫防雷技術(shù)要求》的規(guī)定，正確選擇接閃器、引下線、接地體的型號，并按照要求進行安裝，對出現(xiàn)的問題也應(yīng)根據(jù)上述要求進行改造。

表1 防雷設(shè)施存在的問題

3.3 接地電阻不符合要求

按照GJB 2269A-2002《后方軍械倉庫防雷技術(shù)要求》的要求，庫房接地電阻應(yīng)不大于10 Ω，在庫房實際檢查過程中部分庫房防雷裝置接地電阻在20 Ω左右，遠大于國軍標要求。經(jīng)分析，主要原因是受庫房周邊地形、環(huán)境以及地質(zhì)條件的影響，導致了接地電阻過大的出現(xiàn)。

為使防雷裝置接地電阻符合國軍標要求，把接地電阻值降到10 Ω以下，可采取以下方法：

1）換土法。將粘土、泥炭、黑土等電阻率較低的土壤替換接地裝置周圍電阻率較高的土壤，具體方法是將接地裝置周圍土壤挖出，將準備好的上述幾種土壤分層壓實填入接地裝置周圍。還可添加木炭等易吸水物質(zhì)，保證土壤的含水率，進而提高其導電性。

2）保水法。這種方法主要是通過提高接地裝置周圍土壤含水率，進而提高其導電性，降低接地電阻。具體方法可將接地裝置埋在背陽潮濕的位置，周圍種植植物，或?qū)o腐蝕廢水引向接地裝置周圍。

3）化學處理法。主要是在接地裝置和土壤間填充化學物質(zhì)，增加土壤的導電性。主要方法是灌注電解質(zhì)，分層添加電解質(zhì)和填入低電阻率混合物。

4）另外還可以采用遠埋接地裝置的方法，這種方法主要用于接地裝置周圍土壤不便改進，如接地裝置附近為巖石，施工改造困難。

以上四種方法在實際運用中要根據(jù)具體情況靈活采用，其中保水法最為簡單易行[13-15]。

4 結(jié)束語

防雷是一項系統(tǒng)工程，彈藥倉庫由于儲存有大量易燃易爆物品，一旦遭受雷擊后果十分嚴重，因此防雷工作尤為重要。在彈藥倉庫防雷工作中除了要完善各種防雷設(shè)施外，還應(yīng)落實和加強防雷管理措施，定期對彈藥庫房防雷裝置進行測試檢查，對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行整改，確保在雷雨季節(jié)來臨前使彈藥倉庫的防雷設(shè)施處于良好狀態(tài)。

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謝俊磊（1983.08-），男，漢，河南許昌人，碩士講師，主要從事彈藥維修技術(shù)研究。

Ammunition Warehouse Lightning Harm and Protective Measures

XIE Jun-lei1，SHI Jing-tao2，YIN Zhi-jun3，GUO Sheng-qiang1
（1.Wuhan ordnance officer school，WuHan 430075；2.Factory 3606，HouMa 043000；3.Unit 65196，TieLing 112000）

Aiming at the special subject of lightning protection of ammunition warehouse，analyzes the harm of lightning to the ammunition warehouse and the mode of action of lightning harm，this paper puts forward the specific methods and protective measures of the lightning protection for ammunition warehouse.Combined with the status of the inspection of lightning protection facilities of ammunition warehouse，points out the scope of protection，the existing problems of ground resistance and it facilities，and puts forward the improvement measures of lightning protection device.

ammunition warehouse；thunder and lightning；protective measures

TU856

A

1004-7204（2015）06-0039-04