垃圾填埋場(chǎng)綜合雷電防護(hù)方法與應(yīng)用技術(shù)分析
發(fā)布時(shí)間：2023-11-03 08:15:49
摘要：垃圾填埋場(chǎng)屬于雷電高發(fā)區(qū)域，遭遇雷電時(shí)容易出現(xiàn)地磅故障、變壓器燒壞等問(wèn)題，還可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)，造成安全事故。因此，加強(qiáng)垃圾填埋場(chǎng)防雷工作特別必要。本文首先介紹了垃圾填埋場(chǎng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)，接著重點(diǎn)探究了垃圾填埋場(chǎng)綜合雷電防護(hù)方法與應(yīng)用技術(shù)，以供同行參考。在人類的日常生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生了大量的垃圾。目前，中國(guó)城市垃圾最常見(jiàn)的處理方法是填埋。垃圾填埋場(chǎng)通常建在土地利用價(jià)值小、人口密度低、相對(duì)空曠的郊區(qū)，具有成本低、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。但由此帶來(lái)的問(wèn)題較多：土地面積大，攔截雷擊的等效面積大，每年導(dǎo)致被雷擊的概率很高；此外，垃圾填埋場(chǎng)常常會(huì)是由不同類型的生活垃圾分解和發(fā)酵形成填埋氣體。這些氣體大都為沼氣，主要由CH4、CO2、以及少量CO、O2、N2、H2、H2S等氣體組成。釋放出來(lái)的沼氣如果濃度累積5%-10%，當(dāng)遇到雷擊、高溫、金屬與清除劑碰撞產(chǎn)生的靜電火花，或垃圾場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械火花時(shí)，不可避免地會(huì)發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。而當(dāng)前我國(guó)有些地區(qū)對(duì)生活垃圾填埋場(chǎng)的雷電防護(hù)還不夠重視。許多生活垃圾填埋場(chǎng)防雷設(shè)施不完善，容易出現(xiàn)雷擊造成生命財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本文著重探討垃圾填埋場(chǎng)的綜合防雷方法及應(yīng)用技術(shù)。
1、垃圾填埋場(chǎng)雷擊風(fēng)險(xiǎn)分析（1） 垃圾填埋場(chǎng)一般部署在城市郊區(qū)相對(duì)開(kāi)闊的區(qū)域，附近沒(méi)有高層建筑，同時(shí)人口密度低，土地使用價(jià)值小，可使用面積大。按照GB50057-2010《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，建（構(gòu)）筑物等效截面積較大，預(yù)計(jì)每年雷擊次數(shù)也較大。若垃圾填埋場(chǎng)遭到雷擊，直接雷擊垃圾填埋場(chǎng)會(huì)形成熱效應(yīng)、雷電效應(yīng)，這極有可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)或者爆炸事故。（2） 填埋的生活垃圾產(chǎn)生可燃性沼氣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸含200公斤的有機(jī)垃圾可形成100m3沼氣。結(jié)合CJJ93-2003《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程》獲悉 ，當(dāng)填埋場(chǎng)內(nèi)甲烷氣體濃度達(dá)到1.25%以上的時(shí)候，工作人員需要及時(shí)采取相應(yīng)的安全策略，防止CH4濃度達(dá)到5%的爆炸極限；如果發(fā)生雷擊或明火，垃圾山往往會(huì)帶來(lái)火災(zāi)。CH4、CO2、H2、H2S均屬于容易引發(fā)火災(zāi)以及爆炸的危險(xiǎn)氣體。
（3） 雷電對(duì)垃圾填埋場(chǎng)員工安全構(gòu)成威脅。垃圾填埋場(chǎng)的工作環(huán)境開(kāi)闊凸出，容易受到直接雷擊。一些體積大的設(shè)備極易帶來(lái)側(cè)閃絡(luò)，常常會(huì)因?yàn)榻佑|電壓、側(cè)閃絡(luò)、跨步電壓會(huì)對(duì)而對(duì)操作人員造成傷害。雷電電流對(duì)人體的最小損傷值大概是100A，人體在雷擊點(diǎn)一帶能夠承受30-50kV的跨步電壓。閃電的特征頻率、陡度以及電流都很高，電流幅度能夠達(dá)到數(shù)千安培，遠(yuǎn)超過(guò)人體所可以承受的最小損傷值。結(jié)合IEC/TR60479-4:2011 Ed.2.0，雷電對(duì)人類潛在危害的百分比如下所述：側(cè)面閃絡(luò)20%至25%；直接雷擊3%至5%；跨步電壓40%至50%，接觸電壓15%至20%。在垃圾填埋場(chǎng)的工作表面上，會(huì)對(duì)人體帶來(lái)傷害。（4） 雷電對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的電子設(shè)備和電子系統(tǒng)造成不同程度的危害。如果垃圾填埋場(chǎng)的雷擊較低。在電壓分配系統(tǒng)中，雷電電流通過(guò)電路作用于垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液回收設(shè)備、除臭設(shè)備、焚燒設(shè)備等電氣設(shè)備上，常常會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生故障，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使得電氣設(shè)備直接損壞；如信號(hào)線被雷電擊中，雷電電流通過(guò)信號(hào)線作用于氣體監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)、消防檢測(cè)、室外生產(chǎn)運(yùn)輸監(jiān)測(cè)等設(shè)備設(shè)施，常常會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生故障或受到損壞，使得工作人員無(wú)法獲取垃圾填埋場(chǎng)各種操作設(shè)備的狀態(tài)。2、垃圾填埋場(chǎng)雷電防護(hù)方法與應(yīng)用技術(shù)結(jié)合相關(guān)防雷規(guī)范了解到，垃圾填埋場(chǎng)為二類防雷建（構(gòu)）筑物，需要采取相應(yīng)的雷電防護(hù)方法與技術(shù)。結(jié)合垃圾填埋場(chǎng)特征，依據(jù)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的理念，需要采取規(guī)格不超過(guò)10m×10m或者12m×8m的防雷網(wǎng)，并且將其在垃圾山底部土壤含水量最高的層安裝封閉式水平防雷接地極，鍍鋅扁鋼截面積不小于4mm×25mm，每間隔5m設(shè)置專用銅包鋼接地棒進(jìn)行防雷接地，要求其規(guī)格直徑20mm、長(zhǎng)度2500mm；并且要求和封閉的水平接地體進(jìn)行焊接。沿垃圾山周邊縱向每隔10m或者12m用鍍鋅扁鋼作引下線，焊接在垃圾填埋場(chǎng)工作面或頂部。從填埋場(chǎng)底部水平每隔10m或8m使用鍍鋅扁鋼作為水平閉合環(huán)，同時(shí)要和縱向扁鋼焊接到填埋場(chǎng)的工作面或頂部，構(gòu)成10m×10m或12m×8m的網(wǎng)格，讓整個(gè)垃圾山被封閉在一個(gè)大型防雷網(wǎng)罩中。這種部署最大的優(yōu)點(diǎn)是電位分布以及電流分布均很均勻，無(wú)電位差，可以結(jié)合實(shí)際需求保護(hù)特定部位；對(duì)于不用于屋頂密封的垃圾填埋場(chǎng)頂部的防雷，除了上述防雷網(wǎng)絡(luò)外，還應(yīng)考慮頂部的沉降問(wèn)題。因此，頂部不能使用鍍鋅扁鋼進(jìn)行防雷，應(yīng)使用截面積不小于50mm2的鍍鋅鋼絞線，最大為10m×10m或12m×8m的防雷網(wǎng)和與垃圾山整體防雷網(wǎng)進(jìn)行等電位連接，覆蓋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的整個(gè)垃圾山。填埋場(chǎng)地勢(shì)比較高，對(duì)周圍環(huán)境而言屬于一個(gè)孤立而危險(xiǎn)的環(huán)境。此外，工作人員在上面操作的大型金屬機(jī)械很容易受到雷電襲擊，所以需要部署移動(dòng)式垂直升降避雷針，以防止直接雷擊，使所有人員都在避雷針的保護(hù)范疇內(nèi)。此外，需要避免電壓對(duì)人體造成危害。避雷針的高度以及數(shù)量是結(jié)合垃圾填埋場(chǎng)工作面的移動(dòng)、面積大小以及形狀來(lái)明確的。接地線要求和填埋場(chǎng)的防雷網(wǎng)進(jìn)行等電位連接，過(guò)渡電阻要求補(bǔ)充0.2Ω。接地系統(tǒng)和等電位連接是垃圾填埋場(chǎng)綜合雷電防護(hù)工作不可或缺的組成方面。因?yàn)榻拥匮b置無(wú)法破壞垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)、地表水以及地下水排水系統(tǒng)、滲濾液分流系統(tǒng)、滲瀝液處理系統(tǒng)，所以接地裝置選擇50m×50m網(wǎng)格水平敷設(shè)，深度0.8m，接地極間距5m。在早期放電避雷針的安裝位置留有接地端子。此外，將每個(gè)避雷針與等電位連接，在等電位邊緣均勻選取各點(diǎn)作為防雷引下線Φ16根以上銅芯線與接地網(wǎng)連接，銅芯線需穿管。2.3垃圾填埋場(chǎng)配電系統(tǒng)防雷低壓配電系統(tǒng)應(yīng)具有防止雷電波侵入以及雷電感應(yīng)的防護(hù)方法?？梢詫⒛蛪耗芰?10 /350 μs 電涌保護(hù)器( SPD)部署在主進(jìn)線配電柜做1級(jí)雷電防護(hù)；后續(xù)可以將耐壓水平為8 /20 μs SPD部署在電氣設(shè)備配電箱柜中進(jìn)行2級(jí)雷電防護(hù)；在信號(hào)端設(shè)置與其耐受電壓水平相符的信號(hào)保護(hù)器（SPD），并且提前向地面釋放雷電電流，以避免強(qiáng)雷電流對(duì)設(shè)備帶來(lái)?yè)p壞。總之，由雷擊形成的電火花可能會(huì)引起垃圾填埋場(chǎng)有機(jī)氣體的爆燃，給人們財(cái)產(chǎn)和生命安全構(gòu)成極大威脅。相關(guān)部門需要高度重視垃圾填埋場(chǎng)的雷電防護(hù)工作。要根據(jù)地方實(shí)際，采取綜合雷電防護(hù)方法，盡可能避免雷擊事故的發(fā)生，確保垃圾填埋場(chǎng)的安全運(yùn)行。
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