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垃圾填埋场综合雷电防护方法与应用技术分析
发布时间：2023-11-03 08:15:49
摘要：垃圾填埋场属于雷电高发区域，遭遇雷电时容易出现地磅故障、变压器烧坏等问题，还可能会引发火灾，造成安全事故。因此，加强垃圾填埋场防雷工作特别必要。本文首先介绍了垃圾填埋场雷击风险，接着重点探究了垃圾填埋场综合雷电防护方法与应用技术，以供同行参考。在人类的日常生活和生产中产生了大量的垃圾。目前，中国城市垃圾最常见的处理方法是填埋。垃圾填埋场通常建在土地利用价值小、人口密度低、相对空旷的郊区，具有成本低、见效快的特点。但由此带来的问题较多：土地面积大，拦截雷击的等效面积大，每年导致被雷击的概率很高；此外，垃圾填埋场常常会是由不同类型的生活垃圾分解和发酵形成填埋气体。这些气体大都为沼气，主要由CH4、CO2、以及少量CO、O2、N2、H2、H2S等气体组成。释放出来的沼气如果浓度累积5%-10%，当遇到雷击、高温、金属与清除剂碰撞产生的静电火花，或垃圾场运行过程中产生的机械火花时，不可避免地会发生火灾或爆炸事故。而当前我国有些地区对生活垃圾填埋场的雷电防护还不够重视。许多生活垃圾填埋场防雷设施不完善，容易出现雷击造成生命财产损失的风险。因此，本文着重探讨垃圾填埋场的综合防雷方法及应用技术。
（1） 垃圾填埋场一般部署在城市郊区相对开阔的区域，附近没有高层建筑，同时人口密度低，土地使用价值小，可使用面积大。按照GB50057-2010《建筑防雷设计规范》，建（构）筑物等效截面积较大，预计每年雷击次数也较大。若垃圾填埋场遭到雷击，直接雷击垃圾填埋场会形成热效应、雷电效应，这极有可能会引发火灾或者爆炸事故。（2） 填埋的生活垃圾产生可燃性沼气。据统计，每吨含200公斤的有机垃圾可形成100m³沼气。结合CJJ93-2003《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》获悉 ，当填埋场内甲烷气体浓度达到1.25%以上的时候，工作人员需要及时采取相应的安全策略，防止CH4浓度达到5%的爆炸极限；如果发生雷击或明火，垃圾山往往会带来火灾。CH4、CO2、H2、H2S均属于容易引发火灾以及爆炸的危险气体。
（3） 雷电对垃圾填埋场员工安全构成威胁。垃圾填埋场的工作环境开阔凸出，容易受到直接雷击。一些体积大的设备极易带来侧闪络，常常会因为接触电压、侧闪络、跨步电压会对而对操作人员造成伤害。雷电电流对人体的最小损伤值大概是100A，人体在雷击点一带能够承受30-50kV的跨步电压。闪电的特征频率、陡度以及电流都很高，电流幅度能够达到数千安培，远超过人体所可以承受的最小损伤值。结合IEC/TR60479-4:2011 Ed.2.0，雷电对人类潜在危害的百分比如下所述：侧面闪络20%至25%；直接雷击3%至5%；跨步电压40%至50%，接触电压15%至20%。在垃圾填埋场的工作表面上，会对人体带来伤害。（4） 雷电对垃圾填埋场的电子设备和电子系统造成不同程度的危害。如果垃圾填埋场的雷击较低。在电压分配系统中，雷电电流通过电路作用于垃圾填埋场的渗滤液回收设备、除臭设备、焚烧设备等电气设备上，常常会导致其发生故障，严重时还会使得电气设备直接损坏；如信号线被雷电击中，雷电电流通过信号线作用于气体监测、设备运行监测、消防检测、室外生产运输监测等设备设施，常常会导致其发生故障或受到损坏，使得工作人员无法获取垃圾填埋场各种操作设备的状态。结合相关防雷规范了解到，垃圾填埋场为二类防雷建（构）筑物，需要采取相应的雷电防护方法与技术。结合垃圾填埋场特征，依据经济合理、技术先进、安全可靠的理念，需要采取规格不超过10m×10m或者12m×8m的防雷网，并且将其在垃圾山底部土壤含水量最高的层安装封闭式水平防雷接地极，镀锌扁钢截面积不小于4mm×25mm，每间隔5m设置专用铜包钢接地棒进行防雷接地，要求其规格直径20mm、长度2500mm；并且要求和封闭的水平接地体进行焊接。沿垃圾山周边纵向每隔10m或者12m用镀锌扁钢作引下线，焊接在垃圾填埋场工作面或顶部。从填埋场底部水平每隔10m或8m使用镀锌扁钢作为水平闭合环，同时要和纵向扁钢焊接到填埋场的工作面或顶部，构成10m×10m或12m×8m的网格，让整个垃圾山被封闭在一个大型防雷网罩中。这种部署最大的优点是电位分布以及电流分布均很均匀，无电位差，可以结合实际需求保护特定部位；对于不用于屋顶密封的垃圾填埋场顶部的防雷，除了上述防雷网络外，还应考虑顶部的沉降问题。因此，顶部不能使用镀锌扁钢进行防雷，应使用截面积不小于50mm²的镀锌钢绞线，最大为10m×10m或12m×8m的防雷网和与垃圾山整体防雷网进行等电位连接，覆盖网络内的整个垃圾山。填埋场地势比较高，对周围环境而言属于一个孤立而危险的环境。此外，工作人员在上面操作的大型金属机械很容易受到雷电袭击，所以需要部署移动式垂直升降避雷针，以防止直接雷击，使所有人员都在避雷针的保护范畴内。此外，需要避免电压对人体造成危害。避雷针的高度以及数量是结合垃圾填埋场工作面的移动、面积大小以及形状来明确的。接地线要求和填埋场的防雷网进行等电位连接，过渡电阻要求补充0.2Ω。接地系统和等电位连接是垃圾填埋场综合雷电防护工作不可或缺的组成方面。因为接地装置无法破坏垃圾填埋场防渗系统、地表水以及地下水排水系统、渗滤液分流系统、渗沥液处理系统，所以接地装置选择50m×50m网格水平敷设，深度0.8m，接地极间距5m。在早期放电避雷针的安装位置留有接地端子。此外，将每个避雷针与等电位连接，在等电位边缘均匀选取各点作为防雷引下线Φ16根以上铜芯线与接地网连接，铜芯线需穿管。低压配电系统应具有防止雷电波侵入以及雷电感应的防护方法。可以将耐压能力为 10 /350 μs 电涌保护器( SPD)部署在主进线配电柜做1级雷电防护；后续可以将耐压水平为8 /20 μs SPD部署在电气设备配电箱柜中进行2级雷电防护；在信号端设置与其耐受电压水平相符的信号保护器（SPD），并且提前向地面释放雷电电流，以避免强雷电流对设备带来损坏。总之，由雷击形成的电火花可能会引起垃圾填埋场有机气体的爆燃，给人们财产和生命安全构成极大威胁。相关部门需要高度重视垃圾填埋场的雷电防护工作。要根据地方实际，采取综合雷电防护方法，尽可能避免雷击事故的发生，确保垃圾填埋场的安全运行。
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