【摘要】结合某国外工程，探讨了火电厂锅炉金属屋面防雷设计方案。用彩钢压型板作锅炉金属屋面时，采用在屋面铺设金属网格作为防雷保护，有效的解决了锅炉屋面的防雷问题，并提出设计防雷系统应注意的接地问题，对此类情况重点、难点问题及处理方法进行了实践，为同类工程防雷设计提供参考。
【关键词】锅炉；金属屋面；防雷
锅炉是火力发电厂中重要的热力设备之一，钢结构是锅炉设备的核心构成，既能增强锅炉燃烧的抗温，抗裂，抗变形等性能，又能保证正常的热能产量。锅炉钢结构围护系统（屋顶）采用彩钢压型板做屋顶面，具有保温性能好、自重轻、防水性能好的特点，而且可使锅炉本体起到一定的屏蔽作用，防止锅炉本体内的弱电系统受到外部其他信号的干扰，但彩钢压型板屋面容易遭受雷击，所以解决好屋面的防雷防护问题十分重要。
1防雷六大要素及防雷系统理论
建筑防雷的理论基础是安全引雷入地，防雷装置则是给雷电提供一个或几个低阻抗的通道，使雷电能快速安全的泄入大地。防雷设计的六大要素为：（1）建筑物外部、内部防雷装置的接闪功能；（2）引下线的分流效果；（3）建筑物内各部位的均衡电位；（4）内部各种设备的屏蔽保护作用；（5）接地效果；（6）内部各种线路的合理分布。总的说来，这些要素可分为外部防雷系统和内部防雷系统，外部防雷系统由接闪器、引下线和接地装置组成，主要用于防直击雷。内部防雷系统是由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统及浪涌保护器组成。接闪器是专门用来接收直接雷击（雷闪）的金属物体，常用的接闪设备有避雷针，避雷线，避雷带等，所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连。避雷针是目前最主要、最基本的避雷装置，避雷线和避雷带都是在避雷针基础上发展起来的避雷装置。引下线是将接闪器的雷击电流引入到接地终端的装置。接地装置用以将雷击电流引导泄放到地球。
2利用锅炉金属屋面作为接闪器
锅炉金属屋面的防雷是外部防雷系统中的一部分。一般来说，要达到最佳的防雷效果，是把避雷针和避雷带相结合，并与锅炉钢柱以及接地网组成一个法拉第笼式避雷网，以保护锅炉本体内部的设备，但由于金属屋面比较薄，无法安装高大沉重的传统避雷针，可以采用安装多支避雷针或避雷网的形式，也可以采用避雷带的形式。锅炉金属屋面不论采用哪种防雷设计，首先要考虑防雷效果，同时还应考虑实际中的施工难度。
3引下线和接地装置
选择好了锅炉金属屋面防雷系统的设计方案，还要做好引下线及接地工作，让闪电能量泄放入大地。根据IEC62305-3雷电防护第三部分5.3.5（b）“建筑物的金属骨架或电气传导性连续的钢筋混凝土骨架应看作引下线的天然部件”。因此，在实际工作中，锅炉钢结构中的钢柱可以直接利用作为引下线。
4工程实例分析
越南瓮安2X600MW级火电厂工程位于越南HaTinh省KyAnh区，瓮安工业港区内。锅炉本体为全钢架结构，锅炉屋面采用材料为彩钢压型板。根据IEC62305-35.2.2，通用建筑物接闪器定位的三种方法有：防护角方法、滚球法和网格方法。滚球法适用于所有情况，防护角法适用于简单形状的建筑物，并且对接闪器高度有严格的要求，网格法对于建筑物水平表面防护是一种合适的形式。结合本工程实际情况，本工程最终选用网格法对锅炉金属屋面进行防雷设计。设计方案由以下步骤确定：（1）确定锅炉金属屋面防雷接闪器网格尺寸根据IEC62305-3表2，不同LPS类型相对应的网格尺寸分别为：I型5X5(m),II型10X10(m),III型15X15(m),IV型20X20(m)。锅炉金属屋面雷电防护系统等级为II级，确定适用于本工程锅炉金属屋面防雷设计对应的接闪器网格尺寸应为不大于10mX10m。（2）确定锅炉金属屋面防雷接闪器网格材料根据IEC62305-3表6，若采用带状扁铜作为接地材料，其最小截面要求为50mm2，最小厚度为2mm。结合本工程实际情况，本工程锅炉金属屋面防雷设计对应的接闪器网格材料确定为带状扁铜30mmX4mm，截面积为120mm2。（3）确定锅炉金属屋面防雷引下线间距根据IEC62305-3表4，引下线间距和环形导体间距相对于不同类型LPS的典型值:I型10m,II型10m,III型15m,IV型20m。本工程锅炉金属屋面防雷设计引下线间距确定为不大于10m。（4）确定锅炉金属屋面防雷引下线位置根据IEC62305-3F5.3如果雷电流在几条引下线之间分流，则建筑物内闪击和电磁干扰的风险就降低了，因此引下线应沿建筑物周围，以对称建构均匀布置。根据以上4个方面，确定本工程锅炉金属屋面防雷设计方案，如下图：
5结语
火电厂钢结构锅炉金属屋面防雷设计主要在于接闪器的设置，而接闪器的正确设置将能全面的保护锅炉屋面及本体不受雷电侵袭，本文根据防雷六大要素、防雷系统理论及相应的IEC雷电防护规范，结合实际工程，选择网格法对锅炉金属屋面进行防雷设计，并从如何确定锅炉金属屋面防雷接闪器网格尺寸、网格材料、引下线间距以及引下线位置四方面详述了设计方案，希望这一讨论对其他工程的锅炉金属屋面防雷设计有所裨益。
参考文献：
[1]周刚,张萌侠.现代金属板屋面建筑物防雷系统设计探讨[J].上海电力学报,2004,20(2):80.
[2]王廉忠.金属屋面建筑物雷电防护浅析[J].青海气象,2009(S1):66.
作者：张媛 惠倍 田静 单位：西北电力设计院有限公司
