散粮筒仓电气设计安全问题及措施

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兴建国家粮食储备库，作为国家解决粮食安全问题的一个重要措施，对国民经济的稳定与发展有着重要的意义。所以如何保证其安全性和可靠性就成了首要问题。粮仓作为一种特殊的建筑，和普通工业与民用建筑相比，有着特殊的要求。在储粮的过程中，需要定期或不定期的使用药剂对仓内粮食进行熏蒸，杀灭害虫，而这些药剂（如磷化铝等）一般具有腐蚀性，遇到潮湿环境极易对铜及铜合金造成氧化锈蚀，对仓内电器设备的使用和维护造成影响。同时，粮食本身及进出仓作业时产生的粉尘也会对电气开关、检测元件等设备产生影响，造成短路或接触不良，甚至损坏。粉尘的存在，也会引发燃烧或爆炸。因此，在粮仓的电气设计时，要格外注意防潮、防尘、防爆等要求，提高系统的安全性和可靠性。本文从粮仓的动力配电系统、仓内照明系统、防雷设计以及防尘防爆几个方面入手，从设计角度来探讨粮仓的电气安全问题。

1.动力配电系统

配电系统的选择关系到粮仓的正常运行，是保障粮仓安全的重要环节。粮仓的用电设备主要分固定设备和移动设备两种。固定用电设备有照明系统、轴流风机系统、皮带输送系统、通风系统、谷物冷却系统、粮情检测系统等。移动设备有移动式装仓机、扒粮机、移动式胶带输送机及打包机等。

1.1用电负荷的确定首先确定用电设备的分类及使用情况,如表1所示。配电系统设计时必须要考虑用电设备的运行情况，在保证安全的基础上设计电力系统。在确定可能的最大用电负荷时，要根据不同的用电设备、不同的使用时间，充分考虑使用时间的间隔，在保留一定裕度的情况下，确定电力系统的最大供电量。

1.2电缆的选择粮仓供电电缆的安全性要求较高，电缆的种类以及电缆的横截面应在详细计算后确定。为保证电缆的实际工作温度不超过允许值，电缆按发热条件的允许长期工作电流(即载量)不应小于线路计算电流。考虑将来的发展，导线的截面选择一般应留有适当的余量。对于电缆种类，地面上明敷设的可以采用聚氯乙烯绝缘电力电缆。配电室到粮仓的电缆由于需要在地下暗敷设，暗敷设的电缆必须穿钢套管，不能直接敷设。因为粮仓中间的地面需要硬化，满足以后的交通等功能，可能会通过大型车辆，所以直接敷设于地下是不允许的，也不建议采用电缆沟敷设。

1.3配电系统的接地保护粮仓电力系统的接地保护是为了保证在特殊情况下的安全，电源总箱做重复接地。重复接地及保护接地系统设在进户的动力配电箱及照明配电箱内,重复接地采用40mm×4mm镀锌扁钢与基础接地钢筋可靠焊接后,在箱内设接线板，重复接地线及保护接地线与接线板可靠压接，接地电阻≤4Ω。仓库内的照明设备、钢穿线管、轴流风机等都采取了接地保护措施。移动用电设备的使用是粮仓用电的重要组成部分,主要供应移动式装仓机、扒粮机、移动式胶带输送机及打包机等使用，因此也需要做良好的接地保护。

2.仓内照明系统

粮仓的照明系统分仓内照明与库区照明，本文主要讨论的是仓内照明。有效内部的照明是保证生产作业高效、安全所必不可少的。粮仓通常状态下会有大量库存，所以防止电器发生火灾是一个重要指标,而保护粮仓内部的电器设施也是必须考虑的问题。因此,粮仓内的照明灯具、照明线路、电器开关都有特殊的安全要求。

2.1灯具选择粮仓内部环境属于爆炸性粉尘危险区域，根据《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分:用外壳和限制表面温度保护的电气设备第1节：电气设备的技术要求》GB12476.1—2000的规定，照明系统的灯具均采用防尘防爆型，防护等级为IP65。粉尘防爆灯具均采用尘密式外形结构，防护等级为IP65，外壳材质采用铸铝合金、表面喷塑。透光罩为钢化玻璃，灯具外部装有防尘罩，可有效防止粉尘沉积，所有连接处均采取了密封措施,具有良好的防水、防尘性能，从而起到防尘防爆的作用，避免粉尘爆炸事故的发生。

2.2照明线路粮仓内部的照明线路应选用钢管，导线敷设于钢管内。钢管的接头应使用铁质过渡盒,不能采用PVC材质。同时，锁母也应使用铁质材料，不能采用其他材料代替。过渡盒可以采用明敷设，也可采用暗敷设。建议采用暗敷设，同时应在接线盒处设置明显的标记，便于检查和维修。根据不同的情况穿导线的钢管可以采用明敷设,也可以采用暗敷设。

2.3安装要求作为国家粮食储备库，对安全性尤其是火灾安全要求相对较高。粮仓的结构决定了通常情况下，灯具是安装在粮仓内的大梁上，因此只有明装才能满足防爆防尘的要求。防爆灯具与钢穿线管的接线盒不能采用普通接线盒，必须要采用专用的防爆接线盒。为了安全和便于维修，灯具开关和配电箱应设于库外，其外壳防护等级不得低于IP55，安装的位置和高度必须满足设计规范的要求。管线进出粮仓必须考虑到粮食仓库屋面的结构形式，不得破坏粮食仓库屋面的结构，可以在施工时配合土建项目的施工，做好预留工作及后续的保护工作。

3.防雷击措施的安全设计

防雷工程通常分直接雷击防御系统和感应雷击防御系统两部分。

3.1直接雷击防御系统直接雷击防御系统是捕捉雷电闪击保护建筑物及设备。在粮仓的防雷工程设计中，在建筑物屋面用直径不小于12mm的镀锌圆钢，装设网格不小于20m×20m的避雷带做接闪器，利用建筑物柱内2根直径不小于12mm的主筋作引下线，将基础内2根直径不小于12mm的钢筋焊接成环形做接地体，并将接闪器、引下线、接地体可靠焊接。当直接雷击发生时，由接闪器和引下线将雷电流导入接地体,流向大地。同时，在电网的高压进线前段加装避雷器，当雷电击中架空线路时，过电压通过避雷器接入大地。采取这些措施，可以有效防止直接雷击和削弱电压波的强度，减少雷击的破坏程度。

3.2感应雷击防御系统感应雷击防御系统是为了降低雷击时的冲击电位差和电磁脉冲。当雷电发生时，在电网中因雷击会引起暂态过电压，感应雷电脉冲一般都在1kV以上，而粮仓建设工程中的粮情电子检测系统、电子地中衡以及计算机局域网耐压级别较低，感应雷电脉冲对这些设备破坏作用极大。

3.2.1电源系统和信息系统分级保护雷电及其他瞬态浪涌冲击现象对精密电子设备和计算机设备及电源造成很大危害。采用电源过电压保护器可以利用快速响应模块，通过其优良的非线性伏安特性，来实现抑制暂态过电压。在正常工作时，模块呈高阻抗特性,泄漏电流很低，不影响正常工作。当出现暂态过电压时，模块呈低阻抗特性，使暂态过电流迅速泄放,抑制暂态过电压，维持电压稳定。结构如图1。的，像所有的有机固体一样，当它以一定的浓度悬浮在空中，并被点燃时，会迅速地爆炸和燃烧，同时以光和热的形式释放能量。在特定的容积内，压力将迅速地增加，可能超过特定结构的强度，由燃烧而引起的热量足够点燃其它的悬浮粉尘，或右压力波而造成悬浮粉尘，这样就产生了引爆现象(二次爆炸)。如果以下条件同时满足，就会发生粮食粉尘爆炸：(1)粉尘处于悬浮状态，并存在支持燃烧的环境，如空气；(2)粉径很小，能够进行燃烧；(3)悬浮状的粉尘浓度在爆炸范围内；(4)粉尘悬浮物与有足够的可燃源接触。

4防尘防爆安全设计

针对以上粉尘爆炸的条件，只要保证几个必要条件不满足，就可以避免爆炸。然而在粮食的加工和运输过程中，粉尘本身是不可以避免的。为了满足粮仓的防尘防爆要求，在进行电气设计时，重点应放在如何减少电火花的产生，降低粮仓内部电器设备表面的温度上。可采取如下措施：(1)当电气设备的工作电流较小，且其工作时表面温升不超过粮仓温度时，允许采用非粉尘防尘型电气设备；(2)当电气设备的工作电流较大，或者其工作时表面温升超过粮仓温度时，应采用粉尘防爆电气设备。因为粉尘和可燃性气体的爆炸原理存在差别，所以不能用气体防爆设备来代替；(3)尽量避免粮仓内电气设备的短路现象；(4)合理配置通风系统，配合仓内的通风除湿，降低仓内的温度。

5.结语

由于国家储备粮库的特殊地位，决定了它的安全生产关系着国家财产安全和社会稳定，因此，在进行电气设计时必须要从安全的角度出发，进行有针对性的设计，确保国家财产的安全和人民生命财产的安全。本文从安全的角度对影响粮仓安全的几个主要因素进行了分析，希望对类似工程的电气设计提供借鉴。