復雜周邊環境下的人工影響天氣作業點防雷方法與對策

柏吉林 陳偉 孫錄貴

摘 要：以宿州市埇橋區夾溝鎮人工影響天氣標準化作業點防雷設計與施工實踐為基礎，分析了夾溝鎮作業點周邊環境，提出了復雜周邊環境下的人工影響天氣作業點防雷方法及應對策略，重點探討了應對鄰近空曠大型水面、山體及電力設施的影響，通過作業區域直擊雷保護、共用接地、強化管理等綜合手段提升人工影響作業點防雷安全，以期為類似特殊環境下建設人工影響天氣作業點防雷施工提供技術參考。

關鍵詞：復雜周邊環境;綜合防雷方法;人工影響天氣作業點

中圖分類號 TV895 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）16-0177-03

人工影響天氣作業往往需要在雷電災害性天氣時進行，其防雷工程設計施工的可靠性不僅影響著作業點設備的安全，更為重要的是需要確保作業人員的人身安全。宿州市埇橋區夾溝鎮盛產香稻米，人工影響天氣作業的需求量大，但由于人工影響天氣作業點周邊環境復雜，人工影響天氣作業防雷安全尤為重要。劉天麒[1]結合遂寧市大英縣的氣候和地貌特征，從前期分析、安裝獨立接閃桿、防雷電過電壓侵入措施、作業平臺防雷設計等多個方面，對如何做好本地的人工影響天氣作業點防雷措施提出了建議。譚權等[2]闡述了人工影響天氣作業炮點綜合防雷設計，以降低雷電對作業炮點的危害。中國氣象局已經發布了《人工影響天氣作業點防雷技術規范》（QX/T 226-2013）行業標準。但是針對建設區域周邊復雜的環境，規范沒有給出針對性的解決方案，特別是周邊有空曠大型水面、山體及電力設施復雜條件下的人工影響天氣作業點防雷方法及對策方面缺少研究。為此，本文以宿州市埇橋區夾溝鎮人工影響天氣作業點（以下簡稱“夾溝作業點”）防雷設計與施工實踐為基礎，充分考慮夾溝作業點周邊環境、地質條件，總結借鑒其他人工影響天氣作業點防雷實踐經驗，參考國家相關防雷規范，對夾溝作業點的防雷方法進行了分析，在總結夾溝作業點周邊環境復雜特殊性的基礎上，針對性提出了復雜周邊環境下人工影響天氣作業點防雷方法及應對策略，以期對特殊環境下建設人工影響天氣作業點提供技術參考。

1 周邊環境

夾溝鎮作業點位于宿州市北30km處的夾溝鎮鎮頭寺，屬于五柳景區，三面環山，作業點附近有五柳水庫和鎮頭水庫，《人工影響天氣作業點防雷技術規范》（QX/T 226-2013）沒有針對類似復雜環境下的防雷方案，圖紙設計對周邊復雜環境也考慮不足，給作業點防雷設計施工帶來很大了難度。

2 外部防雷設計

2.1 建筑物防雷類別的確定 夾溝鎮作業點由“兩室”（值班室、休息室）、“兩庫”（火箭庫、彈藥庫）以及射擊平臺5個部分組成。根據國標GB50057-2010版《建筑物防雷規范》和《人工影響天氣作業點防雷技術規范》（QX/T 226-2013）相關規定，結合人工影響天氣作業點自身特點和作業時間，人工影響天氣作業往往在冰雹云和積雨云的路徑上，作業時間多在雷電高發期，從安全角度，將人工影響天氣作業點2庫以及射擊平臺看作是第2類防雷建筑物，其他區域作為第3類防雷建筑物。

2.2 地網和接地體設計方案

2.2.1 獨立接閃桿設計 依據相關技術文件和國家防雷規范的要求，本著進行全面規劃，綜合治理，多重保護，將外部防雷措施和內部防雷措施作為一個整體統一考慮，做到安全可靠、技術先進、經濟合理、施工維護方便的原則。夾溝鎮作業點射擊平臺在主建筑物外，鄰近五柳水庫和鎮頭水庫，周邊空曠，無直擊雷保護措施，作業時極易受到雷擊。在作業點射擊平臺安全射界以外距離作業平臺中心點6m的適當位置區域布設兩根提前放電高效接閃桿，以確保作業區域人員和設備在保護范圍內，且主建筑物2庫（火箭庫、彈藥庫）出口至射擊平臺運輸路段應在保護范圍內，2庫整體在保護范圍內最佳。作業平臺應采取防跨步電壓措施及防接觸電壓措施，并在適當位置預留接地端供設施接地使用。

2.2.1.1 接閃桿高度 獨立接閃桿的主要作用是保護射擊平臺人員和設備，射擊平臺人員和設備最高高度2.4m，區域寬2.8m。為預留安全余量，可以將其看做高度2.5m，寬度3m的方體建構筑物進行接閃桿高度計算（見圖1）。

根據公式：

[hx=hr-（hr-h）2+（D2）2-x2]

其中：保護高度應高于射擊平臺人員和設備最高高度2.5m，滾球半徑取45m。計算得到接閃桿最低高度，高度最小取6m。

2.2.1.2 接閃桿具體機構 接閃桿高度為6m，共3節組裝而成，中間用大小頭連接，接閃桿桿采用材質為304不銹鋼管制作，第1節為?219×6×3000mm，第2節為?133×6×1300mm，第3節為?80×4×4700mm，接閃桿底部采用定制法蘭與預留的鋼筋連接做接閃桿基礎，在制作安裝時接閃桿桿與底法蘭連接時用8塊加肋板電焊，增加接閃桿桿與底法蘭的強度。接閃桿接地裝置的優劣不僅與接地電阻值有關，還與接地方式有關，接閃桿不設單獨接地，與環形接地網直接相連接，接地電阻不能滿足要求時可增設水平接地體或垂直接地體或使用降阻劑。環形接地方式優于獨立式接地方式。

2.2.2 直擊雷設計與屏蔽網格結構 在主建筑物（兩室和兩庫）的屋檐部位安裝接閃帶，材料使用直徑大于12mm的熱鍍鋅圓鋼，并應在整個屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的網格。引下線則利用建筑物構造柱內直徑不小于16mm主筋作引下線。為提升屏蔽能力，專設引下線不應少于4根，且間距沿周長計算不宜大于18m。連接處焊接長度圓鋼應不小于6倍的直徑，并選擇雙面焊接，扁鋼不小于2倍的寬度，并進行3面焊接。

2.2.3 共用接地結構 作業點主建筑物（2室和2庫）防雷、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統的接地等共用接地裝置，其接地電阻R≤1Ω。首選使用主建筑物基礎作為主接地體，接地干線材料為-40×4熱鍍鋅扁鋼，支線用-40×4熱鍍鋅扁鋼，連接處均采用焊接。施工時若接地電阻值不能滿足要求，增設接地極。

增設接地極宜采用熱鍍鋅角鋼L50×5×2500作接地極，熱鍍鋅扁鋼40×4作接地極連接線。水平接地體使用熱鍍鋅扁鋼，規格滿足規范要求。垂直接地體采用長度不小于2.5m的銅材或銅包鋼，垂直接地體間距滿足規范要求。每隔6m布設1處水平接地體和垂直接地體，地網四角應布設垂直接地體。所有接地體使用焊接連接，焊點做防腐處理，銅材處使用熱熔焊。為使接地電阻滿足要求，在地網使用降阻劑和專用銅包鋼降阻棒。接地引入線不少于2處，每處長度不超過30m，采用50mm×5mm熱鍍鋅扁鋼引入，出土處采用防機械損傷處理（熱鍍鋅鋼管保護），并做防腐。

獨立接閃桿接地體應與主建筑物接地體做可靠連接，連接點不應少于2處。同時，考慮鄰近電力設備距離近，其接地系統應于主建筑物采用聯合接地體，連接點不少于兩處，且凡是能夠與防雷共用接地的電氣設備均宜直接將2個系統的接地導體相連，這是維持等電位的最好方法。

3 內部防雷設計

為了避免過電壓和電涌侵入對作業點內電子設備造成影響，內部防雷設計時著重考慮做好等電位連接和加裝電涌保護器等手段。

3.1 雷電防護等級的確定 根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343-2004）的規定，考慮到作業點周邊存在空曠大型水面、山體及電力設施（架空線路、變壓器設備等）的復雜環境，作業點雷電防護等級為B級。

3.2 防雷電過電壓和電涌侵入的措施 所有進出建筑物的電源線路在入戶之前需穿金屬鐵管埋地引入，埋地長度應不小于15m，金屬管道應兩端可靠接地，其他金屬構件均就近接地。進入建筑物的配電箱應安裝通流量在60kA以上的電涌保護器，作為一級雷電防護，測試波形為10/350μs;值班室配電箱處則應安裝通流量在40kA以上的電涌保護器，作為二級雷電防護，測試波形為8/20μs。從室外引入的電纜線采用金屬鎧裝電纜，如未采用須做屏蔽防護。電纜橋架可靠接地，自身節與節之間保持電氣連通。各類接地線應根據最大故障電流確定，并考慮機械強度。重要設備接地線采用截面積不小于35mm2的多股銅芯線，一般設備采用截面積不小于16mm2的多股銅芯線，當長度較長時，截面積不小于35mm2。機架內的小型設備，接地線采用不小于16mm2的多股銅芯線首先連接至機架的匯流排后，機架采用小于35mm2多股銅芯線與機房匯流排連接。

3.3 日常管理 在作業點增設醒目的警示標語，接地點處均需使用絕緣層隔離。射擊平臺在醒目處做警示牌，警示牌應在接閃桿保護范圍內。接閃桿下部應用耐沖擊的絕緣層隔離，或用至少3mm的交聯聚乙烯層隔離。所有警示牌、絕緣裝置應安排專人定期檢查。作業點每年至少進行兩次防雷檢測，對檢測中發現的問題應盡快整改，在整改期間嚴禁開展作業操作。

4 結語

本文根據宿州市埇橋區夾溝鎮人工影響天氣作業點自身特點，總結分析了宿州市夾溝鎮人工影響天氣作業點周邊環境的復雜特殊性，以外部防雷系統和內部防雷系統進行綜合防雷設計，并遵循內外防雷相互影響盡量小的原則。根據項目特殊性，作業點2庫以及射擊平臺的防雷類別為第2類。重點應對鄰近空曠大型水面、山體及電力設施的影響，通過作業區域直擊雷保護、共用接地、強化管理等綜合措施，對復雜周邊環境下的人工影響天氣作業點進行科學防雷，以期對特殊環境下建設人工影響天氣作業點防雷施工提供技術參考。

參考文獻

[1]劉天麒.關于人工影響天氣作業點防雷措施的探討[J].通信與信息技術，2020（06）：58-60.

[2]譚權，梅旭.人工影響天氣作業炮點綜合防雷設計[J].南方農機，2020，51（01）：235.

（責編：張宏民）