復(fù)雜周邊環(huán)境下的人工影響天氣作業(yè)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(qū)夾溝鎮(zhèn)人工影響天氣標準化作業(yè)點防雷設(shè)計與施工實踐為基礎(chǔ)，分析了夾溝鎮(zhèn)作業(yè)點周邊環(huán)境，提出了復(fù)雜周邊環(huán)境下的人工影響天氣作業(yè)點防雷方法及應(yīng)對策略，重點探討了應(yīng)對鄰近空曠大型水面、山體及電力設(shè)施的影響，通過作業(yè)區(qū)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(yè)點防雷安全，以期為類似特殊環(huán)境下建設(shè)人工影響天氣作業(yè)點防雷施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜周邊環(huán)境;綜合防雷方法;人工影響天氣作業(yè)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(yè)往往需要在雷電災(zāi)害性天氣時進行，其防雷工程設(shè)計施工的可靠性不僅影響著作業(yè)點設(shè)備的安全，更為重要的是需要確保作業(yè)人員的人身安全。宿州市埇橋區(qū)夾溝鎮(zhèn)盛產(chǎn)香稻米，人工影響天氣作業(yè)的需求量大，但由于人工影響天氣作業(yè)點周邊環(huán)境復(fù)雜，人工影響天氣作業(yè)防雷安全尤為重要。劉天麒[1]結(jié)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(yè)平臺防雷設(shè)計等多個方面，對如何做好本地的人工影響天氣作業(yè)點防雷措施提出了建議。譚權(quán)等[2]闡述了人工影響天氣作業(yè)炮點綜合防雷設(shè)計，以降低雷電對作業(yè)炮點的危害。中國氣象局已經(jīng)發(fā)布了《人工影響天氣作業(yè)點防雷技術(shù)規(guī)范》（QX/T 226-2013）行業(yè)標準。但是針對建設(shè)區(qū)域周邊復(fù)雜的環(huán)境，規(guī)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(shè)施復(fù)雜條件下的人工影響天氣作業(yè)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(qū)夾溝鎮(zhèn)人工影響天氣作業(yè)點（以下簡稱“夾溝作業(yè)點”）防雷設(shè)計與施工實踐為基礎(chǔ)，充分考慮夾溝作業(yè)點周邊環(huán)境、地質(zhì)條件，總結(jié)借鑒其他人工影響天氣作業(yè)點防雷實踐經(jīng)驗，參考國家相關(guān)防雷規(guī)范，對夾溝作業(yè)點的防雷方法進行了分析，在總結(jié)夾溝作業(yè)點周邊環(huán)境復(fù)雜特殊性的基礎(chǔ)上，針對性提出了復(fù)雜周邊環(huán)境下人工影響天氣作業(yè)點防雷方法及應(yīng)對策略，以期對特殊環(huán)境下建設(shè)人工影響天氣作業(yè)點提供技術(shù)參考。

1 周邊環(huán)境

夾溝鎮(zhèn)作業(yè)點位于宿州市北30km處的夾溝鎮(zhèn)鎮(zhèn)頭寺，屬于五柳景區(qū)，三面環(huán)山，作業(yè)點附近有五柳水庫和鎮(zhèn)頭水庫，《人工影響天氣作業(yè)點防雷技術(shù)規(guī)范》（QX/T 226-2013）沒有針對類似復(fù)雜環(huán)境下的防雷方案，圖紙設(shè)計對周邊復(fù)雜環(huán)境也考慮不足，給作業(yè)點防雷設(shè)計施工帶來很大了難度。

2 外部防雷設(shè)計

2.1 建筑物防雷類別的確定 夾溝鎮(zhèn)作業(yè)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(jù)國標GB50057-2010版《建筑物防雷規(guī)范》和《人工影響天氣作業(yè)點防雷技術(shù)規(guī)范》（QX/T 226-2013）相關(guān)規(guī)定，結(jié)合人工影響天氣作業(yè)點自身特點和作業(yè)時間，人工影響天氣作業(yè)往往在冰雹云和積雨云的路徑上，作業(yè)時間多在雷電高發(fā)期，從安全角度，將人工影響天氣作業(yè)點2庫以及射擊平臺看作是第2類防雷建筑物，其他區(qū)域作為第3類防雷建筑物。

2.2 地網(wǎng)和接地體設(shè)計方案

2.2.1 獨立接閃桿設(shè)計 依據(jù)相關(guān)技術(shù)文件和國家防雷規(guī)范的要求，本著進行全面規(guī)劃，綜合治理，多重保護，將外部防雷措施和內(nèi)部防雷措施作為一個整體統(tǒng)一考慮，做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、施工維護方便的原則。夾溝鎮(zhèn)作業(yè)點射擊平臺在主建筑物外，鄰近五柳水庫和鎮(zhèn)頭水庫，周邊空曠，無直擊雷保護措施，作業(yè)時極易受到雷擊。在作業(yè)點射擊平臺安全射界以外距離作業(yè)平臺中心點6m的適當位置區(qū)域布設(shè)兩根提前放電高效接閃桿，以確保作業(yè)區(qū)域人員和設(shè)備在保護范圍內(nèi)，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(yīng)在保護范圍內(nèi)，2庫整體在保護范圍內(nèi)最佳。作業(yè)平臺應(yīng)采取防跨步電壓措施及防接觸電壓措施，并在適當位置預(yù)留接地端供設(shè)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(shè)備，射擊平臺人員和設(shè)備最高高度2.4m，區(qū)域?qū)?.8m。為預(yù)留安全余量，可以將其看做高度2.5m，寬度3m的方體建構(gòu)筑物進行接閃桿高度計算（見圖1）。

根據(jù)公式：

[hx=hr-（hr-h）2+（D2）2-x2]

其中：保護高度應(yīng)高于射擊平臺人員和設(shè)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(gòu) 接閃桿高度為6m，共3節(jié)組裝而成，中間用大小頭連接，接閃桿桿采用材質(zhì)為304不銹鋼管制作，第1節(jié)為?219×6×3000mm，第2節(jié)為?133×6×1300mm，第3節(jié)為?80×4×4700mm，接閃桿底部采用定制法蘭與預(yù)留的鋼筋連接做接閃桿基礎(chǔ)，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(yōu)劣不僅與接地電阻值有關(guān)，還與接地方式有關(guān)，接閃桿不設(shè)單獨接地，與環(huán)形接地網(wǎng)直接相連接，接地電阻不能滿足要求時可增設(shè)水平接地體或垂直接地體或使用降阻劑。環(huán)形接地方式優(yōu)于獨立式接地方式。

2.2.2 直擊雷設(shè)計與屏蔽網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 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(yīng)在整個屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的網(wǎng)格。引下線則利用建筑物構(gòu)造柱內(nèi)直徑不小于16mm主筋作引下線。為提升屏蔽能力，專設(shè)引下線不應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu) 作業(yè)點主建筑物（2室和2庫）防雷、防靜電接地、電氣設(shè)備的工作接地、保護接地及信息系統(tǒng)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(chǔ)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(shè)接地極。

增設(shè)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(guī)格滿足規(guī)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(guī)范要求。每隔6m布設(shè)1處水平接地體和垂直接地體，地網(wǎng)四角應(yīng)布設(shè)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(wǎng)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(yīng)與主建筑物接地體做可靠連接，連接點不應(yīng)少于2處。同時，考慮鄰近電力設(shè)備距離近，其接地系統(tǒng)應(yīng)于主建筑物采用聯(lián)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(shè)備均宜直接將2個系統(tǒng)的接地導(dǎo)體相連，這是維持等電位的最好方法。

3 內(nèi)部防雷設(shè)計

為了避免過電壓和電涌侵入對作業(yè)點內(nèi)電子設(shè)備造成影響，內(nèi)部防雷設(shè)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(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2004）的規(guī)定，考慮到作業(yè)點周邊存在空曠大型水面、山體及電力設(shè)施（架空線路、變壓器設(shè)備等）的復(fù)雜環(huán)境，作業(yè)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(yīng)不小于15m，金屬管道應(yīng)兩端可靠接地，其他金屬構(gòu)件均就近接地。進入建筑物的配電箱應(yīng)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(yīng)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(jié)與節(jié)之間保持電氣連通。各類接地線應(yīng)根據(jù)最大故障電流確定，并考慮機械強度。重要設(shè)備接地線采用截面積不小于35mm2的多股銅芯線，一般設(shè)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(nèi)的小型設(shè)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(yè)點增設(shè)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(yīng)在接閃桿保護范圍內(nèi)。接閃桿下部應(yīng)用耐沖擊的絕緣層隔離，或用至少3mm的交聯(lián)聚乙烯層隔離。所有警示牌、絕緣裝置應(yīng)安排專人定期檢查。作業(yè)點每年至少進行兩次防雷檢測，對檢測中發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)盡快整改，在整改期間嚴禁開展作業(yè)操作。

4 結(jié)語

本文根據(jù)宿州市埇橋區(qū)夾溝鎮(zhèn)人工影響天氣作業(yè)點自身特點，總結(jié)分析了宿州市夾溝鎮(zhèn)人工影響天氣作業(yè)點周邊環(huán)境的復(fù)雜特殊性，以外部防雷系統(tǒng)和內(nèi)部防雷系統(tǒng)進行綜合防雷設(shè)計，并遵循內(nèi)外防雷相互影響盡量小的原則。根據(jù)項目特殊性，作業(yè)點2庫以及射擊平臺的防雷類別為第2類。重點應(yīng)對鄰近空曠大型水面、山體及電力設(shè)施的影響，通過作業(yè)區(qū)域直擊雷保護、共用接地、強化管理等綜合措施，對復(fù)雜周邊環(huán)境下的人工影響天氣作業(yè)點進行科學(xué)防雷，以期對特殊環(huán)境下建設(shè)人工影響天氣作業(yè)點防雷施工提供技術(shù)參考。

參考文獻

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

[2]譚權(quán)，梅旭.人工影響天氣作業(yè)炮點綜合防雷設(shè)計[J].南方農(nóng)機，2020，51（01）：235.

（責(zé)編：張宏民）