濱州市人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)綜合防雷設(shè)計(jì)

楊 民， 郭云才， 郝茂生

(濱州市氣象局，山東濱州 256612)

0 引言

《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》和《山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》經(jīng)國務(wù)院正式批復(fù)實(shí)施，濱州市作為實(shí)施的主要區(qū)域，將建設(shè)全國重要的高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)、特色產(chǎn)業(yè)基地、海洋經(jīng)濟(jì)、黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)等重大項(xiàng)目，這對(duì)提升氣象服務(wù)能力和加強(qiáng)氣象防災(zāi)、減災(zāi)保障措施提出了更高的要求。另外，隨著國家對(duì)人工影響天氣工作越來越重視，濱州市人工影響作業(yè)由原來的臨時(shí)性任務(wù)發(fā)展為一項(xiàng)常規(guī)的工作，干旱時(shí)節(jié)開展人工增雨，冰雹季節(jié)開展人工消雹，重大社會(huì)活動(dòng)期間進(jìn)行人工消雨、消霧等作業(yè)。通過前段時(shí)間的人工影響安全檢查發(fā)現(xiàn)，全市人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)防雷設(shè)施不完備，存在防雷安全隱患。為加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作，降低人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)雷電危害，本文提出了人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)綜合防雷設(shè)計(jì)方案，降低雷電產(chǎn)生的危害。

1 人工影響炮點(diǎn)防雷現(xiàn)狀

1.1 直擊雷防雷現(xiàn)狀

前段時(shí)間，全市人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)全部進(jìn)行了升級(jí)改造，實(shí)行規(guī)范化作業(yè)炮點(diǎn)設(shè)計(jì)和管理，根據(jù)地理情況使用相同設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建設(shè)。雖然各個(gè)炮點(diǎn)所在具體位置不同，但直擊雷防護(hù)裝置都不符合規(guī)范要求。一些炮點(diǎn)的接閃帶采用φ8 mm的圓鋼，一些卻采用φ8 mm的螺紋鋼，還有些采用φ6 mm的圓鋼。根據(jù)GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，采用φ6 mm的圓鋼不符合規(guī)范要求。

人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)是由統(tǒng)一圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的，都有一層尖頂屋脊，基礎(chǔ)沒有樁基，只有圈梁基礎(chǔ)，且沒有混凝土立柱，導(dǎo)致炮點(diǎn)房屋的接閃帶與基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋沒有連通，再加上許多地方的接閃帶沒有引下線，故接閃帶起不到作用。

由于37高炮的作業(yè)位置在房屋外約15 m，四周無建筑物和大樹，沒有直擊雷防護(hù)措施來保護(hù)設(shè)備和人員安全，故存在防雷安全隱患。

1.2 防閃電波入侵過電壓現(xiàn)狀

人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)處于野外村莊，其配電線路由農(nóng)村電網(wǎng)單相供電，接入配電線路由架空線路直接引入，導(dǎo)致室內(nèi)配電系統(tǒng)存在閃電波入侵過電壓的隱患。另外，炮點(diǎn)配電部分設(shè)備也遭受過雷擊損壞。

人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)無等電位接地的相應(yīng)措施，室內(nèi)配電盤沒有做接地，更無重復(fù)接地措施。建筑物無接地裝置，導(dǎo)致室內(nèi)設(shè)備無法接地，通信用的光纖線路加強(qiáng)芯(沒有接地)也是信息系統(tǒng)防雷安全隱患之一。

2 防雷方案設(shè)計(jì)

2.1 直擊雷防護(hù)

根據(jù)GB 50057—2010，在屋頂?shù)奈菁辜拔蓍苎b設(shè)接閃帶，接閃帶宜用大于φ8 mm的圓鋼，引下線宜用大于φ12 mm的圓鋼或40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼。由于建筑物周長不超過40 m，因此根據(jù)建筑物實(shí)際情況，接閃帶有兩處可靠的接地即可。施工時(shí)要特別注意，連接點(diǎn)的焊接長度宜大于圓鋼直徑的6倍且三面焊接，扁鋼焊接長度宜大于扁鋼寬度的2倍且三面焊接。

37高炮作業(yè)點(diǎn)外設(shè)置接閃桿，并應(yīng)將接閃桿安裝在禁射方位，避雷針與高炮外圍及房屋距離不小于5 m。按照GB 50057—2010規(guī)定，炮點(diǎn)為第二類防雷建筑物。按照單支接閃桿高度計(jì)算公式，滾球半徑為45 m、最大高度角為85°時(shí)，保護(hù)到的高炮作業(yè)高度為4.1 m，一般要求保護(hù)到最高高度上方1 m，故接閃桿高度可設(shè)計(jì)為8 m。

接閃桿位置離高炮位置越遠(yuǎn)，其設(shè)計(jì)高度越高。根據(jù)GB 50057—2010，頂端針型接閃器采用直徑≥16 mm的不銹鋼加工而成，接閃端宜做成半球狀，其最小彎曲半徑宜為4.8 mm，最大宜為12.7 mm，長度為1 m。

接閃桿及底座設(shè)計(jì)如圖1所示。基座設(shè)計(jì)為鋼筋水泥預(yù)制底座尺寸為1.2 m×1.2 m×1.2 m。

圖1 接閃桿及底座設(shè)計(jì)(mm)

2.2 接地裝置

根據(jù)GB 50057—2010要求，接地裝置水平接地體選用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼，敷設(shè)深度不應(yīng)小于0.5 m，并宜敷設(shè)在當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵?，其距墻或基礎(chǔ)不宜小于1 m。垂直接地體采用∠50 mm×50 mm×3 mm熱鍍鋅角鋼，間隔為5 m，距地面0.5 m以下，垂直埋地為2.5 m，與水平接地體四面焊接連接，并與避雷針或引下線可靠連接。圓鋼的焊接長度宜大于直徑的6倍且三面焊接，扁鋼的焊接長度宜大于扁鋼寬度的2倍且三面焊接。接地裝置距墻或基礎(chǔ)不宜小于1 m。如果接地體在嘈雜的地方，還應(yīng)采取保護(hù)人身安全的防接觸電壓和跨步電壓措施。

(1)引下線3 m范圍內(nèi)地表層的電阻率≥50 kΩ·m，或敷設(shè)5 cm厚瀝青層或 15 cm厚礫石層。

(2)外露引下線，其距地面2.7 m以下的導(dǎo)體用耐沖擊電壓100 kV(1.2/50 μs)的絕緣層隔離，或用至少3 mm厚的交聯(lián)聚乙烯層隔離。

(3)用護(hù)欄、警告牌使進(jìn)入距引下線3 m范圍內(nèi)的可能性減小到最低限度。

接地裝置設(shè)計(jì)位置如圖2所示。

圖2 接地裝置設(shè)計(jì)位置

人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)的房屋室內(nèi)應(yīng)設(shè)置等電位排，具體位置可根據(jù)配電盤的位置而定。等電位帶宜就近與接地裝置相連，其連接帶用銅、外表鍍銅或熱鍍鋅扁鋼(截面積≥50 mm2)，等電位帶至接地裝置的連接導(dǎo)體用截面＞50 mm2的熱鍍鋅扁鋼或截面＞16 mm2的銅導(dǎo)線。

2.3 閃電波入侵防護(hù)措施

(1)入戶電纜(電線、網(wǎng)線、高頻線等)入戶前15 m宜進(jìn)行穿鋼管埋地，鋼管兩端要可靠接地。電纜(電線)需做二級(jí)防雷保護(hù)。線路第一級(jí)雷電防護(hù)裝設(shè)在電源線路入戶處，采用Ⅰ級(jí)試驗(yàn)通流量≥12.5 kA的電涌保護(hù)器(Surge Protective Device，SPD)，第二級(jí)雷電防護(hù)裝設(shè)在室內(nèi)配電盤上，與第一級(jí)SPD滿足能量配合。如果第二級(jí)雷電防護(hù)無法裝設(shè)在配電盤上，可以在重要設(shè)備前端使用防雷插排進(jìn)行保護(hù)，采用Ⅱ級(jí)試驗(yàn)標(biāo)稱放電電流＞20 kA的SPD。SPD接地導(dǎo)線長度宜小于0.5 m，截面積宜大于6 mm2。

(2)光纖金屬加強(qiáng)芯及光纖轉(zhuǎn)換盒應(yīng)與屋內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)，高頻電話線路上安裝匹配的信號(hào)SPD。視頻攝像頭在進(jìn)入微機(jī)前也宜安裝匹配的信號(hào)SPD。

(3)由于彈藥庫六面采取籠式鋼筋混凝土澆注，可在對(duì)角線位置各引出一根接地線，并與接地裝置連接。

(4)彈藥庫不能安裝普通照明燈泡，應(yīng)安裝符合防爆標(biāo)準(zhǔn)的燈具。

3 結(jié)語

濱州是多雷暴地區(qū)，年平均雷暴日達(dá)24天，特殊的地理環(huán)境和位置使人工影響天氣作業(yè)炮點(diǎn)的雷電綜合防護(hù)顯得尤為重要。本文提出了雷電防護(hù)的相應(yīng)措施，降低了雷電危害，保護(hù)了作業(yè)炮點(diǎn)的人員及設(shè)備安全。

［1］ 張翼，白先達(dá).人工影響防雷安全初探［J］.農(nóng)技服務(wù)，2011，28(7):1043-1045.

［2］ 韋賽人，龔建堂.淺談人工影響天氣作業(yè)的雷害防范措施［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30(S1):165-166.

［3］ GB 50057—2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.