农村养殖场综合防雷现状及技术措施

刘向科++宁波++李海雷++黄志涛

摘要 近几年来，农村养殖场频遭雷击。根据养殖场的特点，分析并得出造成养殖场人员及畜禽遭受雷击的原因，并从直击雷、闪电感应、闪电电涌侵入、跨步电压等方面进行了防雷设计探索。對具体设施进行了分析，并提出建议措施，以有效地减少或降低养殖场雷击的风险。

关键词 农村；养殖场；综合防雷技术；现状；原因；措施

中图分类号 P429 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）22-0227-02

进入夏季后，雷雨天气不断增多，养殖场遭雷击造成人员及畜禽死亡的事故时有发生，同时也给养殖户带来了巨大的经济损失，如：2013年青岛西大洋村一处海参养殖场，一名职工遭到雷击身亡；2013年7月29日15：00湖北省保康县养殖场，18头生猪遭雷击致死，30多头生猪受伤；2014年7月云南省昆明市东川区21头种猪遭雷击致死，损失40余万元。2014年7月，湖南株洲茶陵县枣市镇养猪户，171头生猪遭雷击致死，110余头受伤，养殖场主也被雷击中受伤。以上案例说明农村养殖场在雷电防护措施方面存在严重的不足，因此必须提高对农村养殖场防雷工作的认识，积极研究相关防雷技术，确保农村养殖场的防雷安全。

1 农村养殖场防雷现状及原因分析

1.1 防雷现状

养殖场防雷系统涉及面大、分布广泛，防雷管理工作难度大，存在许多安全隐患，普遍存在以下现象：首先，养殖场由于其自身的特点，多数位于较空旷的位置；其次，养殖场内设施设计不规范，不符合防雷技术要求，导致易遭雷击；再次，养殖场职工缺乏基本的防雷常识，对雷电的危害认识不够，缺乏雷电防护知识；最后，对防雷政策法规不了解，不知道防雷检测由哪个部门管理，不知道建筑物和设备如何检测和维护，发生雷击事故后不知道该怎样处理。

1.2 原因分析

养殖场多采用轻体钢结构，利用金属屋面充当接闪器，未考虑雷电流泄流、闪电感应、闪电电涌侵入、跨步电压等，必须有针对性地采取防雷措施进行雷电防护。

2 防雷措施

2.1 直击雷防护措施

养殖场多数采用了轻体钢结构，屋面采用彩钢夹芯板（0.3～0.8 mm）。因此，直击雷防护措施主要有3个方面。

2.1.1 接闪器。当养殖场屋面彩钢板厚度均在4 mm以上时，可利用彩钢板直接接闪，但小于4 mm，应增加接闪带及避雷网，沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的网格。避雷带优先采用镀锌圆钢，直径不应小于8 mm。

2.1.2 引下线。架设养殖场只有接闪器，并没有和地网可靠连接，计算接闪器的电位[1]：

UX=i×R+L0×H×di/dt（1）

式（1）中：i—通过引下线的雷电流，取20 kA；R—接地电阻，取5 Ω；L0—引下线单位长度电感，取1.67 μH/m；H—测试点距大地的高度，取10 m；di—通过引下线的雷电流，取20 kA；dt—波前时间，取2.5 μs。

可见，瞬间风杆的地电位抬升至233 kV，由于屋面没有和地网可靠连接，巨大的雷电流极有可能通过相邻的物体泄流入地，因此良好的泄流通道（引下线、接地体）对养殖场的防雷安全至关重要，引下线优先利用建筑柱内主筋，如无法利用时，可采用直径不小于8 mm镀锌圆钢。引下线应沿建筑物四周均匀、对称布置，间距不大于18 m，上端与钢结构顶的金属、彩钢板或接闪带相连，下端与接地体可靠焊接。

2.1.3 接地体。首先将基础钢筋或水平地圈梁作为自然接地体，或用40 mm×4 mm的镀锌扁钢将其连通，并采取等电位联结。如果是已建成的养殖场，则最好围绕建筑物一周敷设人工接地体方式（40 mm×4 mm热镀锌扁钢）埋深不小于600 mm，如土质不好，建议更换成土质好的土，并与引下线可靠连接。

2.2 防雷电感应措施

将养殖场内的金属物采用40 mm×4 mm热镀锌扁钢埋地并与接地体可靠连接，为了防止雷击电流流过防雷装置时所产生的高电位对人员或禽畜发生反击，计算防雷装置与被保护物的间隔距离[2]：

Sal=I×Ri/ER+（L0×Hx×di/dt）/EL（2）

式（2）中：I—雷击电流（kA），取I=20 kA；Ri—接地电阻（Ω），取R=4 Ω；ER—电阻电压降的空气击穿强度（kV/m），取500 kV/m；L0—引下线单位长度电感量（μH/m），取L0=1.67 μH/m；HX—防雷装置地上高度（m），取1 m；di—通过引下线的雷电流，取20 kA；dt—波前时间，取10 μs；EL—电感电压降得空气击穿强度（kV/m），取660 kV/m。

则Sal≈0.11 m，因此应将养殖场内距离小于10 cm的平行或交叉大件金属物做均匀的多点跨接，有条件的场所可将栓禽畜的绳索更换成绝缘材料绑到金属物体上。

2.3 防闪电电涌侵入措施

当有线路进入养殖场建筑物内时，应采用电缆穿金属管埋地（≥15 m）引入，且金属管应两端可靠接地，并做好等电位连接，不宜将架空线直接引入房内。

在配电箱内安装电源浪涌保护器分级保护，如集成化较高的养殖场应在控制器模块电子组件、信号电缆终端等采用信号浪涌保护器保护，信号线路SPD应根据线路的工作频率、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式和特性阻抗等参数，选择插入损耗小、分布电容小、与纵向平衡、近端串扰指标适配的SPD。

2.4 接触电压和跨步电压的预防

当雷电流通过高大的物体，如雷击养殖场建筑物时，强大的雷电电流会在高大导体上产生几万到几十万伏的电压，人或禽畜不小心触摸到这些物体时，将受到这种触摸电压的电击，发生触电事故；或在雷击时，当人或禽畜在接地极附近时，两脚或身体跨度将处于大地表面的不同电位点上，易遭受跨步电压。显然，当跨步电压或接触电压超过一定数值时，将导致人体或禽畜触电事故[3-5]。

根据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）要求，并结合养殖场实际情况，应采取以下措施：利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通的，且不少于10根柱子组成的自然引下线，作为自然引下线的柱子包括位于建筑物四周和建筑物内的。引下线3 m范围内地表层的电阻率不小于50 kΩ·m，或敷设5 cm厚沥青层或15 cm厚砾石层。外露引下线，其距地面2.7 m以下的导体用耐1.2/50 μs冲击电压100 kV的绝缘层隔离，或用至少3 mm厚的交联聚乙烯层隔离。

3 结语

本文依照国家和行业有关规范的要求，对此类事故进行较全面的分析，并提出整改措施，结合农村养殖场的现状，防雷技术设计既要安全可靠、技术先进，又要经济合理，因此为了减少雷击带来的危害损失，应当积极宣传相关知识，从而确保农村养殖场的防雷安全。

4 参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准.建筑物防雷设计规范：GB50057-2010[S].北京：标准出版社，2010.

[2] 中华人民共和国国家标准.建筑物电子信息系统防雷设计规范：GB50343-2012[S].北京：标准出版社，2012.

[3] 杨东亮，高建文，李全景，等.农村防雷现状及建议[J].现代农业科技，2010（8）：400.

[4] 程云峰，魏俊涛.一起雷击大火事故调查分析及农村防雷工作研究[J].气象与环境科学，2009（增刊1）：330-332.

[5] 马明，吕伟涛，张义军，等.1997—2006年我国雷电灾情特征[J].应用气象学报，2008，19（4）：393-400.