桐庐县人影固定作业点防雷安全相关问题探讨

江 涛 俞军华 郑 磊 杨 栩

桐庐县气象局 浙江 桐庐 311500

引言

桐庐县地处浙江西北部，属亚热带季风气候，为“八山半水分半田”的低山丘陵区，天气复杂多变，气象灾害频繁，特别是近年来，因全球气候变暖趋势的作用和梅汛期雨量、雨日的明显偏少以及夏季高温的明显偏强等造成的干旱灾害日趋严重，为此桐庐县开展人影固定作业点的建设，用于合理开发空中云水资源，防御和减轻干旱灾害。在人影固定作业点的选址与建造过程中，防雷安全保护问题不容忽视，因此，我们就需要通过对雷电时空分布分析，并结合人影固定作业点选址要求，确定人影固定作业点的雷电风险，并根据防雷安全的相关要求，对人影固定作业点进行合理安全的防雷保护。

一、人影固定作业点雷电风险

(一)桐庐县云系特点分析。人工影响天气的对象主要是中小尺度天气系统及其伴随的云，而中、小尺度的云降水主要以积云降水为主。桐庐县地处浙西北，除台风影响外，影响桐庐的积云性对流云系最多为西北向东南移向(见图一)。由图一可以看出，桐庐县积云性对流云团的主要移动路径与富春江、分水江流域相吻合，根据桐庐县地域分布呈东西长，南北窄的特点，为了使人工增雨作业的效益最大化，人影固定作业点应建设在受富春江、分水江流域的上游区域。

图一 桐庐县积云性对流云团的主要移动路径

(二)桐庐县雷电时空分布分析。人影固定作业点遭受雷击的可能性与年雷击地闪密度有直接的关系，我们需要选取低地闪密度区域作为理想的建造地址。我们统计近五年闪电监测数据，并通过ADTD软件进行分析，研究桐庐县雷电时空分布的规律性，绘制出桐庐县近五年的地闪次数空间分布图(见图二)。

图二 2013年—2017年桐庐县地闪次数空间分布图

从近五年桐庐县地闪次数空间分布图可以看出，雷电活动区域主要集中在江边流域，而人影固定作业点建造地址也在此区域的上游方向，遭受雷击的风险性比较大，属于高雷电风险等级区域，需进行重点雷电防护。

二、人影固定作业点现场概况

我们对桐庐县人影固定作业点进行现场勘查，发现作业点包括炮库、弹药库、值班室、射击平台四部分组成(见图三)，占地面积为150 m2，其中房屋占地60 m2，包括炮库30 m2，火箭库15 m2，弹药库10 m2，值班室20 m2，弹药库与值班室分别建在炮库的两侧，射击平台面积10 m2。所有建筑物高度均为3 m。

图三 人工增雨防雹炮站平面示意图

三、人影固定作业点防雷技术措施

桐庐县雷暴日为43.3天，属于高雷区，炮库、弹库和值班室建筑物长、宽、高分别为10 m、6 m、3 m，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010，建筑物年预计雷击次数：

N＝k NgAe＝0.02

N——建筑物预计雷击次数(次/a)：

K——校正系数，人影固定作业点位于旷野孤立处，取2；

Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(k m2·a)]；

Ae——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(k m2)。

根据计算，建筑物年预计雷击次数为0.02次/a，远未达到第三类建筑物0.05次/a的标准，即该建筑不属于第三防雷建筑物。但是考虑到人影固定作业点的高雷电风险等级，作业时间又集中在强对流等灾害天气发生期间，出于对固定作业点和作业人员安全的考虑，应将建筑物设计为第二类防雷建筑物。

(一)防直击雷措施。建筑物接闪带采用Ф12的镀锌圆钢，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；引下线采用Ф12的镀锌圆钢，不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置。接地体利用建筑物基础钢筋，整体贯通并与引下线和接闪带相连。考虑到值班房有电子设备，建筑物接地电阻应不大于1Ω。

发射平台在人影作业时将会放置炮架，也会有人员在该区域进行操作实施，所以发射平台防直击雷保护非常重要，在发射平台底角两侧设置设置独立避雷针，高度不应小于6 m，独立避雷针接地电阻不应大于30Ω。发射平台接地装置应采用均压处理，采用40×4扁钢，形成5 m×5 m网格。

(二)防闪电电涌侵入。建筑物内部供电系统需采取防闪电电涌侵入措施，进户电源线应采取埋地引入方式，并全程套金属管，金属管两端接地；在户内电源总箱安装第一级电源电涌保护器(In≥50k A，Up≤2.5k V)，值班室配电箱安装第二级电源电涌保护器(In≥20k A，Up≤1.5k V)。

发射炮架发射炮弹时优先考虑无线发射模式，但是也应考虑有线连接发射时发射器的防闪电电涌侵入问题，这里发射连接线应采用外带包裹金属屏蔽线的电缆，并将发射器终端和发射架两端临时接地。

(三)等电位连接。建筑物配电总箱处应设置总等电位MEB，采用40×4扁钢，配电总箱内所有电气设备与总等电位相连；值班室内电子设备放置处应设置电子设备等电位端子LEB，采用25×4扁钢，所有电子设备应与等电位端子相连；建筑物内安装的第一级、第二级电源保护器都应与等电位端子相连，电子设备接地电阻不应大于1Ω。

(四)人影发射架防雷。由于人影作业时间大多集中在强对流等灾害天气发生期间，我们必须要考虑人影发射期间人影发射架和人员的安全。首先，在发射平台两侧底角设置独立避雷针，保护直击雷的安全；其次，发射平台发射区域设置等电位接地端子，用于发射架临时接地夹在发射前与等电位接地端子相连；最后，发射连接线应采用外带包裹金属屏蔽线的电缆，并将发射器终端和发射架两端临时接地。

四、防雷安全管理

在人影固定作业点建立和完善防雷安全管理制度，落实防雷安全责任制，在每次影响明显的雷暴过程后对人影固定作业点的防雷装置进行维护检查，重点检查电涌保护器、屋面防雷装置是否完好；定期开展防雷装置定期检测，落实防雷隐患整改措施，建立健全防雷安全档案(包括防雷安全制度，防雷图纸、检测报告等技术资料，防雷装置检查维护记录、防雷隐患及其整改情况，雷灾记录，防雷安全培训记录等)。

五、总结

(一)通过对桐庐县云系特点的分析，确定人影固定作业点应设置在分水江、富春江流域的上游区域，而根据近5年的雷电资料分析，分水江、富春江流域为雷电密集高发区域，是高雷电风险等级区域，为此我们应该对人影固定作业点提高雷电防护等级，保障人影固定作业点防雷安全。

(二)根据人影固定作业点年预计雷击次数的计算，建筑物远未达到第三类防雷建筑物等级，但是由于人影固定作业点设置在雷电密集高发区域，并且考虑到人影作业时间大多集中在强对流等灾害天气发生期间，所以我们并不能直接参照标准进行设计，而是要考虑到人影作业雷击的可能性和危险性，将建筑物防雷等级设置为第二类防雷建筑物。

(三)在人影固定作业点做好防雷技术性措施的同时，我们也应该加强人影固定作业点的防雷安全管理，建立和完善防雷安全管理制度，落实防雷安全责任制，定期对开展防雷安全检测和防雷装置设施维护，做到防雷技术性措施、防雷安全管理双管齐下，最大限度保障人影固定作业点防雷安全。