复杂周边环境下的人工影响天气作业点防雷方法与对策

柏吉林 陈伟 孙录贵

摘 要：以宿州市埇桥区夹沟镇人工影响天气标准化作业点防雷设计与施工实践为基础，分析了夹沟镇作业点周边环境，提出了复杂周边环境下的人工影响天气作业点防雷方法及应对策略，重点探讨了应对邻近空旷大型水面、山体及电力设施的影响，通过作业区域直击雷保护、共用接地、强化管理等综合手段提升人工影响作业点防雷安全，以期为类似特殊环境下建设人工影响天气作业点防雷施工提供技术参考。

关键词：复杂周边环境;综合防雷方法;人工影响天气作业点

中图分类号 TV895 文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）16-0177-03

人工影响天气作业往往需要在雷电灾害性天气时进行，其防雷工程设计施工的可靠性不仅影响着作业点设备的安全，更为重要的是需要确保作业人员的人身安全。宿州市埇桥区夹沟镇盛产香稻米，人工影响天气作业的需求量大，但由于人工影响天气作业点周边环境复杂，人工影响天气作业防雷安全尤为重要。刘天麒[1]结合遂宁市大英县的气候和地貌特征，从前期分析、安装独立接闪杆、防雷电过电压侵入措施、作业平台防雷设计等多个方面，对如何做好本地的人工影响天气作业点防雷措施提出了建议。谭权等[2]阐述了人工影响天气作业炮点综合防雷设计，以降低雷电对作业炮点的危害。中国气象局已经发布了《人工影响天气作业点防雷技术规范》（QX/T 226-2013）行业标准。但是针对建设区域周边复杂的环境，规范没有给出针对性的解决方案，特别是周边有空旷大型水面、山体及电力设施复杂条件下的人工影响天气作业点防雷方法及对策方面缺少研究。为此，本文以宿州市埇桥区夹沟镇人工影响天气作业点（以下简称“夹沟作业点”）防雷设计与施工实践为基础，充分考虑夹沟作业点周边环境、地质条件，总结借鉴其他人工影响天气作业点防雷实践经验，参考国家相关防雷规范，对夹沟作业点的防雷方法进行了分析，在总结夹沟作业点周边环境复杂特殊性的基础上，针对性提出了复杂周边环境下人工影响天气作业点防雷方法及应对策略，以期对特殊环境下建设人工影响天气作业点提供技术参考。

1 周边环境

夹沟镇作业点位于宿州市北30km处的夹沟镇镇头寺，属于五柳景区，三面环山，作业点附近有五柳水库和镇头水库，《人工影响天气作业点防雷技术规范》（QX/T 226-2013）没有针对类似复杂环境下的防雷方案，图纸设计对周边复杂环境也考虑不足，给作业点防雷设计施工带来很大了难度。

2 外部防雷设计

2.1 建筑物防雷类别的确定 夹沟镇作业点由“两室”（值班室、休息室）、“两库”（火箭库、弹药库）以及射击平台5个部分组成。根据国标GB50057-2010版《建筑物防雷规范》和《人工影响天气作业点防雷技术规范》（QX/T 226-2013）相关规定，结合人工影响天气作业点自身特点和作业时间，人工影响天气作业往往在冰雹云和积雨云的路径上，作业时间多在雷电高发期，从安全角度，将人工影响天气作业点2库以及射击平台看作是第2类防雷建筑物，其他区域作为第3类防雷建筑物。

2.2 地网和接地体设计方案

2.2.1 独立接闪杆设计 依据相关技术文件和国家防雷规范的要求，本着进行全面规划，综合治理，多重保护，将外部防雷措施和内部防雷措施作为一个整体统一考虑，做到安全可靠、技术先进、经济合理、施工维护方便的原则。夹沟镇作业点射击平台在主建筑物外，邻近五柳水库和镇头水库，周邊空旷，无直击雷保护措施，作业时极易受到雷击。在作业点射击平台安全射界以外距离作业平台中心点6m的适当位置区域布设两根提前放电高效接闪杆，以确保作业区域人员和设备在保护范围内，且主建筑物2库（火箭库、弹药库）出口至射击平台运输路段应在保护范围内，2库整体在保护范围内最佳。作业平台应采取防跨步电压措施及防接触电压措施，并在适当位置预留接地端供设施接地使用。

2.2.1.1 接闪杆高度 独立接闪杆的主要作用是保护射击平台人员和设备，射击平台人员和设备最高高度2.4m，区域宽2.8m。为预留安全余量，可以将其看做高度2.5m，宽度3m的方体建构筑物进行接闪杆高度计算（见图1）。

根据公式：

[hx=hr-（hr-h）2+（D2）2-x2]

其中：保护高度应高于射击平台人员和设备最高高度2.5m，滚球半径取45m。计算得到接闪杆最低高度，高度最小取6m。

2.2.1.2 接闪杆具体机构 接闪杆高度为6m，共3节组装而成，中间用大小头连接，接闪杆杆采用材质为304不锈钢管制作，第1节为?219×6×3000mm，第2节为?133×6×1300mm，第3节为?80×4×4700mm，接闪杆底部采用定制法兰与预留的钢筋连接做接闪杆基础，在制作安装时接闪杆杆与底法兰连接时用8块加肋板电焊，增加接闪杆杆与底法兰的强度。接闪杆接地装置的优劣不仅与接地电阻值有关，还与接地方式有关，接闪杆不设单独接地，与环形接地网直接相连接，接地电阻不能满足要求时可增设水平接地体或垂直接地体或使用降阻剂。环形接地方式优于独立式接地方式。

2.2.2 直击雷设计与屏蔽网格结构 在主建筑物（两室和两库）的屋檐部位安装接闪带，材料使用直径大于12mm的热镀锌圆钢，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。引下线则利用建筑物构造柱内直径不小于16mm主筋作引下线。为提升屏蔽能力，专设引下线不应少于4根，且间距沿周长计算不宜大于18m。连接处焊接长度圆钢应不小于6倍的直径，并选择双面焊接，扁钢不小于2倍的宽度，并进行3面焊接。

2.2.3 共用接地结构 作业点主建筑物（2室和2库）防雷、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等共用接地装置，其接地电阻R≤1Ω。首选使用主建筑物基础作为主接地体，接地干线材料为-40×4热镀锌扁钢，支线用-40×4热镀锌扁钢，连接处均采用焊接。施工时若接地电阻值不能满足要求，增设接地极。

增设接地极宜采用热镀锌角钢L50×5×2500作接地极，热镀锌扁钢40×4作接地极连接线。水平接地体使用热镀锌扁钢，规格满足规范要求。垂直接地体采用长度不小于2.5m的铜材或铜包钢，垂直接地体间距满足规范要求。每隔6m布设1处水平接地体和垂直接地体，地网四角应布设垂直接地体。所有接地体使用焊接连接，焊点做防腐处理，铜材处使用热熔焊。为使接地电阻满足要求，在地网使用降阻剂和专用铜包钢降阻棒。接地引入线不少于2处，每处长度不超过30m，采用50mm×5mm热镀锌扁钢引入，出土处采用防机械损伤处理（热镀锌钢管保护），并做防腐。

独立接闪杆接地体应与主建筑物接地体做可靠连接，连接点不应少于2处。同时，考虑邻近电力设备距离近，其接地系统应于主建筑物采用联合接地体，连接点不少于两处，且凡是能够与防雷共用接地的电气设备均宜直接将2个系统的接地导体相连，这是维持等电位的最好方法。

3 内部防雷设计

为了避免过电压和电涌侵入对作业点内电子设备造成影响，内部防雷设计时着重考虑做好等电位连接和加装电涌保护器等手段。

3.1 雷电防护等级的确定 根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）的规定，考虑到作业点周边存在空旷大型水面、山体及电力设施（架空线路、变压器设备等）的复杂环境，作业点雷电防护等级为B级。

3.2 防雷电过电压和电涌侵入的措施 所有进出建筑物的电源线路在入户之前需穿金属铁管埋地引入，埋地长度应不小于15m，金属管道应两端可靠接地，其他金属构件均就近接地。进入建筑物的配电箱应安装通流量在60kA以上的电涌保护器，作为一级雷电防护，测试波形为10/350μs;值班室配电箱处则应安装通流量在40kA以上的电涌保护器，作为二级雷电防护，测试波形为8/20μs。从室外引入的电缆线采用金属铠装电缆，如未采用须做屏蔽防护。电缆桥架可靠接地，自身节与节之间保持电气连通。各类接地线应根据最大故障电流确定，并考虑机械强度。重要设备接地线采用截面积不小于35mm2的多股铜芯线，一般设备采用截面积不小于16mm2的多股銅芯线，当长度较长时，截面积不小于35mm2。机架内的小型设备，接地线采用不小于16mm2的多股铜芯线首先连接至机架的汇流排后，机架采用小于35mm2多股铜芯线与机房汇流排连接。

3.3 日常管理 在作业点增设醒目的警示标语，接地点处均需使用绝缘层隔离。射击平台在醒目处做警示牌，警示牌应在接闪杆保护范围内。接闪杆下部应用耐冲击的绝缘层隔离，或用至少3mm的交联聚乙烯层隔离。所有警示牌、绝缘装置应安排专人定期检查。作业点每年至少进行两次防雷检测，对检测中发现的问题应尽快整改，在整改期间严禁开展作业操作。

4 结语

本文根据宿州市埇桥区夹沟镇人工影响天气作业点自身特点，总结分析了宿州市夹沟镇人工影响天气作业点周边环境的复杂特殊性，以外部防雷系统和内部防雷系统进行综合防雷设计，并遵循内外防雷相互影响尽量小的原则。根据项目特殊性，作业点2库以及射击平台的防雷类别为第2类。重点应对邻近空旷大型水面、山体及电力设施的影响，通过作业区域直击雷保护、共用接地、强化管理等综合措施，对复杂周边环境下的人工影响天气作业点进行科学防雷，以期对特殊环境下建设人工影响天气作业点防雷施工提供技术参考。

参考文献

[1]刘天麒.关于人工影响天气作业点防雷措施的探讨[J].通信与信息技术，2020（06）：58-60.

[2]谭权，梅旭.人工影响天气作业炮点综合防雷设计[J].南方农机，2020，51（01）：235.

（责编：张宏民）