滨州市人工影响天气作业炮点综合防雷设计

杨 民， 郭云才， 郝茂生

(滨州市气象局，山东滨州 256612)

0 引言

《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》和《山东半岛蓝色经济区发展规划》经国务院正式批复实施，滨州市作为实施的主要区域，将建设全国重要的高效生态经济示范区、特色产业基地、海洋经济、黄河三角洲高效生态经济区等重大项目，这对提升气象服务能力和加强气象防灾、减灾保障措施提出了更高的要求。另外，随着国家对人工影响天气工作越来越重视，滨州市人工影响作业由原来的临时性任务发展为一项常规的工作，干旱时节开展人工增雨，冰雹季节开展人工消雹，重大社会活动期间进行人工消雨、消雾等作业。通过前段时间的人工影响安全检查发现，全市人工影响天气作业炮点防雷设施不完备，存在防雷安全隐患。为加强安全生产工作，降低人工影响天气作业炮点雷电危害，本文提出了人工影响天气作业炮点综合防雷设计方案，降低雷电产生的危害。

1 人工影响炮点防雷现状

1.1 直击雷防雷现状

前段时间，全市人工影响天气作业炮点全部进行了升级改造，实行规范化作业炮点设计和管理，根据地理情况使用相同设计图纸进行建设。虽然各个炮点所在具体位置不同，但直击雷防护装置都不符合规范要求。一些炮点的接闪带采用φ8 mm的圆钢，一些却采用φ8 mm的螺纹钢，还有些采用φ6 mm的圆钢。根据GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》的要求，采用φ6 mm的圆钢不符合规范要求。

人工影响天气作业炮点是由统一图纸设计的，都有一层尖顶屋脊，基础没有桩基，只有圈梁基础，且没有混凝土立柱，导致炮点房屋的接闪带与基础内钢筋没有连通，再加上许多地方的接闪带没有引下线，故接闪带起不到作用。

由于37高炮的作业位置在房屋外约15 m，四周无建筑物和大树，没有直击雷防护措施来保护设备和人员安全，故存在防雷安全隐患。

1.2 防闪电波入侵过电压现状

人工影响天气作业炮点处于野外村庄，其配电线路由农村电网单相供电，接入配电线路由架空线路直接引入，导致室内配电系统存在闪电波入侵过电压的隐患。另外，炮点配电部分设备也遭受过雷击损坏。

人工影响天气作业炮点无等电位接地的相应措施，室内配电盘没有做接地，更无重复接地措施。建筑物无接地装置，导致室内设备无法接地，通信用的光纤线路加强芯(没有接地)也是信息系统防雷安全隐患之一。

2 防雷方案设计

2.1 直击雷防护

根据GB 50057—2010，在屋顶的屋脊及屋檐装设接闪带，接闪带宜用大于φ8 mm的圆钢，引下线宜用大于φ12 mm的圆钢或40 mm×4 mm热镀锌扁钢。由于建筑物周长不超过40 m，因此根据建筑物实际情况，接闪带有两处可靠的接地即可。施工时要特别注意，连接点的焊接长度宜大于圆钢直径的6倍且三面焊接，扁钢焊接长度宜大于扁钢宽度的2倍且三面焊接。

37高炮作业点外设置接闪杆，并应将接闪杆安装在禁射方位，避雷针与高炮外围及房屋距离不小于5 m。按照GB 50057—2010规定，炮点为第二类防雷建筑物。按照单支接闪杆高度计算公式，滚球半径为45 m、最大高度角为85°时，保护到的高炮作业高度为4.1 m，一般要求保护到最高高度上方1 m，故接闪杆高度可设计为8 m。

接闪杆位置离高炮位置越远，其设计高度越高。根据GB 50057—2010，顶端针型接闪器采用直径≥16 mm的不锈钢加工而成，接闪端宜做成半球状，其最小弯曲半径宜为4.8 mm，最大宜为12.7 mm，长度为1 m。

接闪杆及底座设计如图1所示。基座设计为钢筋水泥预制底座尺寸为1.2 m×1.2 m×1.2 m。

图1 接闪杆及底座设计(mm)

2.2 接地装置

根据GB 50057—2010要求，接地装置水平接地体选用40 mm×4 mm热镀锌扁钢，敷设深度不应小于0.5 m，并宜敷设在当地冻土层以下，其距墙或基础不宜小于1 m。垂直接地体采用∠50 mm×50 mm×3 mm热镀锌角钢，间隔为5 m，距地面0.5 m以下，垂直埋地为2.5 m，与水平接地体四面焊接连接，并与避雷针或引下线可靠连接。圆钢的焊接长度宜大于直径的6倍且三面焊接，扁钢的焊接长度宜大于扁钢宽度的2倍且三面焊接。接地装置距墙或基础不宜小于1 m。如果接地体在嘈杂的地方，还应采取保护人身安全的防接触电压和跨步电压措施。

(1)引下线3 m范围内地表层的电阻率≥50 kΩ·m，或敷设5 cm厚沥青层或 15 cm厚砾石层。

(2)外露引下线，其距地面2.7 m以下的导体用耐冲击电压100 kV(1.2/50 μs)的绝缘层隔离，或用至少3 mm厚的交联聚乙烯层隔离。

(3)用护栏、警告牌使进入距引下线3 m范围内的可能性减小到最低限度。

接地装置设计位置如图2所示。

图2 接地装置设计位置

人工影响天气作业炮点的房屋室内应设置等电位排，具体位置可根据配电盘的位置而定。等电位带宜就近与接地装置相连，其连接带用铜、外表镀铜或热镀锌扁钢(截面积≥50 mm2)，等电位带至接地装置的连接导体用截面＞50 mm2的热镀锌扁钢或截面＞16 mm2的铜导线。

2.3 闪电波入侵防护措施

(1)入户电缆(电线、网线、高频线等)入户前15 m宜进行穿钢管埋地，钢管两端要可靠接地。电缆(电线)需做二级防雷保护。线路第一级雷电防护装设在电源线路入户处，采用Ⅰ级试验通流量≥12.5 kA的电涌保护器(Surge Protective Device，SPD)，第二级雷电防护装设在室内配电盘上，与第一级SPD满足能量配合。如果第二级雷电防护无法装设在配电盘上，可以在重要设备前端使用防雷插排进行保护，采用Ⅱ级试验标称放电电流＞20 kA的SPD。SPD接地导线长度宜小于0.5 m，截面积宜大于6 mm2。

(2)光纤金属加强芯及光纤转换盒应与屋内等电位联结，高频电话线路上安装匹配的信号SPD。视频摄像头在进入微机前也宜安装匹配的信号SPD。

(3)由于弹药库六面采取笼式钢筋混凝土浇注，可在对角线位置各引出一根接地线，并与接地装置连接。

(4)弹药库不能安装普通照明灯泡，应安装符合防爆标准的灯具。

3 结语

滨州是多雷暴地区，年平均雷暴日达24天，特殊的地理环境和位置使人工影响天气作业炮点的雷电综合防护显得尤为重要。本文提出了雷电防护的相应措施，降低了雷电危害，保护了作业炮点的人员及设备安全。

［1］ 张翼，白先达.人工影响防雷安全初探［J］.农技服务，2011，28(7):1043-1045.

［2］ 韦赛人，龚建堂.浅谈人工影响天气作业的雷害防范措施［J］.气象研究与应用，2009，30(S1):165-166.

［3］ GB 50057—2010 建筑物防雷设计规范［S］.