桐廬縣人影固定作業點防雷安全相關問題探討

江 濤 俞軍華 鄭 磊 楊 栩

桐廬縣氣象局 浙江 桐廬 311500

引言

桐廬縣地處浙江西北部，屬亞熱帶季風氣候，為“八山半水分半田”的低山丘陵區，天氣復雜多變，氣象災害頻繁，特別是近年來，因全球氣候變暖趨勢的作用和梅汛期雨量、雨日的明顯偏少以及夏季高溫的明顯偏強等造成的干旱災害日趨嚴重，為此桐廬縣開展人影固定作業點的建設，用于合理開發空中云水資源，防御和減輕干旱災害。在人影固定作業點的選址與建造過程中，防雷安全保護問題不容忽視，因此，我們就需要通過對雷電時空分布分析，并結合人影固定作業點選址要求，確定人影固定作業點的雷電風險，并根據防雷安全的相關要求，對人影固定作業點進行合理安全的防雷保護。

一、人影固定作業點雷電風險

(一)桐廬縣云系特點分析。人工影響天氣的對象主要是中小尺度天氣系統及其伴隨的云，而中、小尺度的云降水主要以積云降水為主。桐廬縣地處浙西北，除臺風影響外，影響桐廬的積云性對流云系最多為西北向東南移向(見圖一)。由圖一可以看出，桐廬縣積云性對流云團的主要移動路徑與富春江、分水江流域相吻合，根據桐廬縣地域分布呈東西長，南北窄的特點，為了使人工增雨作業的效益最大化，人影固定作業點應建設在受富春江、分水江流域的上游區域。

圖一 桐廬縣積云性對流云團的主要移動路徑

(二)桐廬縣雷電時空分布分析。人影固定作業點遭受雷擊的可能性與年雷擊地閃密度有直接的關系，我們需要選取低地閃密度區域作為理想的建造地址。我們統計近五年閃電監測數據，并通過ADTD軟件進行分析，研究桐廬縣雷電時空分布的規律性，繪制出桐廬縣近五年的地閃次數空間分布圖(見圖二)。

圖二 2013年—2017年桐廬縣地閃次數空間分布圖

從近五年桐廬縣地閃次數空間分布圖可以看出，雷電活動區域主要集中在江邊流域，而人影固定作業點建造地址也在此區域的上游方向，遭受雷擊的風險性比較大，屬于高雷電風險等級區域，需進行重點雷電防護。

二、人影固定作業點現場概況

我們對桐廬縣人影固定作業點進行現場勘查，發現作業點包括炮庫、彈藥庫、值班室、射擊平臺四部分組成(見圖三)，占地面積為150 m2，其中房屋占地60 m2，包括炮庫30 m2，火箭庫15 m2，彈藥庫10 m2，值班室20 m2，彈藥庫與值班室分別建在炮庫的兩側，射擊平臺面積10 m2。所有建筑物高度均為3 m。

圖三 人工增雨防雹炮站平面示意圖

三、人影固定作業點防雷技術措施

桐廬縣雷暴日為43.3天，屬于高雷區，炮庫、彈庫和值班室建筑物長、寬、高分別為10 m、6 m、3 m，根據《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010，建筑物年預計雷擊次數：

N＝k NgAe＝0.02

N——建筑物預計雷擊次數(次/a)：

K——校正系數，人影固定作業點位于曠野孤立處，取2；

Ng——建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度[次/(k m2·a)]；

Ae——與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積(k m2)。

根據計算，建筑物年預計雷擊次數為0.02次/a，遠未達到第三類建筑物0.05次/a的標準，即該建筑不屬于第三防雷建筑物。但是考慮到人影固定作業點的高雷電風險等級，作業時間又集中在強對流等災害天氣發生期間，出于對固定作業點和作業人員安全的考慮，應將建筑物設計為第二類防雷建筑物。

(一)防直擊雷措施。建筑物接閃帶采用Ф12的鍍鋅圓鋼，沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的網格；引下線采用Ф12的鍍鋅圓鋼，不應少于兩根，并應沿建筑物四周均勻或對稱布置。接地體利用建筑物基礎鋼筋，整體貫通并與引下線和接閃帶相連?？紤]到值班房有電子設備，建筑物接地電阻應不大于1Ω。

發射平臺在人影作業時將會放置炮架，也會有人員在該區域進行操作實施，所以發射平臺防直擊雷保護非常重要，在發射平臺底角兩側設置設置獨立避雷針，高度不應小于6 m，獨立避雷針接地電阻不應大于30Ω。發射平臺接地裝置應采用均壓處理，采用40×4扁鋼，形成5 m×5 m網格。

(二)防閃電電涌侵入。建筑物內部供電系統需采取防閃電電涌侵入措施，進戶電源線應采取埋地引入方式，并全程套金屬管，金屬管兩端接地；在戶內電源總箱安裝第一級電源電涌保護器(In≥50k A，Up≤2.5k V)，值班室配電箱安裝第二級電源電涌保護器(In≥20k A，Up≤1.5k V)。

發射炮架發射炮彈時優先考慮無線發射模式，但是也應考慮有線連接發射時發射器的防閃電電涌侵入問題，這里發射連接線應采用外帶包裹金屬屏蔽線的電纜，并將發射器終端和發射架兩端臨時接地。

(三)等電位連接。建筑物配電總箱處應設置總等電位MEB，采用40×4扁鋼，配電總箱內所有電氣設備與總等電位相連；值班室內電子設備放置處應設置電子設備等電位端子LEB，采用25×4扁鋼，所有電子設備應與等電位端子相連；建筑物內安裝的第一級、第二級電源保護器都應與等電位端子相連，電子設備接地電阻不應大于1Ω。

(四)人影發射架防雷。由于人影作業時間大多集中在強對流等災害天氣發生期間，我們必須要考慮人影發射期間人影發射架和人員的安全。首先，在發射平臺兩側底角設置獨立避雷針，保護直擊雷的安全；其次，發射平臺發射區域設置等電位接地端子，用于發射架臨時接地夾在發射前與等電位接地端子相連；最后，發射連接線應采用外帶包裹金屬屏蔽線的電纜，并將發射器終端和發射架兩端臨時接地。

四、防雷安全管理

在人影固定作業點建立和完善防雷安全管理制度，落實防雷安全責任制，在每次影響明顯的雷暴過程后對人影固定作業點的防雷裝置進行維護檢查，重點檢查電涌保護器、屋面防雷裝置是否完好；定期開展防雷裝置定期檢測，落實防雷隱患整改措施，建立健全防雷安全檔案(包括防雷安全制度，防雷圖紙、檢測報告等技術資料，防雷裝置檢查維護記錄、防雷隱患及其整改情況，雷災記錄，防雷安全培訓記錄等)。

五、總結

(一)通過對桐廬縣云系特點的分析，確定人影固定作業點應設置在分水江、富春江流域的上游區域，而根據近5年的雷電資料分析，分水江、富春江流域為雷電密集高發區域，是高雷電風險等級區域，為此我們應該對人影固定作業點提高雷電防護等級，保障人影固定作業點防雷安全。

(二)根據人影固定作業點年預計雷擊次數的計算，建筑物遠未達到第三類防雷建筑物等級，但是由于人影固定作業點設置在雷電密集高發區域，并且考慮到人影作業時間大多集中在強對流等災害天氣發生期間，所以我們并不能直接參照標準進行設計，而是要考慮到人影作業雷擊的可能性和危險性，將建筑物防雷等級設置為第二類防雷建筑物。

(三)在人影固定作業點做好防雷技術性措施的同時，我們也應該加強人影固定作業點的防雷安全管理，建立和完善防雷安全管理制度，落實防雷安全責任制，定期對開展防雷安全檢測和防雷裝置設施維護，做到防雷技術性措施、防雷安全管理雙管齊下，最大限度保障人影固定作業點防雷安全。