农场防雷设施存在问题分析及改进措施探讨

陈秋壮，吉文应，陈运驰

(1.海南省乐东县气象局，海南 乐东 572500;2.海南省琼中县气象局，海南 琼中 572900)

农场防雷设施存在问题分析及改进措施探讨

陈秋壮1，吉文应2，陈运驰1

(1.海南省乐东县气象局，海南 乐东 572500;2.海南省琼中县气象局，海南 琼中 572900)

该文对乐东县域内的海南农垦总局所属的国营山荣、保国、乐光农场的建筑物防雷装置存在的问题进行了分析，提出了针对性的解决措施。

农场;防雷装置;分析

1 引言

海南省是全国雷暴高发地区之一，年平均雷暴日在60.5～123.2 d之间，属于强雷暴区域。海南农垦总局所属的各个农场位于海南岛的雷暴易发地区，其中海南省乐东县域内的国营山荣、保国、乐光农场每年都有不同程度的雷灾发生，造成电气、电子设备损坏，给农场的安全生产生活带来了严重的危害，做好农场防雷减灾工作，保护人民群众生命和财产安全，至关重要。本文通过对农场建筑物防雷装置存在问题进行分析，提出适合农场的防雷改进措施。

2 农场概况

2.1 基本情况

海南省乐东县位于海南岛西南部，三面环山，西南面为滨海平原向南海和北部湾敞开，其它地区是丘陵、盆地和高岭山地为内陆山区。地形呈阶梯状下降，因此对于偏南或西南暖湿气流为迎风坡，同时山地下垫面水热条件差异较大，造成乐东县内陆山区为全县的雷暴高发区，年平均雷暴日数为90.9 d，最高达110.0 d，属于强雷区。

乐东县域内的国营山荣、保国、乐光农场位于乐东县的内陆山区，建筑物比较分散，主要分布在山坡下或山地中土壤电阻率较小之处，为雷暴易发地区。农场主要建筑物有办公楼、医院门诊楼、住院楼等。大部分建筑物建于20世纪80年代，均为6层以下的建筑物，其防雷装置因年久失修，安全性能已不符合现行防雷规范的要求，一旦发生雷击事故，易造成人员伤亡和财产损失。

2.2 防雷装置概况

乐东县域内海南农垦总局所属国营山荣、保国、乐光农场的3家农场场部共计建筑物226幢，有24幢建筑物没有安装防雷装置，连队建筑物几乎无防雷装置。安装防雷装置的建筑物中，只有62幢直击雷防雷装置全部性能指标达到合格标准，平均合格率仅为27.4%，没有任何防感应雷和雷电波入侵措施。存在的问题主要有:

①大部分建筑物采用接闪杆保护方式，部分建筑物接闪网格过大，不符合《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010规定，不能对建筑物进行有效的直击雷保护。②防雷装置安装工艺不符合防雷技术规范要求。③防雷引下线间距过大，数量偏少。④部分防雷装置所用材料偏细。⑤部分外部防雷装置损坏或锈蚀严重。⑥部分防雷装置接地电阻过大。⑦建筑物天面的接收天线、太阳能热水器、不锈钢水罐均未设接闪器保护，金属部件也未与防雷装置等电位连接。⑧建筑物天面广播喇叭、电源、电话等线路捆绑于接闪带上。⑨所有建筑物均未设防雷电感应及防雷电波入侵措施。

3 农场雷电危害途径

①雷云对地放电时，闪电直接击中地面物体，强大的雷电流注入被击物产生热效应、电效应、内压力和冲击波造成人员伤亡及建筑物损坏。

②雷电电磁感应产生的过电压、过电流通过供电线路、通信线路、金属管道等进入室内造成人员伤亡及损坏设备。

③雷击建筑物及附近雷电闪击引起的电磁辐射，导致建筑物内的弱电设备的损坏。

④雷电产生的暂态高电位和雷电反击导致人员伤亡和建筑物内弱电设备损坏。

4 农场防雷装置存在问题

4.1 直击雷防护存在问题

4.1.1 接闪器 由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面金属构件等组成［1］。农场90%以上建筑物是第三类防雷建筑物，其接闪方式都是采用2～3支等高接闪杆保护。按滚球半径60 m计算，达不到完全保护建筑物的要求，建筑物易受雷击的边、角保护不到，存在较大的雷击隐患。如2007年7月10日保国农场场部宿舍区某宿舍楼(只有接闪杆保护)的屋角遭受直击雷击，造成屋角损坏。

另外，接闪杆虽具有针尖部位电场强度大易于接闪的保护优点，但对于一些雷电流强度小的雷击，往往接闪不到而发生绕击。2008年8月6日乐光农场某宿舍楼(只有接闪杆保护)的外墙遭受雷击，外墙批挡层脱落属于这种现象。少部分住宅楼虽采用杆带结合接闪保护，但接闪带的敷设不规范，焊口短、高度偏矮、敷设偏向内侧，达不到预期的防雷效果。办公楼、医院门诊楼、住院楼采用接闪带保护方式，但网格过大，达不到第二类(小于10 m×10m或12 m×8 m)防雷接闪网格要求。

4.1.2 引下线 引下线是用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体，是强大雷电流的入地散流的输送渠道，对防雷效果有着至关重要作用。农场宿舍楼引下线几乎只有2条，间距＞25 m数量偏少，部分引下线所用圆钢直径为ф6 mm，部分锈蚀严重造成直径＜ф8 mm，不符合《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010的最低要求，不利于雷电流的泄放，甚至在雷电流通过时会烧断。同时，由于引下线数量偏少，使得通过引下线的雷电流过大，会产生严重的雷电电磁辐射及高电位反击，对人员和设备造成危害。

4.1.3 接地装置 用于传导雷电流并将其流散入大地，反映接地装置主要性能指标是接地电阻值。农场大部分建筑物为砖混结构，其接地体为埋入土壤中的人工接地体，由于年久老化，有部分接地电阻值偏大，超过国家标准的规定值。由于接地电阻偏大，不利于雷电流散流入地，造成跨步电压过大，对行人存在较大的安全隐患。

4.2 感应雷防护措施存在问题

4.2.1 防雷电感应措施 农场很多住宅楼天面装有接收天线、太阳能热水器、不锈钢水罐，这些暴露在外的家用设施均未设接闪器保护，且金属构件又未接地，存在较大的安全隐患。如果雷电击中上述设施，雷电流将通过天馈线侵入设备或沿水流进入建筑物;另一方面，雷电在上述设施的静电感应和电磁感应造成的过电压脉冲，也会通过上述途径进入建筑物损坏家电设备，甚至危及室内人员安全。4.2.2 防雷电波侵入措施 农场供电和通信线路均为无金属屏蔽层的架空线路，且未安装电涌保护器(SPD)过电压保护措施，甚至部分建筑物天面还有广播喇叭、各类电源、电话等线路捆绑于防雷装置接闪带上。研究表明，无屏蔽架空线路的感应电压可达到10～20kV以上。在3 km以外发生雷击时，对于一般的信号线路可能会产生1kV的感应过电压。如果雷击中架空线路和建筑物或者雷击架空线路和建筑物附近，将会产生几万到几十万安培的冲击电流或造成几万伏感应电压通过线路侵入建筑物，造成建筑物内人员和设备危害。

5 农场防雷装置改进措施

5.1 直击雷防护措施

①农场连队建筑物大部分是砖混结构的平顶房，分布在山谷中，相对较集中，强雷暴活动概率较大。应采用接闪效果较好的塔式独立接闪杆保护，接闪杆的安装高度和安装数量按60 m滚球半径计算确定，并应达到全保护建筑物的要求。

②场部宿舍楼的改进，对于只有接闪杆保护的建筑物，在建筑物天面四周或女儿墙易受雷击的部位用直径不小于ф10 mm热镀锌圆钢敷设接闪带;接闪带和原有的接闪杆组成杆带结合的保护形式，提高拦截效果，达到全保建筑物的要求。

天面装有接收天线、太阳能热水器、不锈钢水罐的建筑物，应装设达到全保设施要求的接闪杆保护。少部分虽采用杆带结合接闪保护，但接闪带的敷设不规范，达不到理想防护效果的建筑物，应用直径不小于ф10 mm热镀锌圆钢重新敷设接闪带。

对于引下线偏少的建筑物应用直径不小于ф10 mm热镀锌圆钢沿建筑物外墙易受雷击的部位增设引下线，使引下线平均间距不大于25 m，同时增加相应的接地体并和原有接地体焊接。所用圆钢直径为ф6 mm或严重锈蚀的引下线应用直径不小于ф10 mm热镀锌圆钢替换，同时增加相应的接地体并和原有接地体焊接。

引下线拐弯处夹角小于90°的，应重新补焊使其拐弯处夹角大于90°，减少雷电通过时电动力的作用。对于接地电阻过大的建筑物应重新敷设接地装置，使接地电阻达到≤10Ω的要求。接地装置采用40×4 mm的热镀锌扁钢作为水平接地体，采用50×50×5×2 000 mm的热镀锌角钢作为垂直接地体，为了减少相邻垂直接地体间的屏蔽效应保持最佳散流效果，相邻垂直接地体间的距离应为4 m。为减少跨步电压，接地体的埋设深度应不小于1 m。

③办公楼、医院门诊楼、住院楼主要是框架结构的建筑物，对于接闪网格过大的建筑物，用直径不小于ф10 mm热镀锌圆钢和原有接闪带焊接增设接闪网格，使其达到第二类防雷接闪网格要求。对于引下线偏少的建筑物，可以凿取建筑物结构柱主钢筋作为引下线，使引下线平均间距不大于18 m，接地电阻要求≤4Ω。

④所有的焊口应做防腐处理。

5.2 感应雷防护措施

5.2.1 雷电波入侵防护措施

①在农场供电变压器的低压输出端供电线路采用带金属屏蔽层的铠装电缆，电缆埋地敷设，埋地长度不应小于15 m，金属屏蔽层的两端接地，一端和变压器的接地连接，另一端和配电箱的接地连接，埋地长度超过30 m时，中间应增加接地点。进入建筑物的通信线应尽量埋地敷设，埋地长度不应小于15 m。

②场部宿舍区的供电系统采取一至二级的保护措施。在宿舍区的配电箱处安装一组三相型号: REP－D380B7C，8/20us，In:60KA，Up＜2.5KV的电涌保护器(SPD)。在用户的电表箱处尽可能安装单相型号:REP－D220B5B，8/20us，In为40KA，Up＜1.8KV的SPD。尽可能在用户室内PSTN拨号网络通信线MODEN前和电话通讯系统进线端分别安装信号SPD，用于线路的防雷保护。

③连队建筑物雷电波入侵防护采取上述的防护方法。

④场部办公楼、医院门诊楼、住院楼的供电系统采取安装二至三级浪涌保护器(SPD)防护。总配电箱处安装第一级，型号:KBT－380AJ/60，8/20us，In:60KA，Up＜2.5KV的SPD;楼层开关处安装第二级，型号:KBT－220AJ/40，8/20us，In:40KA，Up＜1.8KV的SPD;机房开关处或设备前端安装第三级，型号:KBT－220AJ/20，8/20us，In:20KA，Up＜1.5KV的SPD。在设置有网络分线柜或分线盒处的交换机安装24口网络浪涌保护器(SPD)防护，截断网络线路雷电波的入侵途径。

⑤为防止或减少雷击电磁脉冲的影响，弱电设备应尽量摆放在底一、二层的建筑物内，离结构柱或引下线的距离不小于1 m。线路的布设应离建筑物结构柱或引下线的距离不小于1 m，并尽量避免构成环状，减弱感应雷电流环路，同时拆除捆绑在建筑物防雷装置上的各种线路。

5.2.2 等电位连接 建筑物天面的接收天线、太阳能热水器、不锈钢水罐等金属物，应做好等电位连接并用专设接地线和建筑物接地装置相连接，即共地不共线的连接。办公楼、医院门诊楼里的重要设备应专设接地网，并在设备接地线的入口处用一个放电间隙与建筑物接地装置相连接，即暂态共地。应尽量做好室内电器电子设备和住宅楼洗澡间金属物的等电位连接和接地。

6 结语

农场建筑物防雷装置还不完善。为了防止或减少雷电灾害的发生，保护人民群众生命和财产安全，应针对各建筑物防雷装置存在问题进行整改，没有防雷装置的建筑物要尽快安装防雷装置，新建、改建、扩建工程的防雷装置必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。防雷装置的设计和施工，必须由取得防雷工程专业设计和施工资质、资格证的单位和人员承担。防雷装置设计必须经审核同意才得交付施工，防雷装置竣工必须经验收合格方可投入使用。同时防雷装置施工过程应当加强监督管理和跟踪检测才能保证防雷装置的质量符合要求，使防雷装置达到理想的防雷效果。

［1］ GB50057—2010.建筑物防雷设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2011.

［2］ 肖稳安，张小青.雷电与防护技术基础［M］.北京:气象出版社，2006.

［3］ GB50343—2004.建筑物电子信息系统防雷技术规［S］.北京:中国建筑工业出版社，2004.

［4］ 虞昊，藏庚媛.现代防雷技术基础［M］.北京:气象出版社，2001.

［5］ 吕禄，张家安.防雷设施安装中应注意的问题［J］.气象研究与应用，2009，28(3):85－87.

［6］ 姜荣，李迪，李舟鑫，等.农村防雷工程技术对策［J］.贵州气象，2011，35(2):55－57.

［7］ 吴爱萍，白永坤，任达盛.浅析电源避雷器的选择和安装［J］.贵州气象，2009，33(5):36－38.

［8］ 陈磊.山区孤立建筑物防雷系统技术探讨［J］.贵州气象，2008，32(6):37－39.

TM862

B

2012－04－05

陈秋壮(1965—)，男，工程师，主要从事防雷工作和天气气候工作。

1003－6598(2012)03－0043－03