農村養殖場綜合防雷現狀及技術措施

劉向科++寧波++李海雷++黃志濤

摘要 近幾年來，農村養殖場頻遭雷擊。根據養殖場的特點，分析并得出造成養殖場人員及畜禽遭受雷擊的原因，并從直擊雷、閃電感應、閃電電涌侵入、跨步電壓等方面進行了防雷設計探索。對具體設施進行了分析，并提出建議措施，以有效地減少或降低養殖場雷擊的風險。

關鍵詞 農村；養殖場；綜合防雷技術；現狀；原因；措施

中圖分類號 P429 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0227-02

進入夏季后，雷雨天氣不斷增多，養殖場遭雷擊造成人員及畜禽死亡的事故時有發生，同時也給養殖戶帶來了巨大的經濟損失，如：2013年青島西大洋村一處海參養殖場，一名職工遭到雷擊身亡；2013年7月29日15：00湖北省保康縣養殖場，18頭生豬遭雷擊致死，30多頭生豬受傷；2014年7月云南省昆明市東川區21頭種豬遭雷擊致死，損失40余萬元。2014年7月，湖南株洲茶陵縣棗市鎮養豬戶，171頭生豬遭雷擊致死，110余頭受傷，養殖場主也被雷擊中受傷。以上案例說明農村養殖場在雷電防護措施方面存在嚴重的不足，因此必須提高對農村養殖場防雷工作的認識，積極研究相關防雷技術，確保農村養殖場的防雷安全。

1 農村養殖場防雷現狀及原因分析

1.1 防雷現狀

養殖場防雷系統涉及面大、分布廣泛，防雷管理工作難度大，存在許多安全隱患，普遍存在以下現象：首先，養殖場由于其自身的特點，多數位于較空曠的位置；其次，養殖場內設施設計不規范，不符合防雷技術要求，導致易遭雷擊；再次，養殖場職工缺乏基本的防雷常識，對雷電的危害認識不夠，缺乏雷電防護知識；最后，對防雷政策法規不了解，不知道防雷檢測由哪個部門管理，不知道建筑物和設備如何檢測和維護，發生雷擊事故后不知道該怎樣處理。

1.2 原因分析

養殖場多采用輕體鋼結構，利用金屬屋面充當接閃器，未考慮雷電流泄流、閃電感應、閃電電涌侵入、跨步電壓等，必須有針對性地采取防雷措施進行雷電防護。

2 防雷措施

2.1 直擊雷防護措施

養殖場多數采用了輕體鋼結構，屋面采用彩鋼夾芯板（0.3～0.8 mm）。因此，直擊雷防護措施主要有3個方面。

2.1.1 接閃器。當養殖場屋面彩鋼板厚度均在4 mm以上時，可利用彩鋼板直接接閃，但小于4 mm，應增加接閃帶及避雷網，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。避雷帶優先采用鍍鋅圓鋼，直徑不應小于8 mm。

2.1.2 引下線。架設養殖場只有接閃器，并沒有和地網可靠連接，計算接閃器的電位[1]：

UX=i×R+L0×H×di/dt（1）

式（1）中：i—通過引下線的雷電流，取20 kA；R—接地電阻，取5 Ω；L0—引下線單位長度電感，取1.67 μH/m；H—測試點距大地的高度，取10 m；di—通過引下線的雷電流，取20 kA；dt—波前時間，取2.5 μs。

可見，瞬間風桿的地電位抬升至233 kV，由于屋面沒有和地網可靠連接，巨大的雷電流極有可能通過相鄰的物體泄流入地，因此良好的泄流通道（引下線、接地體）對養殖場的防雷安全至關重要，引下線優先利用建筑柱內主筋，如無法利用時，可采用直徑不小于8 mm鍍鋅圓鋼。引下線應沿建筑物四周均勻、對稱布置，間距不大于18 m，上端與鋼結構頂的金屬、彩鋼板或接閃帶相連，下端與接地體可靠焊接。

2.1.3 接地體。首先將基礎鋼筋或水平地圈梁作為自然接地體，或用40 mm×4 mm的鍍鋅扁鋼將其連通，并采取等電位聯結。如果是已建成的養殖場，則最好圍繞建筑物一周敷設人工接地體方式（40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼）埋深不小于600 mm，如土質不好，建議更換成土質好的土，并與引下線可靠連接。

2.2 防雷電感應措施

將養殖場內的金屬物采用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼埋地并與接地體可靠連接，為了防止雷擊電流流過防雷裝置時所產生的高電位對人員或禽畜發生反擊，計算防雷裝置與被保護物的間隔距離[2]：

Sal=I×Ri/ER+（L0×Hx×di/dt）/EL（2）

式（2）中：I—雷擊電流（kA），取I=20 kA；Ri—接地電阻（Ω），取R=4 Ω；ER—電阻電壓降的空氣擊穿強度（kV/m），取500 kV/m；L0—引下線單位長度電感量（μH/m），取L0=1.67 μH/m；HX—防雷裝置地上高度（m），取1 m；di—通過引下線的雷電流，取20 kA；dt—波前時間，取10 μs；EL—電感電壓降得空氣擊穿強度（kV/m），取660 kV/m。

則Sal≈0.11 m，因此應將養殖場內距離小于10 cm的平行或交叉大件金屬物做均勻的多點跨接，有條件的場所可將栓禽畜的繩索更換成絕緣材料綁到金屬物體上。

2.3 防閃電電涌侵入措施

當有線路進入養殖場建筑物內時，應采用電纜穿金屬管埋地（≥15 m）引入，且金屬管應兩端可靠接地，并做好等電位連接，不宜將架空線直接引入房內。

在配電箱內安裝電源浪涌保護器分級保護，如集成化較高的養殖場應在控制器模塊電子組件、信號電纜終端等采用信號浪涌保護器保護，信號線路SPD應根據線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式和特性阻抗等參數，選擇插入損耗小、分布電容小、與縱向平衡、近端串擾指標適配的SPD。

2.4 接觸電壓和跨步電壓的預防

當雷電流通過高大的物體，如雷擊養殖場建筑物時，強大的雷電電流會在高大導體上產生幾萬到幾十萬伏的電壓，人或禽畜不小心觸摸到這些物體時，將受到這種觸摸電壓的電擊，發生觸電事故；或在雷擊時，當人或禽畜在接地極附近時，兩腳或身體跨度將處于大地表面的不同電位點上，易遭受跨步電壓。顯然，當跨步電壓或接觸電壓超過一定數值時，將導致人體或禽畜觸電事故[3-5]。

根據《建筑物防雷設計規范》（GB 50057—2010）要求，并結合養殖場實際情況，應采取以下措施：利用建筑物金屬構架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通的，且不少于10根柱子組成的自然引下線，作為自然引下線的柱子包括位于建筑物四周和建筑物內的。引下線3 m范圍內地表層的電阻率不小于50 kΩ·m，或敷設5 cm厚瀝青層或15 cm厚礫石層。外露引下線，其距地面2.7 m以下的導體用耐1.2/50 μs沖擊電壓100 kV的絕緣層隔離，或用至少3 mm厚的交聯聚乙烯層隔離。

3 結語

本文依照國家和行業有關規范的要求，對此類事故進行較全面的分析，并提出整改措施，結合農村養殖場的現狀，防雷技術設計既要安全可靠、技術先進，又要經濟合理，因此為了減少雷擊帶來的危害損失，應當積極宣傳相關知識，從而確保農村養殖場的防雷安全。

4 參考文獻

[1] 中華人民共和國國家標準.建筑物防雷設計規范：GB50057-2010[S].北京：標準出版社，2010.

[2] 中華人民共和國國家標準.建筑物電子信息系統防雷設計規范：GB50343-2012[S].北京：標準出版社，2012.

[3] 楊東亮，高建文，李全景，等.農村防雷現狀及建議[J].現代農業科技，2010（8）：400.

[4] 程云峰，魏俊濤.一起雷擊大火事故調查分析及農村防雷工作研究[J].氣象與環境科學，2009（增刊1）：330-332.

[5] 馬明，呂偉濤，張義軍，等.1997—2006年我國雷電災情特征[J].應用氣象學報，2008，19（4）：393-400.