温室大棚雷灾成因调查及防雷措施研究

陈 万 祯

(张家口市防雷中心，河北 张家口 075000)



温室大棚雷灾成因调查及防雷措施研究

陈 万 祯

(张家口市防雷中心，河北 张家口 075000)

随着农业产业结构的调整和现代农业产业的快速发展，温室大棚在从事种植业和养殖业的农村地区广泛使用，对推动农业生产和农民发家致富发挥着重要作用。农民朋友们雷电知识少，对雷电危害认识不足，产生麻痹思想，从而导致其所建造的温室大棚防雷措施缺失或不到位。农村地区地形地貌复杂且多样，经常是雷电高发区。通过对一起温室花卉大棚雷电灾害事故的调查，分析雷灾产生的原因，并提出温室大棚应采取的相应防雷措施。

温室大棚；雷灾调查分析；措施

2014年6月15日晚24时10分左右，张家口市坝下农科院所属沙岭子镇的一个花卉种植基地内温室花卉大棚遭雷击起火，大棚的覆盖物及室内相关设施被毁。直接财产损失数万元，无人员伤亡。灾情发生后，笔者和相关技术人员立即赶赴现场进行了深入细致的实地勘察、取证工作，科学地分析了此次事故发生的原因，并提出了相应的防雷措施。

1 现场勘察、取证

1.1 地理位置和周边环境

该花卉种植基地位于张家口市宣化区沙岭子镇南大约1 500 m，周边无高大的建(构)筑物，与农田相邻，周边环境较为空旷，场院内布置成排的花卉大棚，大棚之间用绿化带、道路及零星树木隔开。

1.2 现场勘查情况

遭受雷击的温室大棚位于北端1#花卉棚，长约80 m，宽30 m，顶高6 m，由一段矮墙和钢筋龙骨构建而成。进入现场可见大棚的顶部接近卷帘机向外伸出的支撑杆附近有一个圆形的孔洞，孔洞周边区域覆盖的塑料薄膜、草帘及丝网等易燃物部分燃烧，顶部其它部位有过火烧焦和烟熏过的痕迹。大棚内墙面PVC管电源线路、插座、配电箱等被烧焦。电源线路走向由室外架空引入温室大棚配电箱。由于事件发生在雷雨天气，所以没有酿成大的火灾事故。事故现场如图1～4。

1.3 雷击情况了解

据农科院值班工作人员讲，6月15日午夜24时左右，屋外一道道闪电从空中划过，伴随着震耳的雷鸣声，闪电持续了一段时间，雨下的不是很大，看见大棚冒出浓烟，立即赶到配电室关掉总电源。

2 事故成因及分析

2.1 天气形势分析

据张家口市气象台资料显示，2014年6月15日夜间23时30分至24时36分市区出现了强雷暴天气过程。

2.2 事故发生处场所的特点

该花卉种植基地场院内布置多排温室大棚，温室大棚内种植各种花卉作物，其结构以钢筋龙骨为基本骨架，表面覆盖丝网、塑料薄膜和草帘，一台卷帘机及支撑杆伸出大棚顶部，四周较为空旷，整个钢筋龙骨网架和伸出大棚顶部卷帘架金属支撑杆均无接地措施，温室大棚没有安装任何防雷装置。明敷电源线和配电箱无接地措施，配电箱内没有安装电涌保护器。由于正处于夏季，温室大棚内没有配备采暖及加热措施，夜间温室大棚内不需要人员值守。

图1 大棚配电室被雷击烧毁 图2 大棚插座被雷击烧毁

图3 大棚卷帘机被雷击 图4 大棚被覆物烧毁

2.3 直击雷的危害

从现场勘查分析判断，由于当日正处于雷雨天气，该温室花卉大棚起火燃烧是由于雷电直接击中花卉大棚，高电压和大电流瞬间产生的巨大能量引燃了大棚表面塑料布、草帘、丝网等易燃物而发生了火灾。所以直击雷是导致大棚被烧毁的直接元凶。

2.4 雷电电磁感应的危害

从现场勘察情况看，室内墙边明敷铺设的PVC管电源线路大部爆裂焦黑，控制开关烧黑、脱落，配电箱被烧毁，距温室花卉大棚顶端雷击点附近伸出的一段卷帘机电源线被烧焦。这些现象充分说明在雷暴天气发生时，直击雷击中花卉大棚后，一方面雷电流由电源线路侵入配电装置，由于温室花卉大棚电源线路和电气装置无接地保护措施和过电压保护措施，雷电流瞬间将配电箱、电源插座烧毁；另一方面在落雷电点周围空间产生的强大电磁场，对它周围的导体产生较大的电动势，在金属环路开口处感应最大电动势遵从下式：

Em=2×10-7L·[(L+X1)/X1].di/dt[1]

计算雷击点距花卉大棚最远端距离X1=50 m处范围内有多个开口环，假设其中一个L=10 m的开口环，首次雷击电流I=100 kA,波前时间t=2.5 μS，它的感应电动势为Em=14.58 kV。可见，如此高的感应电动势产生间隙放电，足以击坏电气设备，且使无接地电源线路烧焦爆皮。

由此可以推断，温室花卉大棚遭受雷击是直击雷与雷电电磁感应共同作用的结果。

3 雷电防护措施及建议

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010要求，温室大棚不属于规范规定的一、二、三类防雷建筑物。笔者根据多年实践经验认为对于这类建筑物，可以采取以下防雷措施进行安全防护。

3.1 温室大棚防直击雷措施

对于温室大棚的防雷措施，国家规范没有强制要求，可以参照三类建筑物防雷标准进行设防。首先要做好接闪器、引下线、接地装置、等电位连接等防雷措施。

3.1.1 温室大棚简易接地极

1)自然接地极：对于钢筋砼基础可利用外圈梁内两根主筋焊接形成闭合环路做接地极，这种接地极简单易行、可靠、稳定，经济适用。

2)人工接地极：采用两根或多根长2.5 m、规格L50 mm×50 mm的角钢或Ф20热镀锌圆钢，相距至少5 m，离开大棚外边缘1 m距离，打入土壤中，在距地面约0.6～1.0 m处的深度用-40 mm×4 mm的扁钢将它们焊接在一起，再用一根-25 mm×4 mm的扁钢或Ф10热镀锌圆将引下线与接地极焊接在一起，形成简易人工接地极。

3.1.2 引下线的敷设

直接利用温室大棚钢筋做引下线，引下线间距一般不应大于25 m。

3.1.3 接闪器

由于温室大棚由钢筋做骨架，其本身为金属结构，可以满足防雷接闪要求。

3.1.4 等电位措施

所有进入建筑物的外来导电均应在LPZ0A或LPZ0B与LPZ1区的界面处做等电位连接[2],将温室大棚钢筋龙骨、卷卷帘机金属管、埋地金属管道及其他所有金属物均与接地体可靠连接，设置等电位连接板。不同温室大棚间的接地极应采用-40 mm×4 mm热镀锌扁钢不少于2处连接，形成等电位接地网。等电位连接既可以消除来自不同导电物之间、地网之间的电位差，又可以防止电位反击，保证人员和设备安全，对于雷电的侵害是一项重要的防护措施。

3.2 温室大棚电源线路防雷措施

露天架设电力线在雷电活动的情况下容易产生感应雷电压，如果感应雷电压沿电源线路传入室内，极易造成电器设备和人员的伤害。

如果条件允许，进入温室大棚前可以采用一段金属管埋地引入，金属管两端与接地极可靠连接。

电力线路不宜采用木杆架设，木杆淋湿后容易导电。当然也不能将线路缠绕在树木上，树木容易遭雷击，线路上产生感应雷电电压时，不易泄放，会造成室内过电压危害用电设备和人员安全。

如果条件允许电源配电箱装设Ⅱ级试验的限压型电涌保护器[2]，标称放电电流不应小于20 kA，一级限压型通流量20 kA电涌保护器。配电箱保护接地应与温室大棚防直击雷接接地装置共用接地系统，接地电阻不大于4 Ω。

3.3 温室大棚防雷建议

温室大棚在从事种植业和养殖业农村的地区广泛使用，对推动农业生产和农民致富发挥着重要作用。通过近年来的雷击事件统计和调查分析，广大的农村地区仍是雷电灾害的高发区。农民雷电知识少，对雷电的本质认识不足，加之防雷措施不到位，酿成许多雷灾事故。如何减少和避免雷灾事件发生，保障生产者的人生和财产安全，提出如下建议：

1)加强对从事温室大棚安装企业及人员的防雷知识培训。

针对目前从事温室大棚安装企业及人员施工不规范，防雷技术欠缺的现状，应加强对从事此项工作的人员进行相关的法律、法规及防雷技术方面的培训。所安装的温室大棚防雷装置经防雷检测机构验收合格后，方可投入交付用户使用，对于防雷装置不合格，应及时整改。

2)加强防雷科普宣传，提高防雷避险知识及对雷电的自我防护意识。

防雷安全关系到千家万户，可以通过广播、电视、报纸、宣传单、挂图等形式深入浅出进行宣讲，加强防雷知识的宣传普及。通过宣传让老百姓了解雷电的危害性及侵害途径，知道如何防雷、避雷。结合新农村建设对农民进行技术指导。

3)加快雷电业务体系建设，提高预警预报能力，建立农村防雷信息员制度。

通过雷电监测网络和雷电业务平台建设，开展雷电业务的预报，发布监测预警信息，提升雷电预警能力和水平。通过在行政村设立防雷安全责任人或信息员制度，是解决信息传递“最后一公里”问题的有效途径。

4 结 论

雷电是发生在大气中的一种强烈的放电现象，也是一种不规律的自然现象，具有放电电压高、电流幅度大、电流变化快、放电过程时间短的特点[3]。迄今为止，雷电对人类的生存构成巨大的威胁，科学研究还不能完全掌握它的发展变化规律。但是，在长期的实践观察和事故调查分析中，可以逐步掌握雷电致害的一些主要规律，并采取和制定措施进行防护。实践证明，这些措施对于雷电的防护是行之有效的。

[1]梅卫群，汇燕如.建筑防雷工程与设计[M].北京：气象出版社，2008：117-118.

[2]中国机械工业联合会.建筑物防雷设计规范：GB50057-2010[S].北京：中国计划出版社，2011.

[3]肖稳安，李霞，陈红兵.防雷专业技术知识问答[M].北京：气象出版社，2010：1-69.

[责任编辑：王荣荣]

陈万祯(1968-)，男,河北张家口人，张家口市气象局防雷中心高级工程师。

TU 895

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2017.09.011

来稿日期：2017-03-09