雷電災(zāi)害與雷災(zāi)鑒定方法

林道煜，劉蘭芳

廣東省鶴山市氣象局，廣東鶴山 529700

0 引言

鶴山市位于廣東省南部珠江三角洲腹地，年平均雷暴日數(shù)82天，屬我國雷暴高發(fā)區(qū)。隨著社會的進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，各類現(xiàn)代化電器設(shè)備走進(jìn)千家萬戶，電子設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)也遍及每個角落。在鶴山市這種雷電多發(fā)區(qū)，群眾防雷意識相對較高，但大多數(shù)人還停留在傳統(tǒng)的直擊雷防護(hù)觀念上，普遍認(rèn)為只要在建筑物頂部安裝避雷針（帶、網(wǎng)）就安全無憂，卻忽視了雷電感應(yīng)、電磁脈沖等帶來的危害。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，當(dāng)前的雷電災(zāi)害80%以上是受雷電感應(yīng)影響造成的，常危及建筑物內(nèi)的電器（電子）設(shè)備及線纜線路，使設(shè)備損壞或破壞信號系統(tǒng)，甚至帶來整個系統(tǒng)的癱瘓，因此，做好雷電災(zāi)害調(diào)查并多方面進(jìn)行雷災(zāi)鑒定分析對提高防雷技術(shù)能力具有重要作用。本文以2006年6月25日鶴山市一所民居遭受雷擊事件為例，通過雷擊現(xiàn)場的勘察和分析，對雷電災(zāi)害原因進(jìn)行鑒定分析，并提出針對性防范措施，為今后防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。

1 雷電災(zāi)害損失情況

接到鶴山市西江岸邊建筑物遭受雷擊事故報告后，鶴山市防雷辦公室立即派出技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行實地勘察和事故調(diào)查鑒定分析。通過對現(xiàn)場的勘察，確認(rèn)此次雷擊災(zāi)害事故主要是造成了建筑物內(nèi)電器的損壞，未出現(xiàn)人員傷亡，造成損壞的有室內(nèi)的空調(diào)、電腦、電視和照明線路等，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

2 現(xiàn)場勘察情況

該建筑物位于西江岸邊，屬水陸交界地帶，建筑物占地面積約120m3，高3層，約為10m，平面屋頂，周圍無任何高大建筑物遮擋。此類建筑物應(yīng)屬第三類防雷建筑物，且建筑物已安裝直擊雷防護(hù)裝置，屋頂裝設(shè)有一支高為8m的避雷針，但其防護(hù)范圍內(nèi)完全未安裝避雷帶；有一根明裝的引下線沿建筑物后半環(huán)敷設(shè)；接地體為人工接地體，其中水平接地體總長約為38.5m，每隔5m有垂直接地體，通過檢測換算出沖擊接地電阻為9.5Ω。室內(nèi)電器、網(wǎng)絡(luò)等無防感應(yīng)雷設(shè)施，電源線路未作防電涌設(shè)施。經(jīng)現(xiàn)場勘察，建筑物遭受雷擊，其中樓頂距避雷針底座10mm處被擊穿。

3 雷電災(zāi)害原因鑒定分析

根據(jù)6月25日氣象觀測站觀測資料、現(xiàn)場勘察情況和設(shè)備受損等，分析鑒定得出以下幾點(diǎn)意見：

據(jù)鶴山市氣象觀測站天氣觀測資料記錄，6月25日鶴山市西江一帶出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣并伴有強(qiáng)降雨過程。在該地段發(fā)生雷電現(xiàn)象時，此座建筑物附近出現(xiàn)落雷現(xiàn)象。

建筑物為周圍置高點(diǎn)，其頂部被雷電擊穿，經(jīng)分析初步原因之一為雷電直接擊中屋頂?shù)谋芾揍槪麄€建筑物只安裝了一根引下線，而且接地體未形成環(huán)狀或網(wǎng)狀保護(hù)，致使雷電流通過接地體向大地泄散緩慢，于是在建筑物頂部避雷針底座的高度處產(chǎn)生感應(yīng)高電位，后將避雷針附近的屋頂擊穿。如果產(chǎn)生的雷電流幅值為50KA，波頭時間10μs，單位長度電感為1.0μH/m，測量的屋頂高度為10m、接地電阻9.5Ω，代入公式即可以計算得出避雷針底座屋頂處感應(yīng)產(chǎn)生的高電位達(dá)525kV，如此高的感應(yīng)電壓和強(qiáng)電流將屋頂擊穿的可能性很大。其次，基于雷閃數(shù)據(jù)模型的滾球法計算出，在雷電流小于15.8kA時，雷閃會擊穿接閃器的保護(hù)而直接損壞建筑物。假設(shè)此次出現(xiàn)雷電災(zāi)害時雷電流值正好小于15.8kA，那么就會發(fā)生直擊雷直接擊壞屋頂，由于正是較小的雷電流才會發(fā)生這種現(xiàn)象，但雷電流較小時，直接擊穿建筑物頂面的可能性卻很小，所以這種原因還需要進(jìn)一步推敲，而第一種分析原因更接近事實。

此次雷電災(zāi)害受損電器設(shè)備均為敏感的弱電子設(shè)備，雷擊發(fā)生后，直擊雷在泄入大地時產(chǎn)生了較高電位，架空的電源線纜和信號線纜等進(jìn)入室內(nèi)的管線產(chǎn)生雷電電磁感應(yīng)作用，電力線路等感應(yīng)了強(qiáng)大的過電壓，雷電波沿線路侵入室內(nèi)，使附近的金屬物體產(chǎn)生較高的電位，帶線圈的敏感電子元器件在雷電電磁感應(yīng)的作用下，產(chǎn)生的雷電過電壓和過電流值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這些室內(nèi)電子設(shè)備的耐壓值和標(biāo)稱電流值，造成電器設(shè)備的擊穿和損壞。

民居建筑物通常在防雷設(shè)計中只考慮防直擊雷設(shè)施，主要保護(hù)建筑物不受損害和室內(nèi)人員免遭雷擊，而對電源電壓和室內(nèi)基本電器設(shè)備基本未作防護(hù)裝置，更未顧及弱電電子信息系統(tǒng)設(shè)備的安全。一般在民用房建筑設(shè)計時對室內(nèi)電器（電子）設(shè)備種類和具體安裝位置尚不明確，所以就忽略了針對這些設(shè)備進(jìn)行的防雷裝置的設(shè)計，只能在居民入住后根據(jù)需要再另行設(shè)計。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量的家電和網(wǎng)絡(luò)走進(jìn)居民家庭，而電子設(shè)備防雷裝置安裝率卻很低。由此鑒定分析，居民在使用這些電器、電子設(shè)備時并沒有依照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范GB50343-2004》要求做好電子設(shè)備的多級防護(hù)措施，這也是導(dǎo)致這次雷擊災(zāi)害發(fā)生的主要原因。對于敏感的弱電子設(shè)備，必須設(shè)計多級防雷擊電磁脈沖保護(hù)措施，其中對電視、空調(diào)、電腦等電源要加裝專用的避雷器加以保護(hù)。

建筑物防雷工程必須經(jīng)過驗收合格后方能投入使用，有關(guān)防雷法規(guī)規(guī)定，防雷設(shè)施達(dá)不到驗收合格的，不得投入使用，其目的在于通過驗收檢測和定期復(fù)檢，判斷防雷設(shè)施質(zhì)量并及時發(fā)現(xiàn)可能隱藏的雷擊隱患。這所民居建筑物在防直擊雷設(shè)施中引下線設(shè)置的不合格也是導(dǎo)致雷電災(zāi)害的原因之一。

4 雷電災(zāi)害防范措施

在建筑物頂部加增避雷帶防護(hù)，與原有避雷針可靠連接，完善避雷針、帶相結(jié)合的接閃器裝置。在建筑物邊角處增設(shè)引下線，并對建筑物接地電阻值偏大進(jìn)行技術(shù)處理，與其他設(shè)備接地連接，電阻值達(dá)到規(guī)范要求。

進(jìn)一步完善電源、信號線路防感應(yīng)雷措施，對電纜進(jìn)出線的進(jìn)出端金屬外皮、鋼管等可靠接地，做好等電位連接；對進(jìn)出室內(nèi)的信號線根據(jù)線路的工作頻率和電壓、傳輸速率及帶寬、接口形式、特性阻抗等因素，在信號設(shè)備前段設(shè)計安裝對應(yīng)的信號避雷保護(hù)器，防范雷電波的侵入。

出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣時，居民應(yīng)盡快進(jìn)入室內(nèi)躲避，及時拔掉電器電源、網(wǎng)絡(luò)線等，關(guān)好門窗，防止球形雷侵入，切勿在田面或空曠地、大樹下逗留。

[1]GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[2]肖穩(wěn)安，張小青茹.雷電與防護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2006，4.

[3]楊輝平，陳燕.一所水鄉(xiāng)民居的雷擊事故分析[J].科技資訊，2007，34.