糧庫(kù)雷災(zāi)事例和防護(hù)措施分析

摘要" 為降低雷擊事故給糧庫(kù)帶來(lái)的影響，保障糧食安全，根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況，結(jié)合天氣實(shí)況資料和閃電定位資料，闡述了兩例糧庫(kù)災(zāi)害事件的雷災(zāi)鑒定過(guò)程，分析了糧庫(kù)雷災(zāi)事故的原因。提出針對(duì)性的雷電防護(hù)措施，從技術(shù)和管理層面采取綜合措施進(jìn)行防護(hù)。技術(shù)層面包括完善直擊雷防護(hù)裝置，加強(qiáng)綜合接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝，安裝多級(jí)浪涌保護(hù)器，安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)或雷電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及規(guī)范線路布設(shè)；管理層面包括強(qiáng)化防雷意識(shí)，開(kāi)展防雷安全知識(shí)科普宣傳，以及強(qiáng)化保險(xiǎn)賠償。為糧庫(kù)雷災(zāi)防護(hù)工作提供參考。

關(guān)鍵詞" 糧庫(kù)；雷災(zāi)；閃電定位；直擊雷防護(hù)裝置；浪涌保護(hù)器

中圖分類號(hào)" S229+.3" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼" A" " " "文章編號(hào)" 1007-7731（2024）23-0106-04

DOI號(hào)" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.23.021

Analysis of grain depot thunder disaster cases and protective measures

LIANG Zhongwu" " ZHOU Guojun" " YIN Juan" " ZOU Xinlong

（Meteorological Bureau of Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture of Hunan， Jishou 416000， China）

Abstract" To reduce the impact of lightning strikes on grain depots and ensure food safety， based on field investigations， combined with weather conditions and lightning positioning data， the lightning identification process of 2 grain depot disaster events were elaborated， the causes of grain depot lightning accidents was analyzed. The targeted lightning protection measures and suggestions were proposed， and" comprehensive measures were adopted from both technical and management perspectives for protection. At the technical level， included improving direct lightning protection devices， strengthening the design and installation of comprehensive grounding systems， installing multi-level surge rotective device， installing lightning warning systems or lightning online monitoring systems， and standardizing line layout; At the management level， included strengthening awareness of lightning protection， carring out popularization and publicity of lightning safety knowledge， and enhancing insurance compensation. Provided references for lightning disaster prevention work in grain depots.

Keywords" grain depot; thunder disaster; lightning positioning; direct lightning protection device; surge protective device

糧食安全不僅需確保糧食產(chǎn)量安全，也需確保糧食儲(chǔ)存安全。部分糧食儲(chǔ)備庫(kù)修建時(shí)間較早，多為磚瓦結(jié)構(gòu)，其雷電防護(hù)裝置有待進(jìn)一步完善，其遭受雷擊的可能性較大，可能給糧食儲(chǔ)存安全帶來(lái)一定不利影響。近年來(lái)，部分地區(qū)糧庫(kù)遭雷災(zāi)事件偶有發(fā)生，部分倉(cāng)庫(kù)建筑被損壞、供電系統(tǒng)被燒壞，部分電子設(shè)備（如地磅傳感器、地磅主機(jī)）被破壞，帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)損失。相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了關(guān)于糧庫(kù)防雷設(shè)計(jì)的分析研究，如袁周等[1]針對(duì)糧庫(kù)的不同區(qū)域可能遭受的雷電侵襲，提出了相應(yīng)的防雷接地措施，并結(jié)合糧庫(kù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了防雷接地系統(tǒng)。白亞森等[2]根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，結(jié)合糧庫(kù)草囤場(chǎng)地特點(diǎn)，采用架空大網(wǎng)格避雷網(wǎng)的防護(hù)方式對(duì)糧庫(kù)進(jìn)行直擊雷防護(hù)。樊希彬等[3]從糧庫(kù)防雷工程的環(huán)境評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)思路和施工方案等方面入手，形成了較為規(guī)范、細(xì)致且完整的糧食儲(chǔ)備庫(kù)防雷工程設(shè)計(jì)與施工方案。周國(guó)軍等[4]研究認(rèn)為，喀斯特地貌的地質(zhì)條件一般，土壤電阻率較高，使得防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工存在較多難題。王耀悉等[5]研究認(rèn)為，湘西地區(qū)的地形地貌、氣候環(huán)境具有特殊性。因此，該地糧庫(kù)的雷電防護(hù)方案設(shè)計(jì)需做特殊考慮。本文總結(jié)近年來(lái)湘西發(fā)生的2例糧庫(kù)雷災(zāi)調(diào)查實(shí)例，分析雷災(zāi)事件發(fā)生過(guò)程和原因，探討糧庫(kù)雷電防護(hù)現(xiàn)狀，并提出有針對(duì)性的雷電防護(hù)措施，為糧庫(kù)的防雷安全和降低雷災(zāi)事故帶來(lái)的影響提供參考。

1 糧庫(kù)雷電災(zāi)害事件案例分析

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

閃電數(shù)據(jù)來(lái)源于湖南省DDW1型全閃閃電定位網(wǎng)，天氣實(shí)況資料來(lái)源于湖南省氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)一體化平臺(tái)，雷災(zāi)信息來(lái)源于雷災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取證。利用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料（災(zāi)害發(fā)生時(shí)間和位置、受災(zāi)體雷電環(huán)境和雷電防護(hù)措施情況、目擊者陳述和災(zāi)害損失情況等）、天氣實(shí)況資料（降水量）和雷電監(jiān)測(cè)資料（雷電發(fā)生時(shí)間、位置和強(qiáng)度等）進(jìn)行綜合分析與研判。

1.2 災(zāi)害事例基本情況

1.2.1 事例一 2022年4月，某糧庫(kù)發(fā)生雷災(zāi)事件，3根倉(cāng)庫(kù)專用的高壓電纜被損壞，部分隔離開(kāi)關(guān)、電纜頭和避雷器等設(shè)施被損壞（圖1），造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，被損專用高壓電纜及設(shè)施由2根電桿支撐架空敷設(shè)，高度10 m左右，此段高壓電纜上空無(wú)避雷線，電桿有明敷的接地引線，電桿電纜左側(cè)為水泥馬路，右側(cè)為大樹(shù)（高于架空電纜）；另外，被損電纜附近的大樹(shù)枝葉有被燒枯的現(xiàn)象。

1.2.2 事例二 2023年5月，某糧庫(kù)發(fā)生雷災(zāi)事件，其地磅主機(jī)和糧庫(kù)旁邊的地磅傳感器（共10個(gè)）均被損壞，造成了直接經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)實(shí)地調(diào)查，災(zāi)害發(fā)生在糧食儲(chǔ)備庫(kù)中的1個(gè)倉(cāng)庫(kù)，其所處位置相對(duì)較高（坡上平地），較為空曠，周邊為其他糧食庫(kù)，缺少直擊雷防護(hù)裝置，供電線路為架空引入室內(nèi)，周邊有其他架空線路。

1.3 雷電災(zāi)害過(guò)程研判

1.3.1 事例一 針對(duì)2022年4月雷災(zāi)事件，當(dāng)天的天氣小雨，21日20：00至22日20：00糧庫(kù)附近站點(diǎn)的降水量9.4 mm，適合雷電發(fā)生；閃電定位資料表明，22日6：00至8：00，該糧庫(kù)附近發(fā)生過(guò)地閃放電，且閃電活動(dòng)較頻繁，半徑5 km范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)到云地閃24條，如圖2所示。地閃發(fā)生在糧庫(kù)周邊，未直接擊中糧庫(kù)的高壓桿，且此次閃電過(guò)程以負(fù)地閃為主，雷電流強(qiáng)度大多集中在-60～-30 kA；出現(xiàn)了2次強(qiáng)負(fù)地閃，達(dá)150 kA，正地閃有3次，其中1次達(dá)100 kA。因此，此次雷電過(guò)程可能造成較大損失?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，閃電發(fā)生時(shí)間與目擊者描述大致吻合，電力設(shè)備接地阻值偏大，判定此次事故為雷災(zāi)事故，可能由感應(yīng)雷造成。該糧庫(kù)專用高壓線路位置相對(duì)空曠，高壓線路架空裸露，無(wú)架空避雷線等直擊雷保護(hù)裝置，且線路附近有高樹(shù)，雷電直接擊打在架空高壓線路遠(yuǎn)端（前端）或其他設(shè)施上，在線路上產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流；強(qiáng)大雷電波傳導(dǎo)到糧庫(kù)的電桿端時(shí)，未能及時(shí)泄流入地，進(jìn)而引起隔離開(kāi)關(guān)、避雷器等的過(guò)流損壞。

1.3.2 事例二 針對(duì)2023年5月災(zāi)害事例，當(dāng)天的天氣大雨，20日8：00至21日8：00糧庫(kù)附近站點(diǎn)的降水量23.1 mm，適合雷電發(fā)生；閃電定位資料發(fā)現(xiàn)，20日9：13，該糧庫(kù)附近發(fā)生過(guò)地閃放電，和目擊者描述時(shí)間較吻合，且閃電強(qiáng)度較大，為1條正地閃，強(qiáng)度達(dá)107.6 kA，發(fā)生地距糧庫(kù)約3 km?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，糧庫(kù)無(wú)直擊雷防護(hù)裝置，電源線路為架空引入室內(nèi)，室內(nèi)電源配電箱內(nèi)未安裝浪涌保護(hù)器，地磅的接地情況未知；該儲(chǔ)備庫(kù)曾遭遇過(guò)雷擊，造成了不同程度的設(shè)備損壞，判定此次災(zāi)害事件由雷電引起。20日9：00左右，糧庫(kù)附近發(fā)生地閃放電，強(qiáng)度較大，雷電流幅值達(dá)107.6 kA，強(qiáng)大的雷電發(fā)生時(shí)，靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)導(dǎo)致架空電源線路上產(chǎn)生較大過(guò)電壓和過(guò)電流，其通過(guò)線路傳導(dǎo)到室內(nèi)，在缺少必要防護(hù)措施的情況下，雷電流未能及時(shí)泄流入地，而是傳導(dǎo)至設(shè)備端，進(jìn)而造成設(shè)備的損壞。

2 糧庫(kù)雷電災(zāi)害發(fā)生原因分析

糧庫(kù)雷電災(zāi)害事件是由雷電環(huán)境和承載體自身特點(diǎn)共同造成的。研究區(qū)春季的天氣形勢(shì)較為復(fù)雜，低溫、冰雹、大風(fēng)、雷電和暴雨等是主要?dú)夂蚴录?，其中雷電?—5月發(fā)生較多，較易造成氣象災(zāi)害。石燕清等[6]研究指出，4—5月研究區(qū)處于汛期，受強(qiáng)對(duì)流天氣和冷暖氣流的影響，常有雷暴和雹暴天氣發(fā)生，云內(nèi)閃電活動(dòng)強(qiáng)烈，伴隨強(qiáng)地閃放電，造成損害的可能性較大。周國(guó)軍等[4]研究指出，研究區(qū)地處喀斯特地貌帶，地貌高低起伏，土壤電氣特性變化較大，容易發(fā)生雷擊。

結(jié)合上述2個(gè)雷擊事例，分析糧庫(kù)雷電災(zāi)害發(fā)生的具體原因，包括以下幾個(gè)方面。一是糧庫(kù)所處位置較空曠，通常是多個(gè)倉(cāng)庫(kù)成排坐落，而研究區(qū)地勢(shì)起伏不平，糧庫(kù)位置相對(duì)較高，且需考慮通風(fēng)、日照等條件，易發(fā)生雷電災(zāi)害。二是糧庫(kù)修建年代較早，設(shè)施結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化，且糧庫(kù)屋面直擊雷防護(hù)裝置有待安裝。三是電源架空線路較多，部分架空線路橫穿整個(gè)糧庫(kù)區(qū)，且部分電源線架空直接引入各糧庫(kù)室內(nèi)。四是倉(cāng)庫(kù)區(qū)的微電子設(shè)備（如地磅傳感器、地磅主機(jī)等）較多，王忠勇[7]研究認(rèn)為，相關(guān)設(shè)備的供電系統(tǒng)雷電防護(hù)裝置有待進(jìn)一步優(yōu)化，電源系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等應(yīng)安裝相應(yīng)的浪涌保護(hù)器進(jìn)行防護(hù)。此外，接地系統(tǒng)有待進(jìn)一步與防雷技術(shù)規(guī)范[8-9]相符，如電源和信號(hào)系統(tǒng)需按照防雷分區(qū)原則安裝多級(jí)浪涌保護(hù)器，用電設(shè)備和設(shè)施需做好接地處理，接地電阻值不大于4 Ω，等等。五是倉(cāng)庫(kù)管理人員對(duì)雷電防護(hù)的重視程度有待進(jìn)一步提升，有待進(jìn)一步開(kāi)展防雷裝置安全檢測(cè)或防雷工程整改等工作。

3 糧庫(kù)雷電災(zāi)害防護(hù)措施分析

為降低糧庫(kù)雷電災(zāi)害帶來(lái)的影響，結(jié)合事例一、二雷擊事故災(zāi)害的發(fā)生過(guò)程及原因，如缺少架空避雷線等必要的直擊雷防護(hù)裝置，雷電未能及時(shí)泄流入地等，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求[8-9]，從以下幾個(gè)方面做好雷電防護(hù)。

3.1 技術(shù)層面

一是完善直擊雷防護(hù)裝置，接閃器、引下線和接地裝置等按規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝，可有效減輕雷擊災(zāi)害帶來(lái)的影響。二是加強(qiáng)綜合接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝，為使接地系統(tǒng)達(dá)到規(guī)范要求，并利于雷電流泄放，可共用接地系統(tǒng)，并適當(dāng)配合使用降阻劑、接地離子棒等材料。三是安裝多級(jí)浪涌保護(hù)器，對(duì)糧庫(kù)的電源系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)安裝浪涌保護(hù)器，按照防雷分區(qū)的原則在總配電處、分配電箱處和終端開(kāi)關(guān)箱處安裝浪涌保護(hù)器，對(duì)地磅等微電子設(shè)備進(jìn)行精細(xì)保護(hù)。四是安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)或雷電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有雷電預(yù)警功能，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)防雷裝置的問(wèn)題、采取防御措施；再現(xiàn)雷擊過(guò)程，便于確認(rèn)是否為雷擊造成的災(zāi)害。五是規(guī)范線路布設(shè)。減少線路架空引入，線路盡量埋地引入倉(cāng)庫(kù)，對(duì)電桿上的線路加裝避雷針或避雷線保護(hù)，且電桿設(shè)備接地電阻值需達(dá)到防雷要求。

3.2 管理層面

一是強(qiáng)化防雷安全意識(shí)，制定防雷安全管理專項(xiàng)制度，專人負(fù)責(zé)日常防雷裝置的自查等安全管理工作，注意春季雷電防護(hù)，及時(shí)接收和傳播雷電預(yù)警信息。二是開(kāi)展防雷安全知識(shí)科普宣傳，李佳媛[10]研究指出，通過(guò)開(kāi)展專題講座，普及雷電防護(hù)知識(shí)與措施；成立農(nóng)業(yè)氣象研究小組，有利于提高預(yù)報(bào)精細(xì)化水平及設(shè)施農(nóng)業(yè)防雷科研水平。三是強(qiáng)化保險(xiǎn)賠償，聯(lián)合保險(xiǎn)公司為氣象災(zāi)害事件投保，強(qiáng)化雷電災(zāi)害承受能力。

本文根據(jù)2例糧庫(kù)災(zāi)害事故，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和天氣實(shí)況、雷電監(jiān)測(cè)資料，判定2次事故均由雷擊引起。分析了糧庫(kù)雷災(zāi)事例發(fā)生的過(guò)程和原因，并提出針對(duì)性的雷電防護(hù)措施和建議，從技術(shù)和管理層面采取綜合措施進(jìn)行防護(hù)。技術(shù)層面，包括完善直擊雷防護(hù)裝置，加強(qiáng)綜合接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝，安裝多級(jí)浪涌保護(hù)器，安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)或雷電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及規(guī)范線路布設(shè)；管理層面，包括強(qiáng)化防雷意識(shí)，開(kāi)展防雷安全知識(shí)科普宣傳，以及強(qiáng)化保險(xiǎn)賠償。實(shí)踐中，盡可能完善糧庫(kù)的防雷措施，加大對(duì)人員的雷電安全防護(hù)力度，從多個(gè)方面采取措施，以保障糧庫(kù)安全，降低雷電災(zāi)害損失。

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（責(zé)任編輯：楊歡）