紫金县苏区镇“4·29”雷击事故分析及防御对策

卢志红， 郭小明， 侯学源

(河源市气象局，广东河源　517000)



紫金县苏区镇“4·29”雷击事故分析及防御对策

卢志红， 郭小明， 侯学源

(河源市气象局，广东河源517000)

摘要：根据2015年4月29日21：00发生在河源市紫金县苏区镇的一次雷击事故，运用天气雷达资料、闪电监测定位记录统计资料，结合雷击事故现场的破坏状况、地理环境、设施状况，逐一进行分析。结果表明，该次雷击事故是建筑物没有安装必要的防雷设施，而建筑物天面的雷电导体——金属水箱直接遭受雷击引起的雷电破坏；同时，本着“科学指导，防重于治”的原则，对该建筑物乃至农村楼房就直击雷防护和雷电电磁脉冲(LEMP)防护等方面提出整改意见。

关键词：雷电防御； 雷击事故； 紫金县苏区镇

雷灾是我国南方地区夏季频繁发生的自然灾害之一。改革开放以来，随着社会经济的发展，电子设备在生产生活中得到了广泛应用，相应引发雷电灾害的可能性也在不断增大，所造成的经济损失和人畜伤亡也相应递增。以河源市为例，根据市防雷中心不完全统计，2009—2014年5年间，全市共发生雷灾202宗，造成人员伤亡9人，直接经济损失达656万元，间接经济损失达1 800万元。由于地域不同，形成雷暴的气侯特征存在差异[1]，很有必要对不同环境下出现的雷灾事故在个例上进行雷击的特征分析，并为地方政府在防雷减灾方面提供参考。

2015年4—5月，河源市多次出现大范围的雷暴天气，且持续时间较长。2015年4月29日晚，河源紫金县苏区镇出现雷雨天气，一栋居民楼房受到雷击。据楼房主人描述，约21：15(北京时，下同)，只听到一声雷响，整栋建筑物产生强烈振动。雷电过后，楼房墙体、楼板出现裂洞，多处电线线路被烧断，留下黑色烧焦痕迹，室外三相四线低压线路断裂掉落，室内家用电器线路及全部电器均因雷击造成损坏，幸好无人员伤亡。针对这次雷灾事故，本研究结合天气雷达资料和闪电监测定位系统资料，利用雷电学原理对事故进行系统分析[2]。

1雷灾现场概况

根据河源市气象局雷灾现场调查资料，遭受雷击的建筑物为一栋2层半高约8.5 m的钢筋水泥居民楼，未安装防雷设备，楼房北侧为一栋相同高度的居民楼，东、南侧为农田，西侧为空地，建筑物天面装设了一个3 m高的金属水箱。三相四线低压线路装设在建筑物墙角，并由此引出入户电源线。事故发生后，原先引入室内的电源线已掉落，固定三相四线的金属支架有烧焦变形痕迹，引入另外一栋建筑物的电源线也被烧断，同时电表已烧坏。建筑物1楼楼顶一处石膏块开裂，2、3楼楼顶各出现一个裂洞，直径最大为20 cm。建筑物窗户玻璃大部分爆裂，室内电器全部损坏，墙面、电源线路有烧焦痕迹。楼顶金属水箱顶部有两个被高温烧穿的小洞，直径最大约1 cm，水箱控制线已断开，线路经过处有明显烧焦痕迹。

2气象资料分析

根据河源雷达站天气雷达图(图1)分析发现，2015年4月29日晚，雷灾发生期间，在1.5°仰角的高度上有一个强回波云团移经雷击事故发生地点附近，移动速度较快。在基本反射率图中，21：18—21：36(图1a、1b)有回波云团在移动中不断合并加强为一个强雷暴单体，并趋向事故发生地附近；21：36左右，雷暴云团的最大回波强度达到50 dBz，21：42—21：48(图1c)进一步加强到60 dBz。在这种雷暴环境下，很容易形成闪电，产生雷击[3-4]。

图1　13：18(a)、13：36(b)和13：42(c)河源雷达基本反射率(单位：dBz)

3闪电监测定位记录统计分析

根据闪电监测记录，当地有闪电发生记录资料，当日闪电统计数据如表1所示。雷暴是强对流生成的，带来光、雷(次声)、强电场和强电流，并以强电流、强电场的方式造成各种损失。它的水平尺度变化范围从几千米到几百千米，垂直厚度大多在10 km以上，闪电率每分钟可达十多次，生成的雷电流可达几十千安，具有较强的脉冲性。由表1闪电监测记录可以看到，紫金县当天发生的闪电次数达到129次，极易在雷雨云通过的地方对地面上的突出金属物产生雷击，造成巨大的破坏[6-7]。

表1　2015年4月29日河源地区地闪统计数据

4雷电破坏通道分析

由上述现场调查资料、气象雷达图、闪电定位记录统计数据，可以确定这是一次因雷击造成的灾害事故。在分析雷灾成因时，正确找出雷电破坏通道是主要技术工作。由图2a看到，金属水箱顶上向下凹陷，并有两个洞，水箱底部没有穿洞，这说明其受到由上往下的强雷电流冲击，而不是由室内控制线传来由下往上的强电流击穿破坏的。由图2b可以看出，金属支架由墙内向外烧焦变形凸起，墙体有一个深洞，据此分析是由屋内向外的强电流冲击，而不是由三相四线从外往里的强电流冲击而造成的。通过对上述受击部位雷击痕迹形成的分析，可知这次雷击破坏是由天面金属水箱受直接雷击而造成的。

图2　雷击案例

5成因分析

5.1雷击地形

受击建筑物四周为空地和农田，地势周边相对较高，楼顶水箱成为突出金属物体。当雷雨云与大地之间的电场达到一定的强度后，地面上的突出金属物极容易与雷雨云之间形成放电通道，造成对金属物的一次或多次放电。在雷击过程中，建筑物天面3 m高的金属水箱充当了引雷的介质。

5.2建筑物雷电防护

现场看到，建筑物没有任何防雷设施，无法从天面到地基形成良好的电气贯通。天面金属水箱没有防直击雷措施和等电位连接措施。当雷电直接击中建筑物天面金属水箱时，强雷电流因没有阻抗小的电气通道来泄流，从而导致雷击事故的发生。强雷电流直接击中金属水箱以致穿洞并凹陷，产生的热效应使水箱低座支架融化变形，短时间内楼面板筋间形成多次高压反击，击穿楼板成洞。同时，一部分雷电流通过水箱控制线路烧坏电器设备，一部分通过金属板筋流向屋外造成金属架融化变形和烧坏两栋房子的入户电源线、电表。同时，在雷击发生的瞬间，空气急剧膨胀，冲击波震碎了楼房的玻璃窗户。很明显，这次苏区镇雷击损失严重，是由于建筑物没有安装防雷设备，天面金属水箱引来雷击后，强雷电流不能迅速泄流而造成严重破坏。

6事故的反思

6.1雷电防护整改对策

根据被雷击楼房所处的地理环境和设施配置状况，楼房应按第3类防雷建筑物的要求安装雷电防护设备。

1)直击雷防护：(1)防直击雷措施。在建筑物2、3楼天面加建女儿墙，在女儿墙上敷设接闪带，接闪带的材料规格、支持架的间距、拐角的处理应符合国家规范的要求；3楼天面接闪带应在靠建筑物后侧两边设两根引下线与二楼天面接闪带连接形成电气通路；3楼天面增设一支接闪杆保护金属水箱，接闪杆的高度应能满足金属水箱处于LPZ0B区的要求，接闪杆、金属水箱与接闪带做好等电位连接；从2楼天面接闪带处引下4根引下线，建筑物左右侧各设一根，后侧设两根，引下线在距地面2.7 m以下部位做好接触保护措施；人工接地装置沿建筑物3面距离墙体1 m处敷设，并与引下线牢固连接；引下线、接地体的材料规格应符合规范的要求。整个直击雷防护系统应做好防锈蚀措施。(2)户外强电、弱电线路应有防直击雷设施进行保护。

2)雷电电磁脉冲(LEMP)防护：(1)电源入户处安装1级规格为Ⅰ级试验产品的电源电涌保护器(SPD)，并于用电设备前安装II级试验电源SPD。SPD的参数选择和安装工艺应符合国家标准GB50057-2010的相关规定。(2)电源线、电话线、有线电视线、网络线等应按国家规范做好屏蔽和接地。(3)建筑物内电源线、电话线、有线电视线、网络线等要合理布线，电器设备应进行接地，并尽量远离引下线部位摆放。(4)室内电气设备和各种金属物应按国家规范要求做好等电位连接。

6.2防御建议

由于村民对雷电危害认识不足，防雷意识淡薄，缺乏科学防雷知识，同时，大多数农村民居都没有采取防雷设施，或其防雷设施先天不足，达不到国家规范的要求，故建议相关单位采取措施，切实提高农村雷电防御水平。

1)加大宣传工作力度。一方面，组织专业人员下乡对村民进行防雷安全教育和防雷科普知识宣传，提高村民的防雷意识。另一方面，在雷击危险区域旁安装明显的警示牌，提醒村民做好雷电避险工作。

2)加大政府职能部门管理的力度。一是加强村镇防雷安全的监督和检查[8-10]；二是强化农村电网布线的管理，电力、通讯等部门在布线时应采取符合国家规范要求的防雷措施；三是按国家规范要求做好农村民居的防雷设施安装管理工作。

3)加强防雷技术服务。相关技术部门要主动协助村民做好建筑物的防雷装置设计和施工工作，给予技术上的指导，并做好防雷装置定期检测维护工作。

参考文献:

[1]李蕾，孔树剑，钟志成，等.广宁县1960～2009年雷暴的气候特征[J].广东气象，2012，34(6)：24-26.

[2]卢炳源，张健波，郭志勇，等.番禺地区一次典型雷灾事故的原因分析及应对措施[J].广东气象，2013，35(3)：67-69.

[3]林巧美，陈裕强，陈裕壮，等.一次雷击事故的天气形势及成因[J].广东气象，2008，30(1)：50-51.

[4]毛慧琴，宋丽莉，刘爱君，等.广东省雷暴天气气候特征分析[J].广东气象，2005，27(2)：7-9.

[5]李发院，姜荣，吴厚勇.一起农村典型雷击事故案例分析[J].贵州气象，2010，34(增刊)：177-178.

[6]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.

[7]李厚伟，周静，胡端英，等.2007年一次强雷暴的多普勒雷达特征及雷电防御[J].广东气象，2011，33(6)：19-24.

[8]洪展.探讨农村防雷措施[J].气象研究与应用，2009，30(S2)：185-187.

[9]高磊，梅勇成.我国各省市雷击人身伤害风险及其相关因素分析[J].广东气象，2011，33(1)：51-53.

[10]邓传领.农村雷灾事故的原因分析及防御措施[J].现代农业科技，2009(8)：278-279.

收稿日期：2015-09-01

作者简介：卢志红(1980年生)，女，本科，主要从事防雷减灾工作。E-mail：79560973@qq.com

中图分类号：P49

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.02.015

卢志红， 郭小明， 侯学源.紫金县苏区镇“4·29”雷击事故分析及防御对策[J].广东气象，2016,38(2)：63-65.