陳 萬 禎

0 前 言

雷電是發(fā)生在大氣中的一種強烈的放電現(xiàn)象，具有高電壓、大電流、持續(xù)時間短的特點.雷電威脅著人的生命，毀壞人們的建筑，損壞電子設備.2010年8月30日晚20點30分左右，張家口市橋西區(qū)一處民用建筑物遭受雷擊.造成三人受傷，房屋坍塌，部分電器受損，后果極為嚴重.災情發(fā)生后，筆者和市局防雷中心技術人員立即趕赴現(xiàn)場進行了深入細致實地勘察、取證工作，科學的分析了這次事故發(fā)生的原因，并提出了相應的防雷措施建議.

1 受災現(xiàn)場勘察、取證

1.1 地理位置

案發(fā)地點為我市橋西區(qū)的一處居民院落，屬舊城改造拆遷地塊，事件發(fā)生前，該院四周多數(shù)建筑已被推倒，夷為平地，故該建筑屬孤立建筑.該院四置情況：向東500 m為張崇公路,向西900 m為西太平山；向南150 m為舊城墻；向北100 m處為移動通訊鐵塔.該院為北房兩間，東房兩間.

1.2 現(xiàn)場勘察情況

1.2.1 受損房屋為兩間東房，現(xiàn)場情況：

(1)屋內(nèi)里外間的電源線路均為墻內(nèi)暗敷，現(xiàn)場墻插及電源線路由于過壓全部崩毀.(2)外屋電冰箱右側上邊緣有電擊穿約20 mm左右的一個洞，有煙熏痕跡，靠冰箱上方墻壁有大片煙熏痕跡.(3)里外屋窗戶全部向外崩毀，玻璃破碎.(4)頂棚大多塌落，外屋隔墻上方煙囪處有一塌洞與外貫通(靠近電冰箱處).雷擊現(xiàn)場見圖1、圖2、圖3、圖4.

圖1屋頂塌落圖2墻體插座崩裂

圖3冰箱被擊穿圖4墻體電線崩裂

1.2.2 根據(jù)調(diào)查，8月30日晚約20點左右，受雷擊住戶在里間屋點蠟燭吃飯(電源因拆遷在先前已經(jīng)被切斷)，忽聽一聲雷響，屋頂塌落，將屋內(nèi)三人砸傷，被送往醫(yī)院救治.

圖5 雷擊后的危房

1.2.3 屋外查看情況：1)該院屬拆遷范疇，院墻已被推倒，東房頂部設置一臺電視接收天線，線路由屋頂隨意引入室內(nèi)，查驗現(xiàn)場時發(fā)現(xiàn)該線路已被燒毀.2)該戶供電線路是由北距移動通訊鐵塔不足十米的線桿上臨時架空引入的，經(jīng)查驗該線路從頭至尾全部過電壓，線皮爆起，線芯大多氧化，特別是電表處的控制開關脫落，線頭多處融化、斷裂，過電壓痕跡明顯.3)該房屋外房檐全部塌落，屋頂磚煙囪倒塌，大部分瓦被掀起，該房已成危房，不能住人.(見圖5)

2 事故原因及分析

2.1 天氣形勢分析

據(jù)張家口市氣象臺資料顯示，2010年8月30日19點42分至21點23分市區(qū)出現(xiàn)了強雷暴天氣過程.

2.2 事故發(fā)生處建筑物的特點

該建筑物為一層磚木結構，四周較為空曠，整個院落房屋沒有安裝防雷裝置保護，電源及電視信號線架空引入.在雷暴天氣發(fā)生時，雷電可能擊中建筑物或通過電源和信號線路侵入建筑物，這是遭受雷擊的主要原因.

2.3 電磁感應的危害

從現(xiàn)場勘察情況看，室外架空電源線路幾乎大部分燒焦爆皮，室內(nèi)墻內(nèi)暗敷電源線路大部爆裂焦黑，控制開關燒黑、脫落，這說明線路上產(chǎn)生強大過電壓和過電流導致的結果.距建筑物附近有移動通訊塔和電桿，這些構筑物在某種程度上可以說是引雷裝置，由于其本身防雷設施較為完善，強大的雷電流沿構筑物引下線泄地后，在周圍空間產(chǎn)生強大的交變磁場，磁場會對它周圍的導體產(chǎn)生較大的電動勢.金屬環(huán)路開口處感應最大電動勢為：

Em=2×10-7L·l[(L+X1)/X1].di/dt

該建筑物距離鐵塔約100 m，周邊民房有許多縱橫交錯架空電源和信號線，我們假設在100 m范圍內(nèi)有多個開口環(huán)，雷擊鐵塔產(chǎn)生變化電磁場在環(huán)路中產(chǎn)生高電勢，由于建筑物電源無接地泄流裝置，很容易給線路及建筑物內(nèi)電器造成嚴重破壞.

計算一下離鐵塔X1=100 m處有一個L=10 m的開口環(huán)，首次雷擊I=100 kA,波前時間t=2.5 μS，它的感應電動勢為

Em=2×10-710·l[(10+100)/100].105/2.5×10-6=1.58 kV

可見，如此高的感應電動勢產(chǎn)生間隙放電，足以擊壞各種家用電器，且使無接地電源線路燒焦爆皮.

2.4 旁側閃擊的損害

由于建筑物沒有安裝防雷裝置雷擊鐵塔后，強大的雷電流快速向下傳播過程中，對該居民房屋及架空線路發(fā)生了旁側閃擊，強烈的雷電波擊穿了空氣，對建筑物和架空的線路造成了嚴重的損害.

2.5 瞬態(tài)地電位的抬升

當雷電擊中鐵塔時，通過鐵塔的雷電流在鐵塔的任意點的電位是：

U=IRi+LHdi/dt

式中：I—雷電流，kA；

Ri—接地裝置沖擊電阻，Ω；

L—單位長度電感，約1.6 μH/m；

H—引線線長度，m；di/dt—雷電流陡度，kA/μS.

若考慮首次雷擊I=100 kA,波前時間t=2.5 μS,塔高H=80 m,工頻接地電阻(近似沖擊電阻)Ri=0.9 Ω，則

U =100×103×0.9+1.6x10-6×80×(100×103)/(2.5×10-6)

=0.9×105+51.2×105=52.1×105=5210(kV)

由此可見，鐵塔瞬間地電位抬升為5 210 kV,這樣高的地電位足以對周圍建筑物造成嚴重的地電位反擊.

2.6 防雷中心技術人員對現(xiàn)場部分鐵質(zhì)金屬進行了現(xiàn)場剩磁檢測.檢測數(shù)據(jù)如表1：

表1 剩磁檢測表 單位：mT

以上檢測剩磁數(shù)據(jù)符合：“鐵磁體磁性的強弱與其距電流通道(如本案中電源線路)的距離有關，距導線越近磁性越強的磁化規(guī)律”.可以判定發(fā)生過短路或雷擊.火燒導線發(fā)生短路，同樣也會產(chǎn)生磁場并使鐵磁體保持磁性，但因該平房早已停止供電，且事發(fā)前后并沒有發(fā)生火災，故不存在火燒短路這一情況.

3 調(diào)查結論

經(jīng)現(xiàn)場勘查、取證與分析，這次雷擊事故是由于雷擊鐵塔產(chǎn)生的瞬間地電位抬升，高電壓，強電流對該建筑物產(chǎn)生的電磁感應和旁側閃擊綜合作用造成的結果.該建筑物沒有安裝防雷裝置時造成事故發(fā)生的必然結局.

4 建 議

雷災雖然是自然災害，如果我們了解和懂得一些防雷的基本知識，科學的防雷，雷擊事故還是可以避免的.

第一 加強防雷科普宣傳及防雷避險知識，提高廣大民眾對于雷電的自我防護意識.了解和關注自身居所防雷安全問題.

第二 建立和完善雷電預警預報制度，及時向社會公眾發(fā)布雷電預警預報信息，引導廣大民眾合理避險.

第三 完善建筑物的防雷裝置，尤其對于架空引入室內(nèi)的電源和信號線路，常常成為雷電襲擊的目標，應該引起警覺和重視.