雷電災害與雷災鑒定方法

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82天，屬我國雷暴高發區。隨著社會的進步和人們生活水平的不斷提高，各類現代化電器設備走進千家萬戶，電子設備及通信網絡也遍及每個角落。在鶴山市這種雷電多發區，群眾防雷意識相對較高，但大多數人還停留在傳統的直擊雷防護觀念上，普遍認為只要在建筑物頂部安裝避雷針（帶、網）就安全無憂，卻忽視了雷電感應、電磁脈沖等帶來的危害。據調查統計，當前的雷電災害80%以上是受雷電感應影響造成的，常危及建筑物內的電器（電子）設備及線纜線路，使設備損壞或破壞信號系統，甚至帶來整個系統的癱瘓，因此，做好雷電災害調查并多方面進行雷災鑒定分析對提高防雷技術能力具有重要作用。本文以2006年6月25日鶴山市一所民居遭受雷擊事件為例，通過雷擊現場的勘察和分析，對雷電災害原因進行鑒定分析，并提出針對性防范措施，為今后防災減災工作提供參考。

1 雷電災害損失情況

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人員趕赴現場進行實地勘察和事故調查鑒定分析。通過對現場的勘察，確認此次雷擊災害事故主要是造成了建筑物內電器的損壞，未出現人員傷亡，造成損壞的有室內的空調、電腦、電視和照明線路等，經濟損失嚴重。

2 現場勘察情況

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。此類建筑物應屬第三類防雷建筑物，且建筑物已安裝直擊雷防護裝置，屋頂裝設有一支高為8m的避雷針，但其防護范圍內完全未安裝避雷帶；有一根明裝的引下線沿建筑物后半環敷設；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。室內電器、網絡等無防感應雷設施，電源線路未作防電涌設施。經現場勘察，建筑物遭受雷擊，其中樓頂距避雷針底座10mm處被擊穿。

3 雷電災害原因鑒定分析

根據6月25日氣象觀測站觀測資料、現場勘察情況和設備受損等，分析鑒定得出以下幾點意見：

據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雷雨大風天氣并伴有強降雨過程。在該地段發生雷電現象時，此座建筑物附近出現落雷現象。

建筑物為周圍置高點，其頂部被雷電擊穿，經分析初步原因之一為雷電直接擊中屋頂的避雷針，整個建筑物只安裝了一根引下線，而且接地體未形成環狀或網狀保護，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生感應高電位，后將避雷針附近的屋頂擊穿。如果產生的雷電流幅值為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產生的高電位達525kV，如此高的感應電壓和強電流將屋頂擊穿的可能性很大。其次，基于雷閃數據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而直接損壞建筑物。假設此次出現雷電災害時雷電流值正好小于15.8kA，那么就會發生直擊雷直接擊壞屋頂，由于正是較小的雷電流才會發生這種現象，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一步推敲，而第一種分析原因更接近事實。

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

民居建筑物通常在防雷設計中只考慮防直擊雷設施，主要保護建筑物不受損害和室內人員免遭雷擊，而對電源電壓和室內基本電器設備基本未作防護裝置，更未顧及弱電電子信息系統設備的安全。一般在民用房建筑設計時對室內電器（電子）設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備進行的防雷裝置的設計，只能在居民入住后根據需要再另行設計。隨著經濟的發展，大量的家電和網絡走進居民家庭，而電子設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、電子設備時并沒有依照《建筑物電子信息系統防雷設計規范GB50343-2004》要求做好電子設備的多級防護措施，這也是導致這次雷擊災害發生的主要原因。對于敏感的弱電子設備，必須設計多級防雷擊電磁脈沖保護措施，其中對電視、空調、電腦等電源要加裝專用的避雷器加以保護。

建筑物防雷工程必須經過驗收合格后方能投入使用，有關防雷法規規定，防雷設施達不到驗收合格的，不得投入使用，其目的在于通過驗收檢測和定期復檢，判斷防雷設施質量并及時發現可能隱藏的雷擊隱患。這所民居建筑物在防直擊雷設施中引下線設置的不合格也是導致雷電災害的原因之一。

4 雷電災害防范措施

在建筑物頂部加增避雷帶防護，與原有避雷針可靠連接，完善避雷針、帶相結合的接閃器裝置。在建筑物邊角處增設引下線，并對建筑物接地電阻值偏大進行技術處理，與其他設備接地連接，電阻值達到規范要求。

進一步完善電源、信號線路防感應雷措施，對電纜進出線的進出端金屬外皮、鋼管等可靠接地，做好等電位連接；對進出室內的信號線根據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，在信號設備前段設計安裝對應的信號避雷保護器，防范雷電波的侵入。

出現雷雨大風天氣時，居民應盡快進入室內躲避，及時拔掉電器電源、網絡線等，關好門窗，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防雷技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[2]肖穩安，張小青茹.雷電與防護技術基礎[M].北京：氣象出版社，2006，4.

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