一起由通訊基站引發(fā)的雷災(zāi)調(diào)查

【摘要】通過對通信基站及鄰近村莊雷擊事故現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查、詢問、勘察、結(jié)合市氣象臺(tái)當(dāng)時(shí)的氣象資料，通過理論計(jì)算和科學(xué)推斷來分析此次雷擊事故的災(zāi)害性質(zhì)及致害原因，并提出防范措施及建議。

【關(guān)鍵詞】通信基站直擊雷擊雷電感應(yīng)雷災(zāi)調(diào)查

2011年5月13日上午10時(shí)，本所接到電話稱2011年5月8日下午15時(shí)左右在嵊州里南鄉(xiāng)八宿屋村相家?guī)X片發(fā)生雷擊事故，導(dǎo)致該片130戶人家的織機(jī)、茶機(jī)、電視機(jī)等遭受不同程度的損壞，其中一戶人家屋脊一角被雷擊損壞。當(dāng)?shù)卮迕駪岩山鼛啄暝摯謇讚羰鹿拭黠@增多與山頂?shù)膬蓚€(gè)通訊基站建成有關(guān)。由于此次受害面較廣，本所立即組織有關(guān)人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查。

一、現(xiàn)場勘察情況

1.1村子現(xiàn)場勘察情況

相家?guī)X片為嵊州市里南鄉(xiāng)八宿屋村附近的一個(gè)自然村，該村坐落于狗頭坪山半山腰（東經(jīng)120°40.95’，北緯29°24.109’，海拔215m），周圍群山環(huán)繞。

全村137戶人家所有建筑物均無外部防雷裝置，村中住宅和織機(jī)作坊中低壓配電線路和有線電視線纜均采用架空敷設(shè)，無任何屏蔽措施，且線路入戶端未做任何接地處理。建筑物內(nèi)所有織機(jī)和茶機(jī)都未接地，大部分織機(jī)作坊無吸塵措施，室內(nèi)布滿棉絮飛塵。

從災(zāi)害現(xiàn)場勘察結(jié)果來看，除一村民家屋脊一角受損、兩戶織機(jī)作坊起火外，其余均為織機(jī)、茶機(jī)、電視機(jī)等數(shù)量不等的設(shè)備及家用電器損壞。其中受損的織機(jī)多數(shù)是控制箱損壞，受損的茶機(jī)多數(shù)是溫度控制儀和電箱損壞。除火災(zāi)現(xiàn)場外，電源、信號(hào)線路均無燒焦痕跡。據(jù)村民反映，本次受災(zāi)戶數(shù)占全村總戶數(shù)的90%以上，初步統(tǒng)計(jì)損壞的設(shè)備有織機(jī)40臺(tái)、茶機(jī)53臺(tái)、電視機(jī)48臺(tái)，而且許多設(shè)備均是在拉下電閘或拔下插頭之后仍然受損。本次災(zāi)害事件未接到人員傷亡報(bào)告。

根據(jù)目擊村民描述：在8日下午15時(shí)左右，當(dāng)時(shí)去山上采茶回來走到操場的時(shí)候看見電信鐵塔頂部一道綠橙橙的閃光沿竹園瞬間到達(dá)楓樹那里，隨后立刻聽見一聲巨響。

根據(jù)另一目擊村民描述：在8日下午15時(shí)左右，當(dāng)時(shí)在自家樓頂，突然看見一道閃光從西南方向以極快的速度過來，當(dāng)反應(yīng)過來時(shí)發(fā)現(xiàn)一房子屋脊已被打壞。同時(shí)反映溪邊一戶人家當(dāng)時(shí)坐在自家院子里，突然一道閃光從外面射進(jìn)來并且炸開，聲音很響。

1.2兩基站現(xiàn)場勘察情況

調(diào)查組對分屬移動(dòng)公司和電信公司的兩通訊基站進(jìn)行了實(shí)地勘察和初步檢測，兩基站位于八宿屋村相家?guī)X片西面的山頂上（東經(jīng)120°40.73’，北緯29°24.145’，海拔290m），其中電信鐵塔高45m，移動(dòng)鐵塔高35m，電信鐵塔位于移動(dòng)鐵塔的西南面，兩塔相距約25m。經(jīng)測量，電信基站鐵塔接地電阻為3.8Ω，移動(dòng)基站鐵塔接地電阻為3.4Ω。據(jù)兩基站工作人員介紹，兩基站地網(wǎng)互不相連。兩基站的電源共用相家?guī)X片三相電網(wǎng)，從村里架空直接進(jìn)入，信號(hào)光纜由村里架空電源附近架空進(jìn)入基站。經(jīng)測量，用于懸掛架空電源、信號(hào)線的架空鋼絞線接地電阻為900Ω。

二、勘察結(jié)果的分析

2.1兩基站在雷電防護(hù)方面對相家?guī)X片的作用

經(jīng)換算，兩基站與屋脊受雷擊村民家的水平距離為360m、高度差為75m，兩基站與村子最西側(cè)（東經(jīng)120°40.845’，北緯29°24.175’，海拔241m）的水平距離為196m、高度差為49m（基站與村莊的位置關(guān)系可參考雷電侵入圖）。兩基站對該村在雷電防護(hù)方面存在以下作用：

（1）基站采用避雷針（即鐵塔）作為接閃裝置，其作用是將可能會(huì)襲擊建筑物的閃電吸引到它上面，再引入地下，以此保護(hù)建筑物免受直擊雷擊。經(jīng)檢測，兩基站鐵塔本身的狀態(tài)符合接閃條件，如有雷電擊在鐵塔上則能將其順利引導(dǎo)入地。

（2）但避雷針越高，其總體防雷效果并不是越好。當(dāng)其相對高度增加的同時(shí)，附近區(qū)域遭受雷擊的概率也相應(yīng)增加。對此，可采用國家標(biāo)準(zhǔn)《雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理》GB/T 21714.2-2008/IEC 62305-2：2006中的等效雷電截收面積公式加以論證：取山頂基站位置為一個(gè)點(diǎn)，取村莊為零地面，則該點(diǎn)在基站沒有建造之前的等效雷電截收面積為：

Ad=9ΠH2（其中H=75m）

在基站建成后，垂直高度增加45m（以電信鐵塔為例），則該點(diǎn)的雷電截收面積為：

A ’d=9ΠH’2（其中H ’=75+45=120m）

則：A’d÷Ad=9ΠH’2÷9ΠH2=1202÷752=2.56

即該區(qū)域在鐵塔建成之后，其截收相同雷擊次數(shù)的等效截收面積至少為原來的2.56倍。所以該區(qū)域在鐵塔建成后，受雷擊概率是增加的。

（3）感應(yīng)過電壓引起的雷電波侵入：雷電在各種金屬管線上感應(yīng)出的高電壓脈沖，即由于雷雨云對鐵塔（大地）或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它們在附近區(qū)域（一般1-2km左右范圍）的各種金屬管線中感應(yīng)出幾KV到幾十KV的高電位，以波的形式沿導(dǎo)線傳播，通過共用電源線路侵入村內(nèi)建筑物內(nèi)部，這種感應(yīng)高壓可以輕而易舉把用戶沒有安裝防雷裝置的電子、電器設(shè)備造成損壞。

2.2村莊防雷現(xiàn)狀分析

（1）村內(nèi)所有建筑物均無防直擊雷措施，當(dāng)雷電直接擊中建筑物時(shí)，則導(dǎo)致建筑物損壞。（2）村內(nèi)低壓配電線路和有線電視線纜均采用架空敷設(shè)，未采取接地、屏蔽、安裝SPD等措施。當(dāng)雷電感應(yīng)到架空線路時(shí)，則以雷電波的形式侵入村內(nèi)建筑物內(nèi)部，侵害電氣設(shè)備。（3）村內(nèi)織機(jī)上有較多開口環(huán)路金屬部件，當(dāng)附近發(fā)生雷擊時(shí)，其電磁效應(yīng)將會(huì)在環(huán)路金屬部件上感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢，達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)環(huán)路金屬部件缺口處會(huì)發(fā)生空氣擊穿現(xiàn)象，產(chǎn)生電火花。而織機(jī)作坊內(nèi)布滿棉絮飛塵，極易起火燃燒，存在較大火災(zāi)安全隱患。

三、災(zāi)害判定

天氣形勢：根據(jù)嵊州市氣象臺(tái)提供的當(dāng)日氣象資料，5月8日白天嵊州處于高空槽前暖切北抬的過程中，天氣形勢不穩(wěn)定，且當(dāng)日最高氣溫達(dá)35℃以上，容易發(fā)生局地強(qiáng)對流天氣。

天氣實(shí)況：嵊州西南部自8日12時(shí)-17時(shí)有雷電活動(dòng)，有幾處雷達(dá)回波強(qiáng)度達(dá)50dBZ以上，屬強(qiáng)回波范疇，極易產(chǎn)生強(qiáng)雷電。附近里南自動(dòng)氣象站14-15時(shí)一小時(shí)降水量達(dá)16.1毫米。

從天氣資料和村民描述可以確定，該地區(qū)在8日下午15時(shí)左右發(fā)生了強(qiáng)雷暴天氣。

3.1綜合以上信息由此判定此次災(zāi)害的性質(zhì)為雷擊災(zāi)害，致害原因主要是由雷雨天氣過程造成的直擊雷和雷電感應(yīng)

（1）由于建筑物沒有安裝防直擊雷裝置，一村民家屋脊受直擊雷擊損壞。

（2）在該次雷擊過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次感應(yīng)雷效應(yīng)，侵害村民家中的生產(chǎn)設(shè)備、電器等。由于村民家中沒有防雷電波侵入、防雷電感應(yīng)措施，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備、電器內(nèi)的敏感電子元件損壞。同時(shí)，雷電感應(yīng)在織機(jī)金屬部件上產(chǎn)生電火花，引燃棉絮，從而導(dǎo)致部分織機(jī)起火。

3.2此次雷災(zāi)調(diào)查無法確定的問題

（1）村民在描述本次雷擊現(xiàn)象的證詞中，相互之間存在描述不一致的情況，并且鐵塔附近未發(fā)現(xiàn)發(fā)生直擊雷的切實(shí)物證。根據(jù)《雷電災(zāi)害調(diào)查與鑒定技術(shù)規(guī)范》DB33/T778-2010有關(guān)條文，不能確定鐵塔上方是否發(fā)生過直擊雷，也不能確定造成一村民屋脊受損的直擊雷是從鐵塔上引下來的。

（2）基于上條同樣的原因，以及雷電災(zāi)害的不可實(shí)驗(yàn)性，不能確定本次雷電災(zāi)害與兩基站之間是否存在直接因果關(guān)系。

四、雷電災(zāi)害防范措施及建議

4.1對相家?guī)X片的建議

（1）建議對建筑物采取防直擊雷措施（安裝避雷帶或避雷網(wǎng)）；電源線路改為全線套金屬管埋地布設(shè)方式，有條件的可在電源入戶端安裝電涌保護(hù)器（SPD）；埋設(shè)接地體，將織機(jī)、茶機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備做好等電位連接并與接地體相連。（2）注意及時(shí)清掃織機(jī)作坊內(nèi)的易燃灰塵，消除火災(zāi)隱患。

4.2對兩基站的建議

建議兩基站的配電線路與村內(nèi)配電線路分離并保持一定的安全距離。否則，架空電源線應(yīng)采取以下防雷電感應(yīng)及防雷電波入侵措施，以防止雷電通過配電線路入侵到村民家中。

（1）架空電源線宜改為全線埋地進(jìn)入基站；（2）電源線的鎧裝金屬外皮應(yīng)改單端接地為雙端接地；（3）在村外電源轉(zhuǎn)接處設(shè)置避雷器。

五、結(jié)論

此類由通訊鐵塔引發(fā)的事故幾乎每年都會(huì)發(fā)生，通訊鐵塔的存在對雷擊環(huán)境的改變是不爭的事實(shí)，但是附近建筑物沒有采取任何防雷措施，其本身也是很大的安全隱患，尤其是對室內(nèi)的電子、電器設(shè)備，在雷雨天氣發(fā)生時(shí)，很容易通過雷電感應(yīng)造成損壞。因此，不斷完善農(nóng)村防雷裝置是防止或減少此類災(zāi)害事件發(fā)生的重要途徑。