一起由通訊基站引發的雷災調查

【摘要】通過對通信基站及鄰近村莊雷擊事故現場進行調查、詢問、勘察、結合市氣象臺當時的氣象資料，通過理論計算和科學推斷來分析此次雷擊事故的災害性質及致害原因，并提出防范措施及建議。

【關鍵詞】通信基站直擊雷擊雷電感應雷災調查

2011年5月13日上午10時，本所接到電話稱2011年5月8日下午15時左右在嵊州里南鄉八宿屋村相家嶺片發生雷擊事故，導致該片130戶人家的織機、茶機、電視機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。當地村民懷疑近幾年該村雷擊事故明顯增多與山頂的兩個通訊基站建成有關。由于此次受害面較廣，本所立即組織有關人員趕赴現場進行調查。

一、現場勘察情況

1.1村子現場勘察情況

相家嶺片為嵊州市里南鄉八宿屋村附近的一個自然村，該村坐落于狗頭坪山半山腰（東經120°40.95’，北緯29°24.109’，海拔215m），周圍群山環繞。

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

從災害現場勘察結果來看，除一村民家屋脊一角受損、兩戶織機作坊起火外，其余均為織機、茶機、電視機等數量不等的設備及家用電器損壞。其中受損的織機多數是控制箱損壞，受損的茶機多數是溫度控制儀和電箱損壞。除火災現場外，電源、信號線路均無燒焦痕跡。據村民反映，本次受災戶數占全村總戶數的90%以上，初步統計損壞的設備有織機40臺、茶機53臺、電視機48臺，而且許多設備均是在拉下電閘或拔下插頭之后仍然受損。本次災害事件未接到人員傷亡報告。

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

根據另一目擊村民描述：在8日下午15時左右，當時在自家樓頂，突然看見一道閃光從西南方向以極快的速度過來，當反應過來時發現一房子屋脊已被打壞。同時反映溪邊一戶人家當時坐在自家院子里，突然一道閃光從外面射進來并且炸開，聲音很響。

1.2兩基站現場勘察情況

調查組對分屬移動公司和電信公司的兩通訊基站進行了實地勘察和初步檢測，兩基站位于八宿屋村相家嶺片西面的山頂上（東經120°40.73’，北緯29°24.145’，海拔290m），其中電信鐵塔高45m，移動鐵塔高35m，電信鐵塔位于移動鐵塔的西南面，兩塔相距約25m。經測量，電信基站鐵塔接地電阻為3.8Ω，移動基站鐵塔接地電阻為3.4Ω。據兩基站工作人員介紹，兩基站地網互不相連。兩基站的電源共用相家嶺片三相電網，從村里架空直接進入，信號光纜由村里架空電源附近架空進入基站。經測量，用于懸掛架空電源、信號線的架空鋼絞線接地電阻為900Ω。

二、勘察結果的分析

2.1兩基站在雷電防護方面對相家嶺片的作用

經換算，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（東經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系可參考雷電侵入圖）。兩基站對該村在雷電防護方面存在以下作用：

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

（2）但避雷針越高，其總體防雷效果并不是越好。當其相對高度增加的同時，附近區域遭受雷擊的概率也相應增加。對此，可采用國家標準《雷電防護第2部分：風險管理》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點，取村莊為零地面，則該點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

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

（3）感應過電壓引起的雷電波侵入：雷電在各種金屬管線上感應出的高電壓脈沖，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和電磁感應，它們在附近區域（一般1-2km左右范圍）的各種金屬管線中感應出幾KV到幾十KV的高電位，以波的形式沿導線傳播，通過共用電源線路侵入村內建筑物內部，這種感應高壓可以輕而易舉把用戶沒有安裝防雷裝置的電子、電器設備造成損壞。

2.2村莊防雷現狀分析

（1）村內所有建筑物均無防直擊雷措施，當雷電直接擊中建筑物時，則導致建筑物損壞。（2）村內低壓配電線路和有線電視線纜均采用架空敷設，未采取接地、屏蔽、安裝SPD等措施。當雷電感應到架空線路時，則以雷電波的形式侵入村內建筑物內部，侵害電氣設備。（3）村內織機上有較多開口環路金屬部件，當附近發生雷擊時，其電磁效應將會在環路金屬部件上感應出較大的電動勢，達到一定強度時環路金屬部件缺口處會發生空氣擊穿現象，產生電火花。而織機作坊內布滿棉絮飛塵，極易起火燃燒，存在較大火災安全隱患。

三、災害判定

天氣形勢：根據嵊州市氣象臺提供的當日氣象資料，5月8日白天嵊州處于高空槽前暖切北抬的過程中，天氣形勢不穩定，且當日最高氣溫達35℃以上，容易發生局地強對流天氣。

天氣實況：嵊州西南部自8日12時-17時有雷電活動，有幾處雷達回波強度達50dBZ以上，屬強回波范疇，極易產生強雷電。附近里南自動氣象站14-15時一小時降水量達16.1毫米。

從天氣資料和村民描述可以確定，該地區在8日下午15時左右發生了強雷暴天氣。

3.1綜合以上信息由此判定此次災害的性質為雷擊災害，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

（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生強烈的二次感應雷效應，侵害村民家中的生產設備、電器等。由于村民家中沒有防雷電波侵入、防雷電感應措施，導致生產設備、電器內的敏感電子元件損壞。同時，雷電感應在織機金屬部件上產生電火花，引燃棉絮，從而導致部分織機起火。

3.2此次雷災調查無法確定的問題

（1）村民在描述本次雷擊現象的證詞中，相互之間存在描述不一致的情況，并且鐵塔附近未發現發生直擊雷的切實物證。根據《雷電災害調查與鑒定技術規范》DB33/T778-2010有關條文，不能確定鐵塔上方是否發生過直擊雷，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，以及雷電災害的不可實驗性，不能確定本次雷電災害與兩基站之間是否存在直接因果關系。

四、雷電災害防范措施及建議

4.1對相家嶺片的建議

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

4.2對兩基站的建議

建議兩基站的配電線路與村內配電線路分離并保持一定的安全距離。否則，架空電源線應采取以下防雷電感應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入基站；（2）電源線的鎧裝金屬外皮應改單端接地為雙端接地；（3）在村外電源轉接處設置避雷器。

五、結論

此類由通訊鐵塔引發的事故幾乎每年都會發生，通訊鐵塔的存在對雷擊環境的改變是不爭的事實，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，尤其是對室內的電子、電器設備，在雷雨天氣發生時，很容易通過雷電感應造成損壞。因此，不斷完善農村防雷裝置是防止或減少此類災害事件發生的重要途徑。