漢中市南鄭縣雷電災害原因的分析

王小霞，王小永，王百朋，孫麗娜(.漢中市氣象局，陜西漢中 7000；.陜西省防雷中心，西安 7004；.山東省泰安市氣象局，山東泰安 7000)

漢中市南鄭縣雷電災害原因的分析

王小霞1，王小永1，王百朋2，孫麗娜3
(1.漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.陜西省防雷中心，西安 710014；3.山東省泰安市氣象局，山東泰安 271000)

2013年5月28日陜西省漢中市南鄭縣發生雷電災害，28日8時至12時，南鄭縣境內共發生閃電166次。在此次雷電過程中，該縣黃官鎮店子村養殖戶的監控電源損壞。店子村養殖戶位于漢中市南鄭縣黃官鎮店子村一山谷中，周圍四面環山，山谷中溪水順養殖場自然流淌。養殖場依山谷落差修建5個蓄水池，池子下方修建一簡易土胚房，供工人工作生活用。房子上方有兩根架空電線引入室內，220 V交流電供生活照明、監控設備等使用。通過對事故現場調查發現，雖然閃電沒有直接擊中架空線路與簡易土胚房，但養殖場的監控系統損壞。調閱陜西省閃電監測網資料發現，28日8時至12時在養殖場周圍5 km范圍內有11次閃電，其雷電流強度為25.9～65.5 kA。通過計算雷擊電磁場強度和環路中感應電壓來分析這次雷電災害的原因。

1 磁場強度的衰減

養殖場建筑物無屏蔽措施，雷擊電磁場在空間中的磁場強度按公式(1)計算

H0=i0/(2·π·Sa)

(1)

式中，H0為無屏蔽時產生的無衰減磁場強度(A/m)；i0為最大雷電流(A)；Sa為雷擊點與屏蔽空間之間的平均距離(m)。

1971年美國研究報告(AD-722675)指出：當雷電活動發生且磁感應強度達到0.07 GS時，電子設備就可能發生誤動作，當雷電活動發生且磁感應強度達到2.4 GS時，就可能發生電子設備的損壞。利用陜西省閃電監測網資料，結合雷擊電磁場強度計算公式對養殖場附近5 km范圍內的11次閃電分別計算不同距離范圍內的磁場強度，得出在1 km范圍內，當天發生的所有閃電的磁感應強度都可能達到2.4 GS，3 km范圍內電流幅值超過45 kA的閃電，其磁感應強度可達到2.4 GS，4 km范圍內雷電流超過61 kA的閃電，其磁感應強度達到2.4 GS。因此，通過計算可知，當日養殖場附近出現的多個閃電都可能造成電子設備損壞。

2 環路中感應電壓

環路中感應電壓按公式(2)計算

Uoc/max=μo·b·l·H1/max/T1

(2)

Uoc/max為環路開路最大感應電壓(V)；μo為真空的磁導系數，其值等于4π×10-7(V·s)/(A·m)；b為環路的寬(m)；l為環路的長(m)；H1/max為LPZ1區內最大的磁場強度(A/m)；T1為雷電流的波頭時間(s)。

根據現場勘驗情況，取H1/max為2.4 GS，由于架空線路長度超過1 000 m，架空線路寬度0.3 m，取環路的長度l最小為1 000 m，環路的寬b為0.3 m，雷電流以負閃為主，取雷電流的波頭時間T1為1 μs，計算得出環路感應電壓Uoc/max達到904 V。由于監控設備傳輸和控制工作電壓為24 V直流，最大耐壓為100 V；監控系統工作電壓220 V，耐壓為1 200 V，故閃電造成的環路中的感應電壓完全可以擊壞監控設備。當日09：10，養殖場4 000 m附近有強度為-61.2 kA的閃電發生，該閃電對架空線路作用，瞬間在架空線路上產生閃電電涌沿線路侵入屋內，損壞監控電源。

3 結語

這次雷電災害主要是由于閃電電涌沿線路侵入造成的，為了避免類似事故的發生，應做好防雷措施：針對電源與監控系統方面，在養殖場或距建筑物100 m范圍內，應有埋地處理或者采取防雷電波侵入的保護措施；做好接地及等電位

連接。選擇農村空曠地方作為養殖場地時，選址應遠離雷電高發區域，這樣能夠降低防雷的難度及成本，同時也在很大程度上減輕雷電災害的威脅，避免雷擊事故發生。

[1] GB 50057-2010 建筑物防雷設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[2] GB 50343-2012 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，2012.

[3] Hill R D.Note on vulnerability of computers to lightning[R].Washington，AD0722675，1971.

王小霞，王小永，王百朋，等.漢中市南鄭縣雷電災害原因的分析[J].陜西氣象，2014(2)：40-41.

1006-4354(2014)02-0040-02

2013-10-17

王小霞(1963—)，女，陜西漢中市人，漢族，工程師，從事防雷安全管理。

B