幾例感應雷的雷擊事例判斷與分析

摘? 要：我們在雷擊災害調查中發(fā)現(xiàn)感應雷的雷擊災害事例遠多于直擊雷。本文通過幾例感應雷的雷擊災害事例分析，揭示了感應雷的雷擊破壞路徑及物理原因。

關健詞：感應雷;事例分析;破壞路徑;物理原因

中圖分類號：TM862? ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

1 幾例感應雷的雷擊災害事例

（1）邵陽市交警支隊車管所檢測區(qū)（111 ？29′51″E，27°14′39″）位于邵陽市雙清區(qū)寶慶東路，地形為小山崗，西北側有高層建筑。2017年7月12日，車管所檢測區(qū)電源和信號線路受到感應雷的雷擊破壞，結果如下：

1）查驗受理大廳一臺電腦主板、鼠標損壞。

2）機動車智能查驗區(qū)車輛外廓尺寸檢測儀主機損壞。

3）機動車檢測中心工控機主板和CPU損壞，一個電源避雷器指示燈亮黃燈報警;高清攝像頭擊壞5個，交換機被打壞5個，損失約5萬元。

4）地磅傳感器被打壞4個，損失約4萬元。

5）值班室監(jiān)控系統(tǒng)畫面損壞14塊。

（2）邵陽市電視發(fā)射臺地處E111°29′51″，N27°13′59″，發(fā)射臺內建構筑物有120 米高的發(fā)射鐵塔、配電房、發(fā)射機房、監(jiān)控室、舊辦公樓和鐵塔公司基站。發(fā)射鐵塔與配電房、發(fā)射機房、監(jiān)控室緊臨，在發(fā)射鐵塔防直擊雷保護范圍內;舊辦公樓和鐵塔公司基站樓聯(lián)在一起，距發(fā)射鐵塔較遠，約400米。臺財務室設在舊辦公樓內。2018年6月19日傍晚，一次雷暴天氣過程致使該臺發(fā)射鐵塔受到直擊雷擊，電源和控制線路受到感應雷的雷擊破壞。此次雷電災害給該臺造成了很大的損失，受損情況如下：

1）監(jiān)控系統(tǒng)損壞（包含四臺液晶電視機）;

2）信號監(jiān)視系統(tǒng)損壞;

3）機房三臺空調損壞;

4）發(fā)射機激勵器損壞兩臺;

5）財務室三臺電腦損壞;

6）舊辦公樓內電器開關及照明燈具損壞若干。

（3）2018年3月22日，在邵東水東江因移動基站供電線路與山下居民用電線路共一組變壓器，鐵塔接閃直擊雷后在居民用電線路感應了雷電流，致使多戶村民家中電視機及照明燈具損壞。

（4）2018年5月26日，洞口縣新華賓館前一住宅樓因網(wǎng)絡線路感應雷擊，引發(fā)室內窗簾著火，將室內家具全部燒毀。

2 感應雷的危害成因分析

2.1 電阻耦合（地反擊）

如圖1，兩個建筑A、B相隔一定的距離，之間有服務設施（電源、信號、網(wǎng)絡等線路）連接，而A、B各自獨立接地。當A建筑物上的避雷針接閃后，雷電流經(jīng)引下線流入A處的接地裝置，由于接地電阻的存在，A的地電位會大幅抬升。假如雷電流20kA，接地電阻1Ω，那么A處的地電位瞬間將達到20kV，而此時遠端B處的地電位為0（通常認為20m以外的地電位為0，但實際情況和土壤電阻率以及雷電流大小有關）。這時A、B之間的瞬時地電位差達到20kV。而A、B之間的服務設施連接在如

此高的電位差情況下就可能受到損壞。

2018年6月19日08時-6月20日08時，從雷達回波圖上可以看到，邵陽電視發(fā)射臺處于強雷暴帶的邊緣。從湖南省雷電監(jiān)測系統(tǒng)查詢，2018年6月19日08時-6月20日08時邵陽電視發(fā)射臺1公里范圍內閃電記錄，發(fā)現(xiàn)共有三條閃電記錄：分別出現(xiàn)在6月19日20時58分，閃電強度為-29.8KA; 6月20日4時02分，閃電強度為-48.0KA; 6月20日5時44分，閃電強度為-33.5KA。 在這次雷擊損壞設備事例中，發(fā)射鐵塔作為接閃器對發(fā)射站房進行防直擊雷保護，接地電阻經(jīng)測試達9.5歐姆。舊辦公樓和鐵塔公司基站樓接地電阻達31.6歐姆，未共地網(wǎng)，但舊辦公樓和鐵塔公司基站樓與發(fā)射站房之間有電源線路和信號線路相連，電阻耦合（地反擊）致使舊辦公樓內財務室三臺電腦損壞和樓內電器開關及照明燈具損壞。并對架空的監(jiān)控系統(tǒng)線路感應雷電致使監(jiān)控系統(tǒng)損壞。

2018年3月22日，邵東水東江移動基站接閃了一次直擊雷，閃電強度為-68.0KA，因基站供電線路與山下居民用電線路共一組變壓器，鐵塔接地電阻遠小于居民用電電桿接地電阻而在居民用電線路感應了雷電流，致使多戶村民家中電視機及照明燈具損壞。

2.2? 電感耦合（電磁耦合）

電感性耦合又稱電磁耦合或電磁感應，它是由于磁場的作用而產生的，產生這種耦合的原因是電路間存在著互感。

如圖2，雷電流峰值通常為幾十kA，而其達到峰值的時間為μs（10-6s）級，也就是說雷電流的變化率di/dt達到了109數(shù)量級。引下線由于自感的存在，會感應出強大的電磁脈沖，以反抗電流的快速變化。電磁脈沖不依賴導線就可以在空間進行傳播，當電磁脈沖通過各種電源、信號回路時，就會感應出電涌。感應電勢的大小取決于磁通量的變化率E=dФ/dt。而磁通量Ф = B*S*sinθ，B為磁場強度，S為環(huán)路面積，θ為磁場與環(huán)路平面夾角。離干擾源（雷電流泄放通道）越近，磁場強度越大，感應雷電流就越大，環(huán)路面積越大，感應雷電流就越大，平行布線時，磁場方向與環(huán)路是垂直的，θ=90°，感應雷電流最大。

在2017年7月12日邵陽市交警支隊車管所檢測區(qū)受到的雷擊破壞中，這次雷電天氣過程持續(xù)時間長，強度較強，是一次負地閃雷暴，最大雷電流達74.8KA. 邵陽市交警支隊車管所檢測區(qū)地處一個小山崗上，周圍2公里范圍發(fā)生閃電6條，查驗受理大廳和機動車智能檢測區(qū)西北方有高層建筑，我們認為受到直擊雷擊可能性較大，機動車檢測中心、地磅系統(tǒng)電源線路，值班室監(jiān)控系統(tǒng)和檢測中心信號線路因電感耦合（電磁耦合）產生了雷擊電涌。電源線路上因電源SPD距保護設備過長（大于10米），經(jīng)過電涌保護器保護后的沖擊電壓大于設備的耐沖擊電壓而使查驗受理大廳一臺電腦主板、鼠標損壞，機動車智能查驗區(qū)車輛外廓尺寸檢測儀主機損壞。監(jiān)控系統(tǒng)畫面損壞14塊，高清攝像頭擊壞5個，交換機被打壞5個為信號線路有閃電電涌侵入造成。

2.3 電容耦合

電容性耦合又稱靜電耦合或靜電感應，它是由電路間電場的相互作用而產生的，產生這種耦合的原因是電路間存在著分布電容，如天空中的云朵對對地面（或地面上的物體）、高壓線與地面、導線之間等。我們知道，兩個平板，隔開一定的距離，就構成了一個電容。為了減小電容耦合，我們需要減小信號回路和干擾源之間的分布電容C。電容大小與電極板正對面積S成正比，與極板之間的距離d成反比。為了減小C，可以減小極板正對面積S（改為垂直布線），并增大極板間的距離d（信號線路遠離干擾源）。

2018年5月26日，洞口縣新華賓館前一住宅樓的網(wǎng)絡線路與高壓線路平行布線距離過長在雷雨天氣因電容耦合感應了雷電，引發(fā)室內窗簾著火，將室內家具全部燒毀。

3 結語

通過這幾例感應雷擊事例粗淺分析，我們認為感應雷的成災途徑具有多樣性，成災原因復雜。加強感應雷的研究和防護意義重大。

收稿日期：2019-11-17

作者簡介：羅龍友（1965—），男，湖南邵陽人，本科，高級工程師，研究方向：雷電防護。

Judgment and Analysis of Several Cases of Induced Lightning Strike

LUO Long-you

（Shaoyang Meteorological Bureau， Hunan Province，Shaoyang Hunan? 422000）

Abstract：In the investigation of lightning disaster， it is found that there are more cases of induced lightning than direct lightning.Through the analysis of several cases of lightning disaster caused by induced lightning， this paper reveals the destruction path and physical reasons of induced lightning.

Key words：induction lightning;case analysis;destruction path;physical reasons