雷电灾害与雷灾鉴定方法

林道煜，刘兰芳

广东省鹤山市气象局，广东鹤山 529700

0 引言

鹤山市位于广东省南部珠江三角洲腹地，年平均雷暴日数82天，属我国雷暴高发区。随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，各类现代化电器设备走进千家万户，电子设备及通信网络也遍及每个角落。在鹤山市这种雷电多发区，群众防雷意识相对较高，但大多数人还停留在传统的直击雷防护观念上，普遍认为只要在建筑物顶部安装避雷针（带、网）就安全无忧，却忽视了雷电感应、电磁脉冲等带来的危害。据调查统计，当前的雷电灾害80%以上是受雷电感应影响造成的，常危及建筑物内的电器（电子）设备及线缆线路，使设备损坏或破坏信号系统，甚至带来整个系统的瘫痪，因此，做好雷电灾害调查并多方面进行雷灾鉴定分析对提高防雷技术能力具有重要作用。本文以2006年6月25日鹤山市一所民居遭受雷击事件为例，通过雷击现场的勘察和分析，对雷电灾害原因进行鉴定分析，并提出针对性防范措施，为今后防灾减灾工作提供参考。

1 雷电灾害损失情况

接到鹤山市西江岸边建筑物遭受雷击事故报告后，鹤山市防雷办公室立即派出技术人员赶赴现场进行实地勘察和事故调查鉴定分析。通过对现场的勘察，确认此次雷击灾害事故主要是造成了建筑物内电器的损坏，未出现人员伤亡，造成损坏的有室内的空调、电脑、电视和照明线路等，经济损失严重。

2 现场勘察情况

该建筑物位于西江岸边，属水陆交界地带，建筑物占地面积约120m3，高3层，约为10m，平面屋顶，周围无任何高大建筑物遮挡。此类建筑物应属第三类防雷建筑物，且建筑物已安装直击雷防护装置，屋顶装设有一支高为8m的避雷针，但其防护范围内完全未安装避雷带；有一根明装的引下线沿建筑物后半环敷设；接地体为人工接地体，其中水平接地体总长约为38.5m，每隔5m有垂直接地体，通过检测换算出冲击接地电阻为9.5Ω。室内电器、网络等无防感应雷设施，电源线路未作防电涌设施。经现场勘察，建筑物遭受雷击，其中楼顶距避雷针底座10mm处被击穿。

3 雷电灾害原因鉴定分析

根据6月25日气象观测站观测资料、现场勘察情况和设备受损等，分析鉴定得出以下几点意见：

据鹤山市气象观测站天气观测资料记录，6月25日鹤山市西江一带出现雷雨大风天气并伴有强降雨过程。在该地段发生雷电现象时，此座建筑物附近出现落雷现象。

建筑物为周围置高点，其顶部被雷电击穿，经分析初步原因之一为雷电直接击中屋顶的避雷针，整个建筑物只安装了一根引下线，而且接地体未形成环状或网状保护，致使雷电流通过接地体向大地泄散缓慢，于是在建筑物顶部避雷针底座的高度处产生感应高电位，后将避雷针附近的屋顶击穿。如果产生的雷电流幅值为50KA，波头时间10μs，单位长度电感为1.0μH/m，测量的屋顶高度为10m、接地电阻9.5Ω，代入公式即可以计算得出避雷针底座屋顶处感应产生的高电位达525kV，如此高的感应电压和强电流将屋顶击穿的可能性很大。其次，基于雷闪数据模型的滚球法计算出，在雷电流小于15.8kA时，雷闪会击穿接闪器的保护而直接损坏建筑物。假设此次出现雷电灾害时雷电流值正好小于15.8kA，那么就会发生直击雷直接击坏屋顶，由于正是较小的雷电流才会发生这种现象，但雷电流较小时，直接击穿建筑物顶面的可能性却很小，所以这种原因还需要进一步推敲，而第一种分析原因更接近事实。

此次雷电灾害受损电器设备均为敏感的弱电子设备，雷击发生后，直击雷在泄入大地时产生了较高电位，架空的电源线缆和信号线缆等进入室内的管线产生雷电电磁感应作用，电力线路等感应了强大的过电压，雷电波沿线路侵入室内，使附近的金属物体产生较高的电位，带线圈的敏感电子元器件在雷电电磁感应的作用下，产生的雷电过电压和过电流值远远超出这些室内电子设备的耐压值和标称电流值，造成电器设备的击穿和损坏。

民居建筑物通常在防雷设计中只考虑防直击雷设施，主要保护建筑物不受损害和室内人员免遭雷击，而对电源电压和室内基本电器设备基本未作防护装置，更未顾及弱电电子信息系统设备的安全。一般在民用房建筑设计时对室内电器（电子）设备种类和具体安装位置尚不明确，所以就忽略了针对这些设备进行的防雷装置的设计，只能在居民入住后根据需要再另行设计。随着经济的发展，大量的家电和网络走进居民家庭，而电子设备防雷装置安装率却很低。由此鉴定分析，居民在使用这些电器、电子设备时并没有依照《建筑物电子信息系统防雷设计规范GB50343-2004》要求做好电子设备的多级防护措施，这也是导致这次雷击灾害发生的主要原因。对于敏感的弱电子设备，必须设计多级防雷击电磁脉冲保护措施，其中对电视、空调、电脑等电源要加装专用的避雷器加以保护。

建筑物防雷工程必须经过验收合格后方能投入使用，有关防雷法规规定，防雷设施达不到验收合格的，不得投入使用，其目的在于通过验收检测和定期复检，判断防雷设施质量并及时发现可能隐藏的雷击隐患。这所民居建筑物在防直击雷设施中引下线设置的不合格也是导致雷电灾害的原因之一。

4 雷电灾害防范措施

在建筑物顶部加增避雷带防护，与原有避雷针可靠连接，完善避雷针、带相结合的接闪器装置。在建筑物边角处增设引下线，并对建筑物接地电阻值偏大进行技术处理，与其他设备接地连接，电阻值达到规范要求。

进一步完善电源、信号线路防感应雷措施，对电缆进出线的进出端金属外皮、钢管等可靠接地，做好等电位连接；对进出室内的信号线根据线路的工作频率和电压、传输速率及带宽、接口形式、特性阻抗等因素，在信号设备前段设计安装对应的信号避雷保护器，防范雷电波的侵入。

出现雷雨大风天气时，居民应尽快进入室内躲避，及时拔掉电器电源、网络线等，关好门窗，防止球形雷侵入，切勿在田面或空旷地、大树下逗留。

[1]GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]肖稳安，张小青茹.雷电与防护技术基础[M].北京：气象出版社，2006，4.

[3]杨辉平，陈燕.一所水乡民居的雷击事故分析[J].科技资讯，2007，34.