石林风景区防雷设计方案浅析

卢敏

摘要：利用石林风景区的雷击和闪电气候资料，对石林风景区可能存在的雷电安全隐患进行了详细分析，通过雷电风险评估，指出石林风景区的雷暴较为频繁，雷击分布相对集中。结合石林风景区实际情况，提出了通过建立石林风景区雷电监测预警系统和综合雷电灾害防护体系等技术路线，为景区雷电灾害的防御提供有效的参考。

关键词：石林风景区雷击风险评估防雷设计方案

中图分类号：TD43 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0221-01

石林，地处滇东高原腹地，位于石林彝族自治县境内，距省会昆明市70余公里，其保护区为350km2。石林所在区域处于空旷的位置，景区内各种形态各异、千姿百态的石峰密布成林，石峰本身尖锐、突兀的形态结构使得该区域在强对流天气的作用下，引起空中电场畸变、大气环流突变，容易诱发雷电；同时，雷雨形成过程中，供游人行走的道路狭窄，若雷击对周围人员放电，石峰不存在自然的雷电流泄放渠道；发生雷击时，巨大的能量会转化为破坏力的方式击中石峰或其附近区域，从而导致景区雷击事故发生。因此，建立石林风景名胜区雷电灾害综合防御体系是避免雷电灾害的关键所在。

1风景区雷电风险评估分析

1.1 雷电及雷暴分布

云南省地处西南边陲，是典型的低纬度高原地区，地形地貌高山峡谷相间，地形波涛起伏，局地气候背景复杂，局地强对流天气受太阳辐射和地形抬升作用明显。加上同时受到印度、东南亚两支季风的共同作用，有着鲜明的强雷暴天气特点，是全国的重雷区之一，年平均雷暴日数在22～138天之间，年平均雷暴初终日数267天。全省平均雷暴分布南多北少。

通过对2010年石林风景区的闪电数据进行分析，可以看出，风景区所在区域的雷电流幅值在-20kA～-40kA的范围内，局部区域的雷电流幅值在-60kA～-80kA的范围，一些区域有少数的雷电流幅值超过了-100kA，说明石林风景区的雷暴较为频繁，雷击强度较大，雷击分布相对集中，属于容易遭受雷击的地区，可能造成雷灾的隐患较大。

石林风景区所在区域属大陆性亚热带气候，具有明显的季风气候特征。5～10月为雨季，多雷暴。根据雷暴观测资料显示，石林县年平均雷暴日为69.78天，最高年份可达109天，最少的年份也有33天。雷暴的主要集中在5～9月，6～8月为每年雷暴高发月，最高可达22天。

1.2 石林风景区雷击风险分析

石林风景区地处雷灾高发区，雷暴日平均值为69.78天。景区范围宽、面积大、遍布形态各异的奇柱异石、石峰石柱，有的如利剑刺空、有的如古塔群立、有的如灵芝菌集、有的如高墙壁立，区域内岩石嶙峋，奇峰林立，极易产生尖端放电效应，加之石峰、石牙形态尖锐、所处地势较高，景区位置空旷开阔，在强对流天气的作用下，易引起空中电场畸变、大气环流突变，从而诱发雷电。

主要表现为以下几点。

（1）处于此区域的游客遭受直击雷的风险较大。

（2）由于石峰固有的物理属性，其电阻率高达4000～5000Ω·m使得雷电能量泄放受阻，雷击可能造成石体爆裂、石块崩落飞溅而砸伤游客。

（3）雷击易产生跨步电压、接触电压，可能导致游客的生命安全和财产安全受到威胁。

2防雷系统设计方案

防雷是一项系统工程，必须依据综合治理、整体防范、多重保护、层层设防的治理方针，针对雷电的入侵途径，采取引、泄、堵、疏、防、避的防雷措施，任何一个环节的疏漏都有可能造成严重的安全隐患[1～3]。结合石林风景区实际情况，研究建立石林風景区雷电监测预警系统，为景区雷电灾害的防御决策提供预警信息、传递紧急避险指令。

2.1 雷电预警系统设计

（1）室外探测器安装在监控室外平地或屋顶。屋面安装可安装在外墙，采用U型卡固定。支杆良好接地。

（2）主控制器安装在探测器底部高屏蔽度的不锈钢圆筒中，室外探测器和屏蔽圆筒安装在立杆上。室内交流电源穿过塑料穿管通向探测器总成。室内部分根据室内条件布线，走线架或单独穿管走线。

（3）室内与探测器通过计算机连接，配置安装1台专用计算机，以便存储数据，设置参数等用途。

2.2 雷电预警系统接线

系统设计成由一个室外电场探头+处理主机、1台监控PC组成、报警装置组成。室外电场探头直接探测户外的大气电场值，并将此电场值转换成数字信号，记录在数据卡上，三级报警信号、雷电防护控制开关信号（控制升降避雷针）、电场探测信号通过RS485总线送到控制室PC机进行监控，PC上安装专门的监控软件实现友好的人机界面。室外处理主机集成有电子开关，每组开关均有常开和常闭触点，可外接警报装置如警灯、警铃，或控制开关如接触器、断路器等。

2.3 综合雷电灾害防护体系

从石林风景名胜区的防雷保护现状看，有必要综合考虑石林景区的地理气候条件、风景区的自然环境、地质地貌、防护装置与自然景观的美观协调性等因素，对景区内的雷电防护关键技术进行深入的研究，才能切实、有效地搞好景区的雷电防护[4～6]。

对石林风景名胜区雷电灾害防护体系的建设包括直击雷的防护、雷电感应防护设施的建设，紧急避险设施和警示标识的设计，主要表现以下几个方面。

（1）直击雷防护措施。

主要是对建筑物和建筑物周围空旷的场地安装固定式独立避雷针进行直击雷保护。

（2）雷电感应防护措施。

主要方法是采用等电位、均压、屏蔽、接地、分流等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。

（3）监控系统防雷措施。

监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。进入监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。

（4）接地措施。

根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）要求，接地体的埋设深度其顶部不小于0.5m，接地体埋设位置距建筑物不宜小于1.5m。接地体的连接采用焊接，焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度等。

3结语

文章对石林风景区可能存在的雷电安全隐患进行了详细分析，并对雷电风险进行了评估，提出结合石林风景区实际情况，研究建立石林风景区雷电监测预警系统，为景区雷电灾害的防御决策提供预警信息、传递紧急避险指令。

参考文献

[1] GB50057-1994（2000年版）建筑物防雷设计规范[S].

[2] GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].

[3] 杨仲江.防雷工程检测与验收[M].北京：气象出版社，2005.

[4] 中国气象局.建筑物防雷检测技术规范（GB/T21431-2008）[S].北京：中国标准出版社，2008.

[5] 《微波站防雷与接地设计规范》（YD2011—93[S].

[6] 《电子设备雷击保护导则（选）》（GB7450—87）[S].