粮库雷灾事例和防护措施分析

摘要" 为降低雷击事故给粮库带来的影响，保障粮食安全，根据实地调查情况，结合天气实况资料和闪电定位资料，阐述了两例粮库灾害事件的雷灾鉴定过程，分析了粮库雷灾事故的原因。提出针对性的雷电防护措施，从技术和管理层面采取综合措施进行防护。技术层面包括完善直击雷防护装置，加强综合接地系统的设计与安装，安装多级浪涌保护器，安装雷电预警系统或雷电在线监测系统，以及规范线路布设；管理层面包括强化防雷意识，开展防雷安全知识科普宣传，以及强化保险赔偿。为粮库雷灾防护工作提供参考。

关键词" 粮库；雷灾；闪电定位；直击雷防护装置；浪涌保护器

中图分类号" S229+.3" " " "文献标识码" A" " " "文章编号" 1007-7731（2024）23-0106-04

DOI号" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.23.021

Analysis of grain depot thunder disaster cases and protective measures

LIANG Zhongwu" " ZHOU Guojun" " YIN Juan" " ZOU Xinlong

（Meteorological Bureau of Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture of Hunan， Jishou 416000， China）

Abstract" To reduce the impact of lightning strikes on grain depots and ensure food safety， based on field investigations， combined with weather conditions and lightning positioning data， the lightning identification process of 2 grain depot disaster events were elaborated， the causes of grain depot lightning accidents was analyzed. The targeted lightning protection measures and suggestions were proposed， and" comprehensive measures were adopted from both technical and management perspectives for protection. At the technical level， included improving direct lightning protection devices， strengthening the design and installation of comprehensive grounding systems， installing multi-level surge rotective device， installing lightning warning systems or lightning online monitoring systems， and standardizing line layout; At the management level， included strengthening awareness of lightning protection， carring out popularization and publicity of lightning safety knowledge， and enhancing insurance compensation. Provided references for lightning disaster prevention work in grain depots.

Keywords" grain depot; thunder disaster; lightning positioning; direct lightning protection device; surge protective device

粮食安全不仅需确保粮食产量安全，也需确保粮食储存安全。部分粮食储备库修建时间较早，多为砖瓦结构，其雷电防护装置有待进一步完善，其遭受雷击的可能性较大，可能给粮食储存安全带来一定不利影响。近年来，部分地区粮库遭雷灾事件偶有发生，部分仓库建筑被损坏、供电系统被烧坏，部分电子设备（如地磅传感器、地磅主机）被破坏，带来了一定的经济损失。相关学者开展了关于粮库防雷设计的分析研究，如袁周等[1]针对粮库的不同区域可能遭受的雷电侵袭，提出了相应的防雷接地措施，并结合粮库实际情况设计了防雷接地系统。白亚森等[2]根据现行规范要求，结合粮库草囤场地特点，采用架空大网格避雷网的防护方式对粮库进行直击雷防护。樊希彬等[3]从粮库防雷工程的环境评价、设计思路和施工方案等方面入手，形成了较为规范、细致且完整的粮食储备库防雷工程设计与施工方案。周国军等[4]研究认为，喀斯特地貌的地质条件一般，土壤电阻率较高，使得防雷接地系统的设计与施工存在较多难题。王耀悉等[5]研究认为，湘西地区的地形地貌、气候环境具有特殊性。因此，该地粮库的雷电防护方案设计需做特殊考虑。本文总结近年来湘西发生的2例粮库雷灾调查实例，分析雷灾事件发生过程和原因，探讨粮库雷电防护现状，并提出有针对性的雷电防护措施，为粮库的防雷安全和降低雷灾事故带来的影响提供参考。

1 粮库雷电灾害事件案例分析

1.1 数据来源

闪电数据来源于湖南省DDW1型全闪闪电定位网，天气实况资料来源于湖南省气象灾害预警服务一体化平台，雷灾信息来源于雷灾现场调查取证。利用现场调查资料（灾害发生时间和位置、受灾体雷电环境和雷电防护措施情况、目击者陈述和灾害损失情况等）、天气实况资料（降水量）和雷电监测资料（雷电发生时间、位置和强度等）进行综合分析与研判。

1.2 灾害事例基本情况

1.2.1 事例一 2022年4月，某粮库发生雷灾事件，3根仓库专用的高压电缆被损坏，部分隔离开关、电缆头和避雷器等设施被损坏（图1），造成了一定的经济损失。经实地调查，被损专用高压电缆及设施由2根电杆支撑架空敷设，高度10 m左右，此段高压电缆上空无避雷线，电杆有明敷的接地引线，电杆电缆左侧为水泥马路，右侧为大树（高于架空电缆）；另外，被损电缆附近的大树枝叶有被烧枯的现象。

1.2.2 事例二 2023年5月，某粮库发生雷灾事件，其地磅主机和粮库旁边的地磅传感器（共10个）均被损坏，造成了直接经济损失。经实地调查，灾害发生在粮食储备库中的1个仓库，其所处位置相对较高（坡上平地），较为空旷，周边为其他粮食库，缺少直击雷防护装置，供电线路为架空引入室内，周边有其他架空线路。

1.3 雷电灾害过程研判

1.3.1 事例一 针对2022年4月雷灾事件，当天的天气小雨，21日20：00至22日20：00粮库附近站点的降水量9.4 mm，适合雷电发生；闪电定位资料表明，22日6：00至8：00，该粮库附近发生过地闪放电，且闪电活动较频繁，半径5 km范围内监测到云地闪24条，如图2所示。地闪发生在粮库周边，未直接击中粮库的高压杆，且此次闪电过程以负地闪为主，雷电流强度大多集中在-60～-30 kA；出现了2次强负地闪，达150 kA，正地闪有3次，其中1次达100 kA。因此，此次雷电过程可能造成较大损失。现场实地调查发现，闪电发生时间与目击者描述大致吻合，电力设备接地阻值偏大，判定此次事故为雷灾事故，可能由感应雷造成。该粮库专用高压线路位置相对空旷，高压线路架空裸露，无架空避雷线等直击雷保护装置，且线路附近有高树，雷电直接击打在架空高压线路远端（前端）或其他设施上，在线路上产生过电压和过电流；强大雷电波传导到粮库的电杆端时，未能及时泄流入地，进而引起隔离开关、避雷器等的过流损坏。

1.3.2 事例二 针对2023年5月灾害事例，当天的天气大雨，20日8：00至21日8：00粮库附近站点的降水量23.1 mm，适合雷电发生；闪电定位资料发现，20日9：13，该粮库附近发生过地闪放电，和目击者描述时间较吻合，且闪电强度较大，为1条正地闪，强度达107.6 kA，发生地距粮库约3 km。现场实际调查发现，粮库无直击雷防护装置，电源线路为架空引入室内，室内电源配电箱内未安装浪涌保护器，地磅的接地情况未知；该储备库曾遭遇过雷击，造成了不同程度的设备损坏，判定此次灾害事件由雷电引起。20日9：00左右，粮库附近发生地闪放电，强度较大，雷电流幅值达107.6 kA，强大的雷电发生时，静电感应或电磁感应导致架空电源线路上产生较大过电压和过电流，其通过线路传导到室内，在缺少必要防护措施的情况下，雷电流未能及时泄流入地，而是传导至设备端，进而造成设备的损坏。

2 粮库雷电灾害发生原因分析

粮库雷电灾害事件是由雷电环境和承载体自身特点共同造成的。研究区春季的天气形势较为复杂，低温、冰雹、大风、雷电和暴雨等是主要气候事件，其中雷电在4—5月发生较多，较易造成气象灾害。石燕清等[6]研究指出，4—5月研究区处于汛期，受强对流天气和冷暖气流的影响，常有雷暴和雹暴天气发生，云内闪电活动强烈，伴随强地闪放电，造成损害的可能性较大。周国军等[4]研究指出，研究区地处喀斯特地貌带，地貌高低起伏，土壤电气特性变化较大，容易发生雷击。

结合上述2个雷击事例，分析粮库雷电灾害发生的具体原因，包括以下几个方面。一是粮库所处位置较空旷，通常是多个仓库成排坐落，而研究区地势起伏不平，粮库位置相对较高，且需考虑通风、日照等条件，易发生雷电灾害。二是粮库修建年代较早，设施结构有待进一步优化，且粮库屋面直击雷防护装置有待安装。三是电源架空线路较多，部分架空线路横穿整个粮库区，且部分电源线架空直接引入各粮库室内。四是仓库区的微电子设备（如地磅传感器、地磅主机等）较多，王忠勇[7]研究认为，相关设备的供电系统雷电防护装置有待进一步优化，电源系统、信号系统等应安装相应的浪涌保护器进行防护。此外，接地系统有待进一步与防雷技术规范[8-9]相符，如电源和信号系统需按照防雷分区原则安装多级浪涌保护器，用电设备和设施需做好接地处理，接地电阻值不大于4 Ω，等等。五是仓库管理人员对雷电防护的重视程度有待进一步提升，有待进一步开展防雷装置安全检测或防雷工程整改等工作。

3 粮库雷电灾害防护措施分析

为降低粮库雷电灾害带来的影响，结合事例一、二雷击事故灾害的发生过程及原因，如缺少架空避雷线等必要的直击雷防护装置，雷电未能及时泄流入地等，根据标准规范要求[8-9]，从以下几个方面做好雷电防护。

3.1 技术层面

一是完善直击雷防护装置，接闪器、引下线和接地装置等按规范要求进行设计与安装，可有效减轻雷击灾害带来的影响。二是加强综合接地系统的设计与安装，为使接地系统达到规范要求，并利于雷电流泄放，可共用接地系统，并适当配合使用降阻剂、接地离子棒等材料。三是安装多级浪涌保护器，对粮库的电源系统、信号系统安装浪涌保护器，按照防雷分区的原则在总配电处、分配电箱处和终端开关箱处安装浪涌保护器，对地磅等微电子设备进行精细保护。四是安装雷电预警系统或雷电在线监测系统，该系统具有雷电预警功能，有利于及时发现防雷装置的问题、采取防御措施；再现雷击过程，便于确认是否为雷击造成的灾害。五是规范线路布设。减少线路架空引入，线路尽量埋地引入仓库，对电杆上的线路加装避雷针或避雷线保护，且电杆设备接地电阻值需达到防雷要求。

3.2 管理层面

一是强化防雷安全意识，制定防雷安全管理专项制度，专人负责日常防雷装置的自查等安全管理工作，注意春季雷电防护，及时接收和传播雷电预警信息。二是开展防雷安全知识科普宣传，李佳媛[10]研究指出，通过开展专题讲座，普及雷电防护知识与措施；成立农业气象研究小组，有利于提高预报精细化水平及设施农业防雷科研水平。三是强化保险赔偿，联合保险公司为气象灾害事件投保，强化雷电灾害承受能力。

本文根据2例粮库灾害事故，通过现场调查和天气实况、雷电监测资料，判定2次事故均由雷击引起。分析了粮库雷灾事例发生的过程和原因，并提出针对性的雷电防护措施和建议，从技术和管理层面采取综合措施进行防护。技术层面，包括完善直击雷防护装置，加强综合接地系统的设计与安装，安装多级浪涌保护器，安装雷电预警系统或雷电在线监测系统，以及规范线路布设；管理层面，包括强化防雷意识，开展防雷安全知识科普宣传，以及强化保险赔偿。实践中，尽可能完善粮库的防雷措施，加大对人员的雷电安全防护力度，从多个方面采取措施，以保障粮库安全，降低雷电灾害损失。

参考文献

[1] 袁周，钱宏超，陶凯毅，等. 中央储备粮库宜春直属库防雷改造设计方案[J]. 吉林农业，2016（1）：120-121.

[2] 白亚森，孙海龙，高继才. 粮库草囤场地直击雷防护方法的探讨[J]. 吉林气象，2009，16（4）：36-37.

[3] 樊希彬，左晓强，石嘉方，等. 中央储备粮丹东直属库综合防雷工程设计与施工[J]. 粮油加工，2009（7）：46-49.

[4] 周国军，刘凤娇，吴志科，等. 喀斯特地貌综合防雷接地系统的设计与施工：以矮寨大桥为例[J]. 电瓷避雷器，2015（2）：133-138.

[5] 王耀悉，唐慧强，柴贾然，等. 雷电对地闪击选择性与土壤电阻率的相关性浅析：以湖南湘西自治州为例[C]//中国气象学会.天津：第32届中国气象学会年会，2015.

[6] 石燕清，姚蓉，张丹丹，等. 湘西地区高架雷暴类冰雹的基本特征与关键预报因子[J]. 气象科技，2017，45（4）：729-734.

[7] 王忠勇. 国家粮库电气设计中的安全问题探讨[J]. 电气应用，2010，29（7）：74-77.

[8] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑物防雷设计规范：GB50057—2010[S]. 北京：中国计划出版社，2011.

[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑物电子信息系统防雷技术规范：GB50343—2012[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2012.

[10] 李佳媛. 设施农业雷电灾害的影响及雷电防护装置检测分析[J]. 棉花科学，2024，46（1）：47-49.

（责任编辑：杨欢）