典型农村中小学校舍雷击事故调查与雷电防护措施

龚苏闽 黄清玉

龙海市气象局，福建龙海 363100

典型农村中小学校舍雷击事故调查与雷电防护措施

龚苏闽 黄清玉

龙海市气象局，福建龙海 363100

本文结合当日气象情况、雷达回波实况及雷击现场勘察情况综合分析，分析事故的原因并对农村中小学校舍防雷现状提出相应的防范措施。

雷击事故；调查；中小学；防护措施

2008年09月06 日下午5时左右，福建省龙海市西部地区出现一次强对流天气过程，程溪镇上空连续出现强闪电和雷鸣，与此同时，程溪某村居民区架空进入房屋的电线、电话线、开关等设备击毁严重，某中学教学楼屋角被劈裂，混凝土碎块崩裂坠落，所幸当天为周末学生大都离校返家未造成人员伤亡。计算机网络教室主机、路由器设备等不同程度受损。

1、现场勘察情况

漳州市位于北纬23.6度～25度之间，属于亚热带季风性湿润气候，四季分明、雨量集中。地形复杂（有山地、丘陵又有平原）对流旺盛，频繁产生较为强烈的局部对流天气，经常出现雷暴、短时雷雨大风等天气。据资料统计，漳州市年平均雷暴日达60.5d/a，属于强雷区。程溪镇某中学位于漳州的中部山区，周边环境较为复杂（路畔有溪流、农田、山包、树木等）雷击活动比较强。所处地方地质均匀，表层为砂石，其余为黏土土壤，且土壤含水量高，其土壤电阻率平均为773Ω·m。据当时住校老师所述“6日下午5点左右，电闪过后忽听数声雷鸣，教学楼上方出现一火球，接着混凝土块飞裂，发出沉重的落地声，架空线路噼啪噼啪的像着火似地，火花四溅”。现场勘察：教学楼设有高出屋面的水塔、铁扶梯等金属构件，教学楼屋角凸现的钢筋周围尚留有三个簸箕装的混凝土碎块，从户外引入室内的照明线路被击毁，电气开关及电表受不同程度的损坏。

2、雷击分析

2.1 雷达回波资料分析及天气形势分析

从2008年9月6日的雷达观测分析，16时开始有一强辐合带，从龙海市的中部自西向东移动，17时雷达回波显示在程溪镇某村上方有一块强达50dbz的强回波存在，易造成雷击。

从雷击当天8时的天气图分析，高空500hPa东经117°～118°，北纬23.6°～25°之间，有一南支槽快速东移，低层850hPa有一切变，龙海市处于槽前西南急流中，切变线南侧。随着高空槽东移、切变线南压，高空的大量水汽和不稳定能量在龙海市上空积聚，是造成此次雷暴过程的主因。

2.2 地形地势情况分析

某中学靠山而建，不远处即为农田、河畔，教学楼处山坡迎风面，又是土壤电阻率变化较大的地区，属于易受雷击地区。当强对流天气来临，潮湿水汽在山坡上空积聚，造成局部电阻率较小。而雷暴云对地接闪放电时，在雷电先导的放电过程中，先导雷电流总是沿着电阻率较小的路径流通，导向地面。相对周围地势较高的教学楼，也就成为雷电比较“青睐”的地方。

2.3 外部防雷情况分析

某中学教学楼虽为钢筋混凝土框架结构建筑，楼顶四周原设计明设避雷带，为节省经费，后经施工单位申请，建设单位、监理单位及设计单位同意，改为暗敷避雷带，（经现场勘测）非上人屋面挡水墙内未见有2根压顶钢筋周圈敷设焊通。教学楼屋顶上装设的铁扶梯、金属水塔等金属构件，无进行均压处理。由于具有良好的导电和对电磁场感应灵敏的性能，也成为高处的“引雷高手”。

2.4 内部防雷情况分析

某中学电源线、信号线的线路裸露在外，可见非规范乱接线路，加之配电走线紊乱，架空引入电源及计算机设备的使用，且部分线路老化。一旦遇雷，高电压的电流会沿着线路涌向室内电表及开关处，且电源及光缆线无采取任何预防雷电感应措施，在雷电放电时，附近导体感应出强大的过电压，轻则造成计算机中断和通信设备接口损害，造成信息丢失或无法传输，重则导致建筑物起火、人员伤亡。

3、农村中小学校舍防雷建议

通过校舍安全排查，农村中小学校普遍存在的问题有：1）多数学校领导对防雷存在侥幸心理，防雷意识淡薄；2）建筑物多为砖混结构老式建筑，有的几乎没有任何防雷装置，雷击虽是小概率事件，但对于四周环境较开阔、地势较高的雷击伤亡高发区的农村学校而言，一旦发生雷击后果不堪设想； 3）依法必须安装防雷装置的新建、改扩建建（构）筑物，有存在未经防雷设计审核便进行施工、未经竣工验收就投入使用的问题，以致防雷工作难以规范；

3.1 防御直击雷建议

直接雷击主要对建筑物及较大金属物体造成影响。暗敷避雷带存在因直接雷击发生混凝土碎块坠落，导致人员伤亡等安全隐患。学校要做好直击雷防护措施，框架结构建筑利用自然结构安装防雷装置。在屋面沿易受雷击部位明设避雷带（针），引下线利用结构柱内对角两主筋通长焊接，上与避雷带、下与接地装置焊通，接地装置利用基础底板钢筋、桩内钢筋互相焊通成网作接地体。屋面上的金属物体应与屋面防雷装置就近连接。砖混结构建筑，都必须进行接地处理。将各层钢筋用-40*4mm镀锌扁钢或10以上镀锌圆钢将楼板中主钢筋焊接在一起，连接层层楼板主钢筋，缺一不可，然后将此扁钢或圆钢沿校舍墙角引下，接在接地装置上。[1]

突出屋面的金属物体（如金属水塔、金属扶梯、电视天线等），应采用大于8mm的圆钢或40*4扁钢就近与防雷装置相连，确保金属构件的等电位。

3.2 防雷电感应建议

架空入户的线缆在雷电活动下极易产生感应过电压。雷电感应对内部设备及线路影响较大。故要做好防雷电感应，应对电缆进出线端做防雷接地，接地电阻不大于30欧姆。电源总配电处应装设适配的电涌保护器并做好接地，接地电阻值不大于4欧姆。[2]

4、结论

4.1 目前农村中小学建筑大多数未装设防雷设施，成为现实的校舍及人员安全隐患。

4.2 严把图纸审核关，合理装设防雷装置，可将农村中小学校舍的雷击损失降到最低。

4.3 农村中小学防雷知识匮乏、防雷意识淡薄，缺少相应的防雷装置，易受雷灾。应由教育局主办、气象局协办举行防雷安全知识专题讲座，开展防雷知识宣传、雷电预警信息传递，提高中小学校领导对防雷的认识，增强防雷意识，是当前农村中小学校舍减少雷击伤亡事故、加强防雷工作的重点。

[1]梅卫群，江燕如.建筑物防雷工程与设计.北京：气象出版社.2004

[2]林维勇.建筑物防雷设计规范.北京：机械工业部.2001

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.093