一次农村雷击事故的分析

2013-12-07徐国庆

浙江农业科学 2013年7期

徐国庆

(浙江省常山县气象局，浙江常山 324200)

2013年3月19日，常山县经历一次强雷暴天气。本次过程中，全县共发生地闪309次，平均地闪强度为50～60 kA。

常山县东案乡里村村农户李某住宅楼在此次强雷暴过程中遭受雷击。经县防雷所技术人员现场查勘，发现遭受雷击的建筑是一栋4层高小楼房，屋顶设置有高耸的金属装饰物 (本次雷击被雷击中损坏)。据李某及周围邻居描述，当晚雷雨交加，时不时听到外面很大的打雷的声音，突然听到一声巨大的响声，李某听到屋顶有东西掉落，而其邻居的房顶被坠落的金属装饰物砸了一个大洞。在雷击现场，防雷所技术人员发现，屋顶金属装饰物长约4 m，是现今农村常见的不锈钢装饰物，屋顶瓦片散落一地，阁楼的一扇铝合金窗户炸裂，玻璃碎了一地，阁楼几处开关已经炸开，屋内所有电源线路损坏，屋顶太阳能的电源电线因强大的雷电流造成绝缘层脱落。该村在本次过程有不少于6台电视机被雷击穿，其他各类设备，如电脑，水泵等也损坏了少数。

1 雷电特点

查看雷电过程的检测数据，发现本次过程有如下几个特点。

1.1 雷闪频次较高，且集中

本次过程常山县共发生地闪309次，其中东案乡共28次，占总数的9.1%。在地闪频次上，全县1 h发生地闪共291次，占总地闪次数的94.2%。

1.2 地闪强度较大，主要为负地闪

平均地闪强度为50 kA，主要集中在常山县中部宋畈、东案等地，最高地闪强度达到83 kA。本次过程中，负地闪共为295次，占总次数的95.5%(图1)。

图1 2013年3月19日常山县雷闪的分布情况

2 原因分析

2.1 击雷造成的热效应和机械效应

经对现场仔细查看，发现不锈钢装饰物在顶部有些被高温熔化的孔洞，且装饰物底部也出现开裂的状况。由此可以断定，雷电流直接从该金属装饰物传入地下，并在下传过程中产生强大的热量，但是由于金属装饰物未做任何防雷接地，强大的雷电流无法在金属装饰物底部得到释放，从而瞬间产生强大的机械效应和热效应，导致金属装饰物底部水泥和周围瓦片炸裂，同时不锈钢底部熔化、开裂，最终导致不锈钢装饰物从顶楼坠落。

此外，阁楼的窗户最高处出现局部的破损且铝合金窗口底部炸裂。这是因为雷直接击中窗户，而铝合金窗户同样未做任何防雷接地，因此在铝合金窗户与内部金属栏杆结合处产生热效应和机械效应，最终墙壁炸裂。

2.2 感应过电压

当雷电流在不锈钢底部的时候，在墙壁边上及内部的线路感应出过电压，从而产生感应电流，几千伏到几十千伏的高电位，产生极大的瞬间电流，一方面造成内部线路的损坏及开关的炸裂，以及墙壁上线路电线的绝缘层脱落;同时，未断开电源线路或信号线路的电视、电脑、电话等设备也因承受不住高电压而损坏;另一方面又对线路经过的路径放电，产生热效应和机械效应，使屋内墙壁基础线路裸露且周围成焦黑状。

3 防御措施

3.1 外部防雷

3.1.1 接闪器

接闪器是防雷装置中用于接闪雷击的部位，要求材质为金属或导电物体，形式主要有接闪杆、接闪带、接闪网等。根据《建筑物防雷设计规范》的要求，住宅顶部应沿女儿墙、屋脊、屋檐及檐角等易受雷击的部位敷设接闪杆或接闪带，接闪杆的保护范围是全部屋面及以下部位。采用接闪网带作为接闪器，则要求根据不同的建筑防雷类别组成不同规格的网格，其中3类建筑，要求网格不大于20 m×20 m或24 m×16 m，突出屋面的金属物体，如不锈栏杆等应与防雷装置保持电气连通。

目前农村建房经常设置一些金属装饰物，而这些金属装饰物是接闪器的优良材料，以其作为接闪器，既保持了美观，同时也兼具防雷接闪的功效。

3.1.2 引下线

引下线是将接闪器与接地装置连接起来的纽带，是将接闪器接到的雷电流传递到接地装置上，从而达到泄流的目的。目前，农村建房普遍采用砖混结构，因此，在建房时应在合适的位置敷设直径不小于12 mm圆钢作为引下线，引下线布设的位置需避开电源、信号等线路。

3.1.3 接地装置

接地装置的作用是将引下线传递过来的雷电流释放到大地极上。接地装置分为人工接地装置和自然接地装置，主要的区别在是否与地基一体。其中，自然接地装置是最为经济有效的方式，它充分利用了建筑物基础钢筋和基础地梁，不但节省了材料，同时也增加了接地极与大地的接触面。人工接地装置主要用于已建房屋的防雷改造中;或在自然接地极的接地电阻值无法达到标准要求时，人工接地装置用于进一步增加接地面积，从而达到降低接地电阻值的目的。目前人工接地装置的材料主要是40 mm×4 mm的扁钢与50 mm×50 mm×5 mm的角钢。