崇仁县三山乡张家村雷电灾害调查分析及防护措施

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摘 要：本文在对崇仁县三山乡张家村钱颜自然村的雷电灾害实地调查基础上，对其成灾原因进行了分析，并提出相应的雷电防护措施。
关键词：雷电灾害；调查分析；防护措施
中图分类号：P4 文献标识码：A
前言
雷电的危害方式主要有3种：直击雷危害，指雷电直接击在建筑物或其物体上，它的高电压和大电流脉冲产生的热效应和机械效应会造成建筑物损毁、人畜伤亡、火灾、爆炸等。直击雷发生的概率较小，但危害极大；雷电静电感应和电磁感应危害。雷电静电感应是指雷雨云闪电时产生强大的脉冲电流使云中的电荷与地面中和，从而引起静电场的强烈变化；雷电波侵入危害，由于雷击在架空线路或金属管道上产生的冲击高电位沿线路或管道传播造成的各种损害。
1 受雷灾情况
1.1雷灾所处地理位置
钱颜自然村为崇仁县县城西北三山乡张家村N 27°50′，E 116°00′，占地面积约5km2，全村共有60多户人家，人口200多人，全村共有70余栋新建砖混房和老式砖木房。该村坐落呈长方形，东西长400m，南北宽约300m。村周边为开阔的农业水田，村中心距水田边缘约150m，在水稻田南边为高出水田约10m的小山丘，东西水稻田长约2000m。
1.2雷击情况
该村雷击史在当地相当厉害，据当地政府和村民反映，该村十几年来雷击死亡人数共5人，1998年、1999年、2000年各死亡1人，这3年遭雷击死亡的人均为在野外水稻田耕作的农民。近几年更是频繁出现并带有非常明显的突发性雷击事故，雷击农田、房屋及家用电器事故经常发生，全村村民家中的电话机、电视机、电冰箱等家用电器几乎都遭受过雷击，雷暴强度明显高于往年。2007年，一村民在水稻田耕作遭雷击身亡，2008年，一学生下午放学回家遭雷击身亡，最近的一次雷击发生在2009年11月9日14时50分，位于村南前排一村民（靠水稻田旁）在家中二楼关铝合金窗户时遭雷击身亡。村民是谈“雷”色变，村民在水稻田之间通往村庄的公路上标注“雷区注意安全”警示牌。
但距该村约1000m附近的村庄及水稻田都从未出现过雷击事故。
2 雷灾分析
2.1 雷灾成因
2.1.1气象因素
崇仁县三山乡张家村属亚热带湿润季风气候，具有四季分明，气候温和，日照充足，雨量充沛，无霜期长，严冬较短的特点。常出现大风、雷暴、冰雹等灾害性天气。在每年的春夏季的雷雨季节，位于该村西南部约500m处海拔高度为962.5m的罗山山脉对来自于西南强盛的气流抬升和加速是该地域出现特殊天气的主要原因。据该村民介绍，在春夏季下雨前，只要看到西南的罗山出现黑云时即可判断会出现下雨天气，而且雨来得快，但雨量却较附近村庄偏少。该村出现的雷击事故主要集中在自村西南至东北的一条延伸至邻近乡镇的长约10km雷击带，南北宽约2km，在该雷击带上尤以该村雷电强度和雷击概率为最大，这和罗山山脉气流抬升和加速是吻合的。据崇仁县气象局资料显示，崇仁县年平均雷暴日为62.6天，最多年份达82天，属多雷区。
2.1.2 地质因素
雷击具选择性，雷击的选择性除与地理地形有关外，还与地质结构有关。如果地面土壤电阻率分布不均匀，则在土壤电阻率交界处雷击的概率大。雷击的选择性还表现在对于河岸、山坡、金属矿藏地区和潮湿处，地下水出口处、稻田接壤处等。该村村前有浇灌农田的小渠道，渠道南为水稻田。村庄、渠道、水稻田土壤电阻率分布不均匀，雷击对其具选择性。
2.1.3 防雷装置现状
崇仁县三山乡张家村钱颜村大约有70余栋新建砖混建筑物和老式砖木建筑物，新建建筑物大部分为三层高约11m的建筑物。尽管该村屡遭雷击事故，造成人员伤亡和财产损失，但村民们并未认识到安装雷电防护装置的重要性，该村所有建筑物均未安装雷电防护装置。另外，10kV高压架空线经变压器变压后输出380V线路经电杆架空沿村敷设，家庭用电均架空入户。有线电视线缆经主干线架空入户，电视天线、水箱均架设在房屋顶端，上述架空线缆及外露电子电气设备均无雷电防护装置及接地保护措施。以上原因也是造成雷击事故的原因之一。
2.2 雷灾分析
2.2.1直击雷
直击雷引起雷击灾害是崇仁县三山乡张家村钱颜村遭受雷击最主要形式之一，直击雷雷电流大，直击雷比感应雷及雷电波侵入能量大，损害也大。该村田间耕作农民都为遭直击雷所致，同时建筑物易遭受雷击部分也易遭受直击雷危害。
2.2.2接触电压
当雷电流击中地面某物体，如建筑物、大树、电杆、金属物体等，雷电流经该物体时强大的雷电流会对触摸此物体的人员产生雷击，严重时会引起人员伤亡。2009年11月9日的一农户关铝合金窗户时遭雷击死亡，就是接触电压引起。
2.2.3 跨步电压
人体两脚之间在通过雷电流所产生的电压。当雷电流在雷击通道落雷后，雷电流从落雷中心向周边逐渐减小的方式延伸，当人体经过此处时，由于两脚落地，在两脚之间产生一电位差，此电位差易造成人员伤亡。
2.2.4 反击
当雷电击中物体时（如大树、金属物体等），这些物体带有很高的雷电流，当人员离这些物体很近（小于3m）时，物体的高电位将击穿空气向带低电位人体放电，产生的高电压易造成人员伤亡。
2.2.5 雷电感应
由于雷闪放电的强大电场和磁场的作用，在邻近导体上产生静电感应和电磁感应。该村架空线缆及家中非屏蔽电源、信号线均采取明敷且凌乱，又无防雷装置接地保护。电话、电冰箱、电视机等电气电子设备会遭雷击受损。
2.2.6 雷电波侵入
雷电袭击到远离建筑物和架空输出线路，各种金属管道或电视天线等高出建筑物的突出物上而产生的高电位，大电流的雷电冲击波，冲击波沿这些金属导体侵入建筑物，其电压高达几千伏至十几千伏，它同样会危及人身与电气电子设备的安全。
3 防护措施
3.1直击雷防护
3.1.1村内直击雷防护
该村目前有近70余栋建筑物，且分布不规则，有南北向、东西向，有新建的砖混结构和老式砖木人字瓦屋面建筑物，建筑高度也不一，如果采用整体避雷针或避雷线保护难度大，造价高。宜采取避雷带或部分避雷针保护，即在各自的建筑物上安装避雷带或避雷针进行直击雷保护。
3.1.2水田及村庄的拦截保护。
该村西南边为雷击通道，在罗山山脉向该村雷电发生经过处安装直击雷装置进行拦截。在该村和水田西南边安装若干避雷针或架空避雷线对雷电进行接闪。避雷针或架空避雷线应制作冲击接地电阻≤30Ω的接地网，接地网与避雷针或架空避雷线应与可靠的电气连通。
3.2雷电感应及雷电波侵入
该村电源线为10kV架空电线经变压器变压后又转换为架空电线，利用电线杆沿村敷设。可将电源进行改造，将架空电源线穿金属管或装电缆埋地引入（埋地长度≥15m），且应在金属管道及电缆金属外皮的始末端接地，同时应在低压架空进出线转换处安装电源避雷器并与电缆金属外皮、绝缘子铁脚、金具连在一起接地。如维持现状，应在低压架空进出线转换处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接地，但这种情况成本较高。
3.3村内等电位连接
沿全村各建筑物敷设一条接地网，接地网冲击接地电阻≤4Ω。该村屋面水箱与避雷带电气连通，避雷带引下线、安全保护接地与接地網，采用M型接地形式可靠连接。各农户电子电气设备与各自的安全保护接地网可靠连接，这样，全村就形成了一个等电位网络，在雷雨天气可有效地保护全村生命财产安全。
4结束语
长期以来，由于村民对雷电的认识匮乏，雷电防护意识淡薄，虽然该村经常发生雷击事故，但村民对此缺乏主动的防范意识，这要求我们防雷工作者必须做好防雷宣传工作。
加强对雷电事故多发村的防雷科普宣传，可印发防雷科普小册散发与科普宣传画张贴，给村民上防雷科普课等形式。
教育村民尽可能的“躲”，在发生雷灾天气较多的春夏季节，及时收看天气预报，合理安排耕作时间，雷灾发生时不要靠近各种大型金属物体和树木等，也不要在凉棚中躲雨，尽量不要在野外耕作。
建议当地政府应多方筹集资金，对该村的雷电防护装置完善到位。
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范（GB50057-1994）[S].
[2] 段和平，杨华，罗鹏.雷公坛村雷电灾害调查及成因分析[J].江西气象科技，2002（02）.