王小霞，王小永，王百朋，孫麗娜(.漢中市氣象局，陜西漢中 7000；.陜西省防雷中心，西安 7004；.山東省泰安市氣象局，山東泰安 7000)

漢中市南鄭縣雷電災害原因的分析

王小霞1，王小永1，王百朋2，孫麗娜3
(1.漢中市氣象局，陜西漢中 723000；2.陜西省防雷中心，西安 710014；3.山東省泰安市氣象局，山東泰安 271000)

2013年5月28日陜西省漢中市南鄭縣發(fā)生雷電災害，28日8時至12時，南鄭縣境內共發(fā)生閃電166次。在此次雷電過程中，該縣黃官鎮(zhèn)店子村養(yǎng)殖戶的監(jiān)控電源損壞。店子村養(yǎng)殖戶位于漢中市南鄭縣黃官鎮(zhèn)店子村一山谷中，周圍四面環(huán)山，山谷中溪水順養(yǎng)殖場自然流淌。養(yǎng)殖場依山谷落差修建5個蓄水池，池子下方修建一簡易土胚房，供工人工作生活用。房子上方有兩根架空電線引入室內，220 V交流電供生活照明、監(jiān)控設備等使用。通過對事故現場調查發(fā)現，雖然閃電沒有直接擊中架空線路與簡易土胚房，但養(yǎng)殖場的監(jiān)控系統(tǒng)損壞。調閱陜西省閃電監(jiān)測網資料發(fā)現，28日8時至12時在養(yǎng)殖場周圍5 km范圍內有11次閃電，其雷電流強度為25.9～65.5 kA。通過計算雷擊電磁場強度和環(huán)路中感應電壓來分析這次雷電災害的原因。

1 磁場強度的衰減

養(yǎng)殖場建筑物無屏蔽措施，雷擊電磁場在空間中的磁場強度按公式(1)計算

H0=i0/(2·π·Sa)

(1)

式中，H0為無屏蔽時產生的無衰減磁場強度(A/m)；i0為最大雷電流(A)；Sa為雷擊點與屏蔽空間之間的平均距離(m)。

1971年美國研究報告(AD-722675)指出：當雷電活動發(fā)生且磁感應強度達到0.07 GS時，電子設備就可能發(fā)生誤動作，當雷電活動發(fā)生且磁感應強度達到2.4 GS時，就可能發(fā)生電子設備的損壞。利用陜西省閃電監(jiān)測網資料，結合雷擊電磁場強度計算公式對養(yǎng)殖場附近5 km范圍內的11次閃電分別計算不同距離范圍內的磁場強度，得出在1 km范圍內，當天發(fā)生的所有閃電的磁感應強度都可能達到2.4 GS，3 km范圍內電流幅值超過45 kA的閃電，其磁感應強度可達到2.4 GS，4 km范圍內雷電流超過61 kA的閃電，其磁感應強度達到2.4 GS。因此，通過計算可知，當日養(yǎng)殖場附近出現的多個閃電都可能造成電子設備損壞。

2 環(huán)路中感應電壓

環(huán)路中感應電壓按公式(2)計算

Uoc/max=μo·b·l·H1/max/T1

(2)

Uoc/max為環(huán)路開路最大感應電壓(V)；μo為真空的磁導系數，其值等于4π×10-7(V·s)/(A·m)；b為環(huán)路的寬(m)；l為環(huán)路的長(m)；H1/max為LPZ1區(qū)內最大的磁場強度(A/m)；T1為雷電流的波頭時間(s)。

根據現場勘驗情況，取H1/max為2.4 GS，由于架空線路長度超過1 000 m，架空線路寬度0.3 m，取環(huán)路的長度l最小為1 000 m，環(huán)路的寬b為0.3 m，雷電流以負閃為主，取雷電流的波頭時間T1為1 μs，計算得出環(huán)路感應電壓Uoc/max達到904 V。由于監(jiān)控設備傳輸和控制工作電壓為24 V直流，最大耐壓為100 V；監(jiān)控系統(tǒng)工作電壓220 V，耐壓為1 200 V，故閃電造成的環(huán)路中的感應電壓完全可以擊壞監(jiān)控設備。當日09：10，養(yǎng)殖場4 000 m附近有強度為-61.2 kA的閃電發(fā)生，該閃電對架空線路作用，瞬間在架空線路上產生閃電電涌沿線路侵入屋內，損壞監(jiān)控電源。

3 結語

這次雷電災害主要是由于閃電電涌沿線路侵入造成的，為了避免類似事故的發(fā)生，應做好防雷措施：針對電源與監(jiān)控系統(tǒng)方面，在養(yǎng)殖場或距建筑物100 m范圍內，應有埋地處理或者采取防雷電波侵入的保護措施；做好接地及等電位

連接。選擇農村空曠地方作為養(yǎng)殖場地時，選址應遠離雷電高發(fā)區(qū)域，這樣能夠降低防雷的難度及成本，同時也在很大程度上減輕雷電災害的威脅，避免雷擊事故發(fā)生。

[1] GB 50057-2010 建筑物防雷設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[2] GB 50343-2012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] Hill R D.Note on vulnerability of computers to lightning[R].Washington，AD0722675，1971.

王小霞，王小永，王百朋，等.漢中市南鄭縣雷電災害原因的分析[J].陜西氣象，2014(2)：40-41.

1006-4354(2014)02-0040-02

2013-10-17

王小霞(1963—)，女，陜西漢中市人，漢族，工程師，從事防雷安全管理。

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