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(zāi)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(zāi)害，28日8時(shí)至12時(shí)，南鄭縣境內(nèi)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(chǎng)自然流淌。養(yǎng)殖場(chǎng)依山谷落差修建5個(gè)蓄水池，池子下方修建一簡(jiǎn)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(nèi)，220 V交流電供生活照明、監(jiān)控設(shè)備等使用。通過對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然閃電沒有直接擊中架空線路與簡(jiǎn)易土胚房，但養(yǎng)殖場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)損壞。調(diào)閱陜西省閃電監(jiān)測(cè)網(wǎng)資料發(fā)現(xiàn)，28日8時(shí)至12時(shí)在養(yǎng)殖場(chǎng)周圍5 km范圍內(nèi)有11次閃電，其雷電流強(qiáng)度為25.9～65.5 kA。通過計(jì)算雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度和環(huán)路中感應(yīng)電壓來分析這次雷電災(zāi)害的原因。

1 磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減

養(yǎng)殖場(chǎng)建筑物無屏蔽措施，雷擊電磁場(chǎng)在空間中的磁場(chǎng)強(qiáng)度按公式(1)計(jì)算

H0=i0/(2·π·Sa)

(1)

式中，H0為無屏蔽時(shí)產(chǎn)生的無衰減磁場(chǎng)強(qiáng)度(A/m)；i0為最大雷電流(A)；Sa為雷擊點(diǎn)與屏蔽空間之間的平均距離(m)。

1971年美國(guó)研究報(bào)告(AD-722675)指出：當(dāng)雷電活動(dòng)發(fā)生且磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到0.07 GS時(shí)，電子設(shè)備就可能發(fā)生誤動(dòng)作，當(dāng)雷電活動(dòng)發(fā)生且磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到2.4 GS時(shí)，就可能發(fā)生電子設(shè)備的損壞。利用陜西省閃電監(jiān)測(cè)網(wǎng)資料，結(jié)合雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)附近5 km范圍內(nèi)的11次閃電分別計(jì)算不同距離范圍內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，得出在1 km范圍內(nèi)，當(dāng)天發(fā)生的所有閃電的磁感應(yīng)強(qiáng)度都可能達(dá)到2.4 GS，3 km范圍內(nèi)電流幅值超過45 kA的閃電，其磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)到2.4 GS，4 km范圍內(nèi)雷電流超過61 kA的閃電，其磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到2.4 GS。因此，通過計(jì)算可知，當(dāng)日養(yǎng)殖場(chǎng)附近出現(xiàn)的多個(gè)閃電都可能造成電子設(shè)備損壞。

2 環(huán)路中感應(yīng)電壓

環(huán)路中感應(yīng)電壓按公式(2)計(jì)算

Uoc/max=μo·b·l·H1/max/T1

(2)

Uoc/max為環(huán)路開路最大感應(yīng)電壓(V)；μo為真空的磁導(dǎo)系數(shù)，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(zhǎng)(m)；H1/max為L(zhǎng)PZ1區(qū)內(nèi)最大的磁場(chǎng)強(qiáng)度(A/m)；T1為雷電流的波頭時(shí)間(s)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)情況，取H1/max為2.4 GS，由于架空線路長(zhǎng)度超過1 000 m，架空線路寬度0.3 m，取環(huán)路的長(zhǎng)度l最小為1 000 m，環(huán)路的寬b為0.3 m，雷電流以負(fù)閃為主，取雷電流的波頭時(shí)間T1為1 μs，計(jì)算得出環(huán)路感應(yīng)電壓Uoc/max達(dá)到904 V。由于監(jiān)控設(shè)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(yīng)電壓完全可以擊壞監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)日09：10，養(yǎng)殖場(chǎng)4 000 m附近有強(qiáng)度為-61.2 kA的閃電發(fā)生，該閃電對(duì)架空線路作用，瞬間在架空線路上產(chǎn)生閃電電涌沿線路侵入屋內(nèi)，損壞監(jiān)控電源。

3 結(jié)語(yǔ)

這次雷電災(zāi)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(yīng)做好防雷措施：針對(duì)電源與監(jiān)控系統(tǒng)方面，在養(yǎng)殖場(chǎng)或距建筑物100 m范圍內(nèi)，應(yīng)有埋地處理或者采取防雷電波侵入的保護(hù)措施；做好接地及等電位

連接。選擇農(nóng)村空曠地方作為養(yǎng)殖場(chǎng)地時(shí)，選址應(yīng)遠(yuǎn)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(shí)也在很大程度上減輕雷電災(zāi)害的威脅，避免雷擊事故發(fā)生。

[1] GB 50057-2010 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[2] GB 50343-2012 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)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(zāi)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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