長(zhǎng)白山天池主峰雷電災(zāi)害防御淺析

矯祥肇

摘要 長(zhǎng)白山天池氣象站位于海拔較高的長(zhǎng)白山北坡主峰上，極易遭受雷擊危害。在充分認(rèn)識(shí)雷電危害形式的基礎(chǔ)上，總結(jié)長(zhǎng)白山天池氣象站多年來(lái)雷擊事故現(xiàn)狀及影響，分析事故發(fā)生的原因并提出整改建議，雷電來(lái)臨前應(yīng)加強(qiáng)戶(hù)內(nèi)外防御，同時(shí)通過(guò)典型事例做好公共防雷宣傳，提高全民防雷意識(shí)。

關(guān)鍵詞 雷電災(zāi)害;防御;措施

中圖分類(lèi)號(hào)：S761.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）04–0126–02

雷電災(zāi)害已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾：χ?，長(zhǎng)白山天池主峰雷電災(zāi)害尤為甚之。長(zhǎng)白山天池氣象站位于長(zhǎng)白山北坡主峰，觀測(cè)場(chǎng)拔海高度2 623 m，地處高處，周邊空曠，多年來(lái)雷擊事故時(shí)有發(fā)生，為雷擊頻發(fā)地區(qū)。雷電具有極其巨大的破壞力，會(huì)造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失[1]，因此做好雷電防御工作非常重要，通過(guò)對(duì)雷電災(zāi)害進(jìn)行分析，就如何做好雷電防御措施展開(kāi)探討。

1 雷電形式其危害性

1.1 直擊雷

直擊雷是在云層與地面凸出物之間放電產(chǎn)生的，這種雷危害極大，可以直接擊傷或使人、畜致命。強(qiáng)烈的雷電電流流入地下，會(huì)使雷擊點(diǎn)直接鏈接某種金屬對(duì)地面產(chǎn)生特別強(qiáng)烈的電壓，電壓能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)伏的沖擊，對(duì)變壓器、發(fā)電機(jī)等造成嚴(yán)重破壞，造成大規(guī)模的停電，甚至可能導(dǎo)致火災(zāi)，甚至?xí)鸨āＭ瑫r(shí)直擊雷的巨大的雷電流通過(guò)被雷擊物，在極短的時(shí)間內(nèi)會(huì)變成大量的熱能，引燃易燃易爆物品或使金屬熔化飛濺而引起火災(zāi)。

1.2 球形雷

這種雷種發(fā)生的次數(shù)不是很多，且很不規(guī)律。它可以直接從門(mén)、窗、煙囪等通道侵入室內(nèi)，造成強(qiáng)烈的電壓，使房屋中的煤氣、電氣、燃?xì)庑孤?，從而發(fā)生火災(zāi)。這種雷電極其危險(xiǎn)，危害極大。

1.3 感應(yīng)雷

這種雷種分為靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)是因?yàn)槔自婆c地面比較接近，它是在地面突出頂部感應(yīng)出大量異性電荷所產(chǎn)生的。它的傳播速度非?？欤诶自婆c其他部位放電后，突出物頂部的電荷失去束縛，以雷電波形式，沿突出物極快地傳播。而電磁感應(yīng)則完全不同，電磁感應(yīng)是在雷擊后電流形成一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)產(chǎn)生的，磁場(chǎng)會(huì)使周?chē)慕饘俑袘?yīng)出強(qiáng)烈的電壓，對(duì)人體造成二次放電，不僅損害電氣設(shè)備，而且會(huì)使人致命，其危害力巨大。

1.4 雷電波侵入

雷電波侵入會(huì)使電氣設(shè)備的絕緣很大程度遭到損害，使高壓竄入低壓，容易造成嚴(yán)重的觸電事故。由于雷電波傳播速度比較快，其傳播速度為3×108 m/s。它的產(chǎn)生是由于雷擊后在架空線路上或空中金屬管道上產(chǎn)生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播。雷電波會(huì)使室內(nèi)電氣設(shè)備突然爆炸起火或損壞，人在屋內(nèi)使用電器或打電話時(shí)突然遭電擊身亡，其危害性約占總雷害事故的70%[2]。

2 天池氣象站防雷能力現(xiàn)狀

多年來(lái)，長(zhǎng)白山天池氣象站每年均遭遇4～5次雷擊，損失巨大。2014年8月，省氣象局投入80余萬(wàn)元專(zhuān)項(xiàng)資金，對(duì)天池站雷電防護(hù)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，防雷能力得到了有效加強(qiáng)，2015—2016年未遭遇雷擊。2016年8月，省探測(cè)裝備保障中心在天池站安裝了2套中環(huán)天儀公司生產(chǎn)的高山專(zhuān)用自動(dòng)站后，由于新安裝設(shè)備位置發(fā)生變化，原雷電防護(hù)設(shè)備未能對(duì)其進(jìn)行全面防護(hù)，致使天池站在2017年6月8日和2018年6月20日分別遭遇雷擊。其中，2017年6月8日擊毀自動(dòng)站采集器2臺(tái)，超聲波風(fēng)向風(fēng)速傳感器2臺(tái)，強(qiáng)風(fēng)儀1臺(tái)，通訊傳輸模塊若干，計(jì)算機(jī)2臺(tái)，內(nèi)網(wǎng)路由器1臺(tái)，造成經(jīng)濟(jì)損失近10萬(wàn)元;2018年6月20日雷擊事故發(fā)生前，值班員提前關(guān)閉了1套自動(dòng)站，并切斷了市電，自動(dòng)站依靠UPS供電工作，雷電從自動(dòng)站數(shù)據(jù)傳輸線路進(jìn)入，擊毀主采集器1臺(tái)，超聲波風(fēng)向風(fēng)速傳感器1臺(tái)，強(qiáng)風(fēng)儀信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊1個(gè)，內(nèi)網(wǎng)路由器通訊接口損壞，互聯(lián)網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換器1個(gè)，通訊傳輸模塊若干，經(jīng)濟(jì)損失約5萬(wàn)元。

3 雷擊事故原因分析及相應(yīng)整改建議

（1）初步判斷是雷電感應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)線路（包括供電系統(tǒng)線路，光纖金屬加強(qiáng)芯）均已耦合進(jìn)了雷擊過(guò)電壓。之所以電源系統(tǒng)沒(méi)有造成大面積損壞是由于當(dāng)時(shí)斷開(kāi)了外電源，處置得當(dāng)。

整改建議：第一，采集線與其它線路分開(kāi)敷設(shè)進(jìn)戶(hù);第二，室外部分人穿塑料管后再穿全線電氣貫通兩端接地的金屬管敷設(shè)。光纖金屬加強(qiáng)芯必須接地處理。第三，建議采用光纖入戶(hù)的方式，采集器供電設(shè)備單獨(dú)走線（或雷暴發(fā)生時(shí)段拔掉電源線），光纖加強(qiáng)芯等電位處理，或者可能的話只走光纖（不含加強(qiáng)芯）。此外，在雷暴發(fā)生月份，接地裝置凍土層未化時(shí)也要加強(qiáng)日常維護(hù)。防雷裝置不能起到100%的防護(hù)作用，應(yīng)盡可能地把雷擊損失降到最低。

（2）直擊雷落于觀測(cè)場(chǎng)上風(fēng)桿或附近導(dǎo)致地電位抬高。

整改建議：要將接地設(shè)計(jì)成大面積等距離的等電位面，如變電所的接地方式。其他的線路綜合布線，強(qiáng)調(diào)強(qiáng)電與弱電分離，保持安全距離。線路進(jìn)去不同的lpz區(qū)要安裝相應(yīng)的spd。

（3）天池站周?chē)且粋€(gè)大型地網(wǎng)，檢測(cè)中心測(cè)得數(shù)值為14Ω，經(jīng)檢查，各處均已做等電位連接（觀測(cè)場(chǎng)、避雷塔、辦公樓），雷擊原因?yàn)橛^測(cè)場(chǎng)附近有雷擊導(dǎo)致設(shè)備帶電并通過(guò)線路引入值班室，雷電感應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)線路（包括供電系統(tǒng)線路，光纖金屬加強(qiáng)芯）均已耦合進(jìn)了雷擊過(guò)電壓。

整改措施：第一，室外裸漏電源進(jìn)戶(hù)線金屬管敷設(shè)并接地，電信聯(lián)通進(jìn)戶(hù)線與觀測(cè)數(shù)據(jù)線分開(kāi)進(jìn)戶(hù)，觀測(cè)場(chǎng)至室內(nèi)數(shù)據(jù)線穿管埋地;第二，風(fēng)塔重新做接地并與大型地網(wǎng)聯(lián)接;縮小觀測(cè)場(chǎng)等電位網(wǎng)格距離，聯(lián)通電信線路與數(shù)據(jù)線分開(kāi)進(jìn)戶(hù)，電源線與數(shù)據(jù)線分開(kāi)進(jìn)戶(hù)均用金屬管敷設(shè)。

4 雷電災(zāi)害來(lái)臨前的注意事項(xiàng)

4.1 戶(hù)內(nèi)預(yù)防

如果是在室內(nèi)，雷電時(shí)應(yīng)及時(shí)把電視機(jī)的室外無(wú)線與電視機(jī)脫離，而與接地線連接，這樣防止雷電損害電器設(shè)備，防止引起火災(zāi)。同時(shí)雷雨天氣要關(guān)好門(mén)窗，如果發(fā)生球形雷的時(shí)候，能夠有效防止球形雷竄入室內(nèi)造成危害。雷雨天氣要在雷電發(fā)生的時(shí)候，與可能傳來(lái)雷電波侵入的線路和設(shè)備保持1.5 m以上的距離，不能夠使用各種電器，不宜使用無(wú)防雷措施或防雷措施不足的電視、音響等電器。雷電來(lái)臨時(shí)要把屋內(nèi)的各種電源拔掉，盡量減少使用電話。最有效的保障方式是把總電源關(guān)掉，手機(jī)關(guān)機(jī)，以免與室內(nèi)電源產(chǎn)生電流引起火災(zāi)。不要靠近室內(nèi)的金屬設(shè)備如暖氣片、自來(lái)水管、下水管，同時(shí)，要盡量離開(kāi)電源線、電話線、廣播線，以防止這些線路和設(shè)備對(duì)人體的二次放電。此外，不要穿潮濕的衣服，不要靠近潮濕的墻壁。

4.2 戶(hù)外防御雷擊

雷雨天氣，在雷雨來(lái)臨時(shí)要立即離開(kāi)水面以及其他空曠的場(chǎng)地，尋找地方躲避。盡量不要在曠野里行走。如果非走不可，要穿塑料等不侵水的雨衣，不要用金屬桿的雨傘，不要把帶有金屬桿的工具如鐵鍬、鋤頭扛在肩上。人在遭受雷擊前，會(huì)突然有頭發(fā)豎起或皮膚顫動(dòng)的感覺(jué)，這時(shí)應(yīng)立刻躺倒在地，或選擇低洼處蹲下，雙腳并攏，雙臂抱膝，頭部下俯，盡量縮小暴露面[3]。為了防止反擊事故和跨步電壓傷人，要遠(yuǎn)離建筑物的避雷針及其接地引下線。同時(shí)要要遠(yuǎn)離各種天線、電線桿、高塔、煙囪、桿，如有條件應(yīng)進(jìn)入有寬大金屬構(gòu)架、有防雷設(shè)施的建筑物或金屬殼的汽車(chē)內(nèi)。

5 加強(qiáng)防雷宣傳

提高雷電災(zāi)害防御的意識(shí)。天池氣象站要抓住雷電災(zāi)害典型事例，通過(guò)廣播、電視、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等各類(lèi)媒體，大力宣傳防雷減災(zāi)有關(guān)法律規(guī)章和科普知識(shí)，不斷提高人民的防雷減災(zāi)意識(shí)，提高社會(huì)對(duì)防御雷電災(zāi)害重要性和必要性的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)全社會(huì)參與防御雷電的自覺(jué)性。堅(jiān)持預(yù)防為主、防治結(jié)合的方針，從新建、改建、擴(kuò)建開(kāi)始，嚴(yán)格把關(guān)，從源頭上將雷電災(zāi)害隱患控制在最低范圍，同時(shí)，要積極主動(dòng)向省局、長(zhǎng)白山局匯報(bào)和宣傳，爭(zhēng)取各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的支持，共同推進(jìn)防雷減災(zāi)工作的開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 廖永豐，趙飛.強(qiáng)化我國(guó)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)途徑的思考[J].中國(guó)防汛抗旱，2018，28（11）：33-36.

[3] 沈慧群，孫存清，韓勇.通信機(jī)房雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估案例分析[J].沙漠與綠洲氣象，2010，4（B8）：117-118.

責(zé)任編輯：黃艷飛