农村防雷

农村防雷的分析与探讨兰溪市气象局吴建欣2009年8月10日1、历史的回顾2、雷电的危害3、雷电的基本物理过程4、农村雷灾状况简述5、兰溪市雷击事故调查6、农村防雷工作可行性分析7、农村人身防雷内容雷电研究的历史三千余年前的甲骨文中即有“雷”字。周朝的《礼记》中就有关于雷的记载，“我国是目（仲春之月）也，日夜分，雷乃发声”。“雷而发声，始电”。我国东周时期〈庄子〉中记述“阴阳分争故为电，阴阳交争为雷，阴阳错行、天地大骇，于是有雷、有霆”。-----与现代雷电学说极为相似，后至宋、元、明、清的历代建筑物都采用“雷公柱”（长杆）等措施避雷。我们的祖先在2000多年前就对雷电作出了解释，并在技术上得到应用，是我们民族灿烂文化光辉的一页。18世纪中叶，富兰克林、罗蒙诺索夫和黎赫曼通过大量的实验建立了雷电学说。认为雷云是云层中大量阴电荷和阳电荷迅速中和而产生的现象。-----揭示了雷电的本质黎赫曼雷电研究的历史美国物理学家(电学、电工学）发明家（避雷针）政治家（独立宣言、宪法）社会活动家（费城学院）富兰克林（1706-1790）风筝实验避雷针避雷针可有效的保护建筑物UniversityofFloridaMartinA.UmanRakov,V.A（1952—）DepartmentofElectricalandComputerEngineering“LightningPhysicsandEffects”byRakovandUman2、雷电的危害雷电——直接危害和间接危害，联合国“最严重的十种自然灾害之一”；国国防电工委员会“电子时代的一大公害”。在地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着，平均每秒有10次闪电，每个闪电强度可高达几十到几百千伏，产生的危害很大。现今全球平均每年因雷电灾害造成的直接经济损失就超过几十亿美元，每年雷击伤亡人数均超过1万，其中死亡3000多人。闪电的直接破坏作用1989年黄岛油库火灾2002年大兴安岭森林火灾直接经济损失3400多万元，死伤140多人。火灾涉及19个火场，过火面积达4万公顷2000年武汉航空公司一架客机遭遇雷雨天气坠毁，机上38名乘客以及4名机组成员无一生还。美国肯尼迪航天中心（KSC）航天飞机发射场遭雷击过程闪电的直接破坏作用闪电的直接破坏作用击中高空的飞机击中高压输电线闪电的间接（感应）破坏•雷电放电过程中有强烈的电磁辐射，是雷达、通信、电脑等通信系统和电子设备的最大杀手之一。电子设备因雷电造成的过电压而被烧毁快速、高电压、大电流、具有强烈的电磁辐射闪电通道周围的地电流分布局部地电位突然升高而引起的表面放电雷电的电磁辐射场距离0m50m1km5km10km电场变化60V/m3kV/m30kV/m60kV/mI=40kA10GW5MHz的高功率微波炸弹：在几百米高空的辐射范围是400-500m。在其辐射范围内产生的场强为几kV/m,该场强在暴露的线缆上能够产生数百伏乃至几千伏的电压。闪电（地闪）的放电参数典型值峰值电流：40kA,几kA----几百kA峰值功率：1012W,即10亿kW-----相当于3个30万kW发电厂的功率闪电能量：约为109J=300kWh(1度电=1kWh=3.6*106J)相当于30个100W灯泡照明100h*闪电虽然有强大的功率，可以造成巨大的破坏力，但能量很小，利用价值微不足道。3、雷电的基本物理过程雷暴的电荷结构雷电的分类云地闪电的基本物理过程•雷暴云中存在着强烈的上升气流和各种尺度及不同相态的水成物粒子。•离子捕获、粒子间的碰撞、分离等过程，不同尺度的粒子携带上不同极性的电荷。•在气流和重力作用下发生分离，形成正负不同极性的电荷区。雷暴云的起电---云中正负极性电荷区的形成过程起电机制：（1）感应起电机制（2）非感应起电机制（3）对流起电机制（4）离子的选择捕获机制云粒子过冷水滴E感应起电机制冰粒+非感应起电机制(NIC):•ExplainsMCSconvectiveregionelectrificationAtLWC~1g/m3and-25˚CT-10˚C,graupelcharges-AtLWC~1g/m3andT-10˚C,graupelcharges+NormalDipole-40oCNon-InductiveCharging(NIC)AtlowLWCandT-20˚Cgraupelcharges+•May(partially?)explainMCSstratiformregionelectrificationInvertedDipoleFloridaNewMexicoJapan夏季雷暴冬季雷暴不同地区雷暴的电荷结构和对应的环境温度+++主正电荷区海拔高度为10-16km，负电荷区海拔高度为6-10km。雷暴电荷结构-40oC--雷暴的电荷结构对流区常规雷暴中国内陆高原雷暴雷电的发生和分类负地闪正地闪云闪云闪负地闪正地闪•当局地电场超过约300kV/m时，可产生闪电放电。云闪（云内、云间和云空）地闪（雷暴云与大地）按极性的不同:地闪(正地闪;负地闪)闪电频谱分布F（Hz)1010210310410510610710810912Amplitudef4.农村雷灾状况简述4.1为什么农村地区容易发生雷击事故雷击事故大部分发生在农村地区，首先因为农村地广人稀，孤立的建筑物、树木容易引来雷电；其次，村民防雷知识普遍缺乏，不知道在雷雨天气如何保护自己的生命和财产安全；还有就是农村地区的建筑，特别是医院、学校等人员密集的场所避雷设施不完备，存在很大的安全隐患。另外农村电力、电信等基础设施建设防雷装置不合格及各种线路私拉乱接。目前农村普遍存在电力、电信线路乱拉乱接的现象，各种线路“绞麻花”随处可见，而且这些线路入户时均无采取防雷措施，因室内外乱拉乱接电力、电信线路而造成雷击人员伤亡或引发火灾时有发生。4.2农村防雷现状部分地区实地考察发现，到目前为止，很多区域农村防雷工作开展基本上仍为空白。其少量开展的工作也只稍微在部分企、事业单位。如学校、医院、政府部门、工厂等等有所体现。至于数量庞大的民居基本没有实施任何防雷措施。村民防雷知识普遍缺乏并对科学防御雷电意识淡薄。5.兰溪市雷击事故调查5.1兰溪市赤溪街道姓叶村雷击事故此建筑为兰溪市姓叶村村头的一在建生态公厕，三面水田一面依路，四周百米内空旷无物。公厕未安装任何防雷装置。06年8月7日15时20分左右因雷击，造成左室内正在施工的人员一死一伤，右室内一人被雷击昏倒地。雷击前一人站立此处避雨，雷击发生后此人倒地。二个施工人员在雷击发生后造成一死一伤雷击发生时二个施工人员正在金属架(据地面约0.8米左右)上粉刷墙面。施工人员作业处据当事人回忆雷击前无破损。现浇混泥土破损处5.2兰溪市梅江镇乡李村蒋塘自然村雷击事故全景北路路路雷击点平房平房平房平房平房平房与被雷击户一样高屋脊高为12.5米(三层)06年9月1日22∶10时左右，兰溪市梅江镇乡李村蒋塘自然村钱荣奶家在一声巨响，房屋剧烈震动过后，屋脊东龙头挑角(陶瓷)脱落，屋子内电视、广播、电话机、日光灯等损坏。屋脊龙头挑角破损处受损户与隔壁屋顶一样高，同样的屋顶结构，间距约一米左右，受损户无任何防雷措施。6.农村防雷工作可行性分析6.1.1接闪：介于民居建筑结构档次较低，且对于成本限定较严。建议采用在建筑明装避雷针或者避雷带和引下线。其安装规格可有滚球法以保护全建筑为最低限计算得出。6.1.2分流：由于民居房屋占地面积较小，一般只采用一根引下线。这就要求引下线有较高的通流量，建议采用4*25镀锌扁钢。这样在成本上以及导流效果上都较为理想。6.1直击雷的防护6.1.3合理接地防雷的最终措施是“泄放”，因而对“接地”切不可轻心。一般接地主要有构筑物接地、配电系统及强电设备接地、计算机系统接地。如这三种接地配置不合理，极易在雷击时通过接地网对自控系统造成反击。而对于普通民居，做好构筑物接地、配电系统接地就已经足够了。对于农村常有的大量砖混结构建筑物，必须做独立引下线并采用独立接地方式。当土壤电阻率大，使用接地极较多时，也可做周围式接地装置。因为周圈式接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗，而且有利于改善建筑物内的地电位分布，减小跨步电压。采用独立式接地方式时，以钻孔深埋接地极（约2.5-3.5m）的效果为最好，且能减少接地极的用钢量。6.2雷电感应的防护6.2.1电源防雷：由于农村供电基本是统一调配，经多级变配电器转换后输送至民居内。再经由电度表、漏电保护器、熔断器等输入用电设备。广大农村配电过程基本一致，配电系统电源防雷也应采用一体化防护，可由气象部门与电力部门统一安排，统一规划实施。6.2.2信号系统防雷：与电源防雷一样，通讯网络的防雷主要采用通讯避雷器防雷。通常根据通讯线路的类型、通讯频带、线路电平等选择通讯避雷器，将通讯避雷器串联在通讯线路上。对于农村只有少量计算机使用的情况，可以个别情况个别处理以节约资源。6.2.3等电位联接：介于农村多数建筑物仍为砖砌，少量砖混建筑其内部钢筋电气连接也远不能符合防雷要求。由于砖砌建筑容易打洞，建议采用室内沿地面明装等电位连接带，各个金属部件均连接至该等电位连接带上。该等电位连接带经多点穿墙洞至外侧并做环型接地。6.2.4金属屏蔽及重复接地：有效屏蔽在做好以上措施基础上，还应采用，重复接地等办法，避免架空导线直接进入建筑物内和屋内设备，尽可能埋地缆进入，并用金属导管屏蔽，屏蔽金属管在进入建筑物前重复接地，最大限度衰减从各种导线上引入雷电高电压。并满足农村建筑实际情况。6.2.5合理布线：任何建筑物都离不开照明、动力、电话、电视或计算机等设备的管线，在防雷设计中，必须考虑防雷系统与这些管线的关系。考虑到广大农民经济情况以及防雷工作的实际需要做如下建议：建议对前面所说的外部防雷装置尽可能增加接地点密度。这样，所产生的感应点磁场尽可能的小。在室内部分经济条件许可情况下安装过电压保护器。7、农村人身防雷7.1避雷的意识在雷电来临时，我们首先考虑的是寻找一个可以避雷的地方。这样的地方最好是具有防雷和避雷设施的房屋内，如果周围没有这样的房屋，可以找结构良好的永久式建筑，或地形低矮的地方。如果雷电已经来到我们的头顶而我们正处在空旷平坦的地方，就不能再站立行走和跑步，更不能在头上、肩上顶着、举着或扛着任何长形的物件，甚至也不能打雨伞，因为那样的物件正好增加了雷击的可能性。由于多数情况下雷和雨是同时来临的，一般缺乏防雷知识的人，首先想到的是避雨，在雨中跑步寻找避雨的场所，这就遭了！须知雨淋不死人，而雷却可击死人，因此防雷比避雨更重要。如果暂时找不到低矮的地方，就原地蹲下、坐下或躺下，双脚并拢，宁可被雨淋，也不要遭雷打。7.2最危险的地方在农村，对于个人避雷来说，以下地方是最不安全的：空旷的田野，如庄稼地、平原、运动场、公路、屋顶等；大树下；高的孤立的建筑物旁，如烟囱、高墙、电线杆、铁塔等；田野中的低矮窝棚内，如避雨棚，工具棚，看守棚等。7.3最危险的行为对于个人来说，在雷雨时最危险的行为：在空旷的田野中行走或跑步，特别是打着雨伞，肩上扛着锄头、扁担或其它长形工具；雷雨时爬到房顶上看天色、收衣物或检漏。7.4记住，以下是适合避雷与不适合避雷的方法和地方室内比室外安全；低处比高处安全；座下、蹲下比站立安全；有防雷设施的建筑物比无防雷设施的建筑物安全；不要在大树下避雷，宁可在大树旁的小树下避雷，并且要离开树干至少3米，双脚并拢，坐在地上，不要靠在树干上；不要触摸或靠在高墙、高烟囱和孤立的高大树木下避雷；不要在田地间的窝棚里或位于地形高处的简易农舍里避雷；在野外，雷暴时不要接触和接近各种电线类金属；雷暴时，停止一切室外的体育活动，特别是在空旷的宽大球场上的运动；雷暴时，停止一切装填炸药和放炮的作业。综上所述，现阶段在我市广大农村开展防雷工作还是有必要的也是可行的。我相信我们完全可以在广大群众所能接受的经济范围内把防雷工作推广出去，真正做到全民懂防雷全民做