峨嵋山市峨九收费站雷击灾害分析

2022-09-11

雷电 (闪电) 是大气中发生的剧烈放电现象, 通常在雷雨云 (积雨云) 情况下出现。由于雷电释放的能量巨大, 再加上强烈的冲击波、剧变的静电场和强烈的电磁辐射, 常常引发火灾或爆炸事故, 给国民经济和人民生命财产带来巨大的损失。2008年8月20日晚, 峨嵋山市峨九收费站遭受强雷暴袭击, 导致该收费站收费系统完全崩溃, 造成整个收费站无法正常工作, 影响甚大。2008年8月20日晚, 峨嵋山市普降大雨, 同时伴有强雷暴产生。峨眉山市地处四川盆地西南部, 属四川雷击多发地区。其雷击时间主要集中在4~10月, 年平均雷暴日数为42天, 多时达62天。在2009年8月20日零时到21时的一次雷电天气中, 四川省共发生雷电28568次, 成都发生雷电4173次。雷电活动十分强烈, 必须引起重视。本文首先分析了雷电的起电原理, 然后就峨九收费站雷电灾害事故展开了分析和研究。

1 雷暴云起电原理简述

总的说来, 雷暴的电荷结构主要分为如下几种类型:倾斜式、反极性、多极性。我国雷暴云电结构, 南方多为典型偶极性电荷结构;北方多三极性电荷结构, 下部次正电荷区水平范围扩展达数公里, 电荷量超过数十库仑。青海东部雷暴云下地面电场可受雷暴云内负电荷作用, 也可受正电荷作用。雷暴云电荷结构与气象和地形条件有关, 不同季节、地区的雷暴云电荷结构也不完全一样, 同一次雷暴过程中的不同阶段电荷结构也不一样。

对于垂直偶极性电荷结构的雷暴, 雷暴云产生的地面电场E1表示如下。

对具有垂直三极性电荷结构的雷暴, 雷暴云产生的地面电场E2可表示如下。

E1、E2为地面垂直电场, D为电偶极轴与测站之间的水平距离, QP、ZP分别为雷暴上部正电荷区的电荷量和距离地面的高度;QN、ZN为中部负电荷区的电荷量和距离地面的高度;QSP、ZSP为下部正电荷区的电荷量和距离地面的高度。

2 雷击灾害现场资料

据收费站工作人员介绍:刚开始下雨时打过几次比较大的雷, 但收费系统还正常运行, 12点左右打了几次更大的雷, 就听到“嘣”的一声, 路灯爆了, 道路上栏杆机无法控制, 道路工控机视频图像也没了, 收费站棚指示灯也坏了;监控机房工作人员反映, 控制台工作不正常, 无道路视频图像, 重新起到后仍然无法恢复, 机房内计算机的网卡接口也被打坏了。

3 雷击事故的原因分析

根据我中心人员的现场勘测和检查, 该收费站原来做过防雷工程, 在监控机房设备用电前端安装有三级电源保护, 在道路收费系统前也安装有两级电源避雷器, 并且避雷器工作指示灯完全正常, 同时将机房设备和道路设备都进行了有效接地, 接地电阻≤4.0欧姆;机房内交换机、矩阵和网卡的接口被打坏, 很有可能是未做信号线路防雷原因引起的。

从雷电的选择性看, 该收费站四面还山 (距离大概1~2km) , 以农田为主, 地势低洼, 湿度较大, 遭受雷击的概率相对较大。

现场勘测发现收费站线路布置非常不规范:站棚与办公楼监控机房间的数据线和电源线原来采取架空的方式, 在2005年遭受雷击灾害后改为穿PVC管, 沿围墙边沿敷设, 未采取屏蔽和两端接地就进入了收费站站棚和监控机房;站棚车道指示灯电源和控制线路全部穿PVC管沿钢架布置;票亭与票亭间的电源和信号线路也是同样布置, 并未埋地, 屏蔽, 再作接地处理;每个票亭地沟内线路非常多, 信号线和电源线相互缠绕, 无法分开;在雷击产生时, 很容易遭受雷电感应和雷电波的干扰侵入整个系统, 引起设备损坏和人员伤亡。

4 结语

经现场勘测和询问, 2008年8月20日晚峨嵋山市峨九收费站雷击事故主要原因有: (1) 该收费站线路布置完全不规范是主要原因; (2) 信号线路并未采取相应的防感应雷和雷电波侵入的相应措施, 这是导致了部分设备损坏的重要原因。通过此次过程的分析, 整个收费站的防雷系统, 也是电子信息系统的综合防雷系统, 包含了内外部的防雷, 直击雷防护, 屏蔽, 接地系统, 等电位连接, 合理布线, 安装浪涌保护器等, 一项都不能少。

摘要：文章首先对雷暴云起电原理和电场仪资料进行简要的分析和探讨, 然后对2008年8月20日晚四川省峨嵋山市峨九收费站强雷暴天气造成雷击事故的分析, 结合事故现场的调查资料, 给出收费站雷击事故的原因, 最后提出了相应的对策措施。

关键词：收费站,雷电灾害,分析