1.接觸電壓及跨步電壓
接觸電壓: 當(dāng)接地短路電流流過接地裝置時,大地表面形成分布電位,在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處與沿設(shè)備外殼、架構(gòu)或墻壁離地面的垂直距離為1.8m處兩點間的電位差,稱為接觸電勢;人們接觸該兩點時所承受的電壓稱為接觸電壓,當(dāng)接觸電壓足夠大時,就會有較大的電路通過人的身體,形成接觸電壓觸電。
跨步電壓: 由于外力(如雷電、大風(fēng)等)的破壞等原因,電氣設(shè)備、避雷針的接地點,或者斷落導(dǎo)線的著地點,將有大量的擴散電流向大地流入,而使周圍地面上分布著不同電位,中心點附近,兩點間電位差很大,若人的兩腳分得很開,則會在兩腳間形成較大的電位差,這兩腿間的電位差就是跨步電壓,當(dāng)跨步電壓較大時,就會有較大的電流流過人的身體,形成跨步電壓觸電。
歐姆定律,兩腳形成電壓差,于是電流通過人體。在雷擊過程中有以下幾種情況會引發(fā)接觸電壓觸電和跨步電壓觸電:
1)人直接接觸到或離正在泄放雷電流的建筑外墻柱引下線(并且其外墻引下線數(shù)量少于10根)8至10m的范圍內(nèi)、直接接觸到或離未做防接觸電壓及防跨步電壓措施的裸露專設(shè)引下線8至10m范圍內(nèi)時,容易形成接觸電壓觸電和跨步電壓觸電。
由于有人的自我保護意識,特別是在雷雨天氣一般不會去觸碰裸露的金屬物,但在靠墻躲雨或者休息的時候,手會下意識的觸碰建筑的外墻,這時候就容易造成電壓觸電。除了普通的建筑物外,最容易造成接觸電壓觸電的是那些既可以躲雨又可以休息的涼亭、孤立的棚屋、崗?fù)?、孤立的大樹和煙囪下?/span>2010年7月22日下午,浙江省紹興市出現(xiàn)了局地強對流天氣。長樂鎮(zhèn)堰底氣象觀測站15時出現(xiàn)雷雨大風(fēng),風(fēng)力達(dá)9級(22.1m/s)。15時左右,長樂鎮(zhèn)嶺豐村(下富村)一名村民(女,60歲),在采摘茶葉時到大洞塘壩頂簡易房避雨時遭雷擊身亡。在這起雷擊事件中,紹興市防雷中心的技術(shù)人員在現(xiàn)場勘查時發(fā)現(xiàn):死者身體左側(cè)斜靠在水泥臺上,與鐵件接觸的左側(cè)腰部體癥最明顯。而雷電擊中無防雷措施的簡易房的位置恰恰位于簡易房的左上角,與死者所處位置一致,死者死因是無意中接觸帶電的鐵件,產(chǎn)生接觸電壓觸電而亡,且死者在躲雨時雙腳之間也存在一定跨度,同時也存在跨步電壓觸電。接觸電壓觸電需要人體接觸帶電物體作為媒介,而跨步電壓觸電wq是在神不知,鬼不覺的情況下發(fā)生的。因為人一旦處于強帶電的物體范圍內(nèi)(如高壓線和正在泄放雷電流的引下線、裸露金屬物等)。那么只要兩腳站立或者行走時存在一定的跨度,那么存在遭受到跨步電壓觸電的風(fēng)險。同時跨步電壓造成的后果也是相當(dāng)嚴(yán)重的:形成跨步電壓時,觸電電流一般從一只腳經(jīng)腿、胯部又到另一只腳與大地形成通路,似乎沒有經(jīng)過人體的重要器官,是否就比較安全呢?答案是否定的。因為人受到較高的跨步電壓作用時,雙腳會抽筋,從而使身體倒在地上。這不僅使作用于身體上的電流增加,而且使電流經(jīng)過人體的路徑改變,wq可能流經(jīng)人體重要器官,如從頭到手或腳。經(jīng)驗證明,人倒地后電流在體內(nèi)持續(xù)作用2s,這種觸電就會致命。
應(yīng)對措施:
1)存在安全隱患的建筑所有的企業(yè)乃至個人,存在安全隱患的公共設(shè)施的管理部門應(yīng)該做好此類建筑的放接觸電壓及防跨步電壓措施。假如能力有限,起碼要豎立相應(yīng)的警示牌告知雷雨天氣請勿靠近,以防雷擊。
2)雷擊天氣切勿在此類建筑旁躲雨,如果確實需要躲雨也盡量不要觸碰建筑的外墻或者柱子。并盡量保持雙腳并攏,下蹲的姿勢來躲雨,這樣可以極大的避免接觸電壓觸電和跨步電壓觸電。
2、旁側(cè)閃絡(luò)
雷電擊中受害人附近的物體,由于被雷擊物帶高電位,而向它附近的人閃擊放電。有時由于較遠(yuǎn)的地方的物體受雷擊,通過金屬線直接把高電位輸送,或感應(yīng)產(chǎn)生高電位以致發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)造成人員傷亡。
通常情況下,容易引發(fā)旁側(cè)閃絡(luò)的是比較孤立的高大物體,如高聳的煙囪、鐵塔、電線桿及樹木等。
相比較與孤立高大物體而言,因雷擊引發(fā)的旁側(cè)閃絡(luò)傷人事故,多數(shù)都發(fā)生在大樹底下或者附近。究其原因,是由于群眾一般會有在大樹底下乘涼和躲雨的習(xí)慣,使這些地方容易造成人員聚集。2007年8月10日上午10時48分,江蘇省徐州市銅山縣河橋鎮(zhèn)段莊村王姓村民家辦喪事時遭受雷擊事故,造成5死16傷的慘劇。江蘇省氣象部門相關(guān)鑒定小組經(jīng)過認(rèn)真研究分析,做出了《“8.10”銅山雷電災(zāi)害鑒定報告》,指出:按照氣象災(zāi)害評估分級標(biāo)準(zhǔn),“8.10”銅山雷電災(zāi)害為較大氣象災(zāi)害;由于雷電擊中楊樹,對聚集其下的群眾產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò),是造成此次災(zāi)害的主要原因。
因此在雷雨天氣如在室外無法躲入有防雷設(shè)施的建筑物內(nèi)時,應(yīng)遠(yuǎn)離樹木、電線桿、旗桿等高聳、孤立物體不要在鐵欄桿、架空電線、變壓器附近停留,以防旁側(cè)閃絡(luò)[2]。
應(yīng)對措施:
1)相關(guān)管理部門應(yīng)該對公共場所乃至景區(qū)的高大樹木側(cè)設(shè)立相應(yīng)警示牌,提醒群眾和游客在雷雨天氣與此類高大樹木保持一定的安全距離,盡量不要在大樹下面躲雨。
2)高煙囪、室外裸露的專設(shè)引下線做好相應(yīng)的防旁側(cè)閃絡(luò)的措施,并懸掛或者樹立警示牌做雙重保險。在條件許可的情況下,應(yīng)該采取相應(yīng)的均壓措施,以防止旁側(cè)閃絡(luò)的發(fā)生。
3、雷擊引發(fā)的二次事故
雷擊引發(fā)的二次事故危害主要由所處環(huán)境所決定,主要類型有:1)雷擊易燃易爆場所引發(fā)的火災(zāi)和爆炸,2)雷擊落高壓線引發(fā)的觸電,3)雷擊建筑物導(dǎo)致的混凝土掉落引發(fā)的傷害。
3.1雷擊引起的火災(zāi)事故
案例:2005年4月22日重慶綦江化工廠遭雷擊爆炸,造成19人失蹤8人受傷。2013年6月21日撫州高新區(qū)崇崗鎮(zhèn)金山進(jìn)出口煙花廠因雷擊發(fā)生爆炸事故,造成十三人受傷。
應(yīng)對措施:對于易燃易爆場所,應(yīng)按國家及行業(yè)相關(guān)規(guī)范要求,采用適當(dāng)?shù)?、充分的雷電防護措施:
1)防直擊雷措施:應(yīng)裝設(shè)獨立接閃桿或架空接閃線或網(wǎng),獨立接閃桿的桿塔、架空接閃線的端步和架空接閃網(wǎng)的每根支柱處應(yīng)至少設(shè)一根引下線,每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于10Ω(除土壤電阻率較高地區(qū),可適當(dāng)增大沖擊接地電阻)。且獨立接閃桿和架空接閃線或網(wǎng)的支柱及其接地裝置與被保護建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的間隔距離不得小于3m。除此以外排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管應(yīng)處于接閃器的保護范圍內(nèi)。
2)防感應(yīng)雷措施,建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗、鐵門等較大金屬物和突出屋面的放散管、風(fēng)管等金屬物,均應(yīng)接到放閃電感應(yīng)的接地裝置上。平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長金屬物應(yīng)采用金屬線跨接,對于少于5根螺栓連接的法蘭盤也盡量用金屬線或者金屬編制帶進(jìn)行跨接。建筑物內(nèi)應(yīng)該設(shè)置等電位連接的接地干線,其與防閃電感應(yīng)接地裝置的連接應(yīng)不少于2處。建筑內(nèi)的線路穿管宜采用金屬管,且金屬穿管應(yīng)兩端接地。
3)露天堆場應(yīng)采用多針或避雷線保護;具有一定規(guī)模的氣罐、油罐群,既要考慮原罐防雷,更應(yīng)從罐群整體上考慮防雷。鋼筋混凝土油罐遭雷擊的可能性比鋼質(zhì)罐大,在建造時,罐壁、罐頂上的鋼筋一定要造成閉合回路,不允許鋼筋裸露在混凝土外。浮頂油罐和氣罐,因其壁、頂之間是絕緣的,所以防雷跨接線一定要可靠。除此以外,易燃易爆場所的基本防火措施也是必不可少的。
3.2雷擊引起的觸電事故
案例:2008年4月29日,云南元江縣雷暴擊落高壓線,致2人死亡8人受傷。2012年8月21日,合肥經(jīng)開區(qū)芙蓉路一高壓線被雷擊斷,致一對父子觸電身亡。
雷電容易擊中高壓線路的原因:電線本身屬于雷電的良性導(dǎo)體,有很好的導(dǎo)電性且高壓線路均都處于高空中,一旦保護高壓線的架空接閃線失效或者雷電越過保護線側(cè)擊,就容易造成高壓線被雷電擊落。
應(yīng)對措施:
1)電力部門在設(shè)計安裝高壓線路的初期應(yīng)該更加重視高壓線路的防雷保護,提高架空接閃線的耐久和使用年限,使之能更加有效的減少高壓線被雷電擊中的風(fēng)險。一旦高壓線路被雷電擊落應(yīng)該及時進(jìn)行搶修,以免造成二次事故。
2)在雷雨天氣出行時應(yīng)該盡量避免從高壓架空線路集中的地方穿行。
3.3雷擊引起的建構(gòu)筑物垮塌
案例:2009年8月5日,石家莊在建廠房遭雷擊坍塌,致17人遇難。2010年8月7日,惠陽區(qū)淡水街道河背街一棟居民樓遭雷擊,導(dǎo)致屋檐一角脫落,砸傷停在樓下的汽車。
雷擊損壞建筑,導(dǎo)致混凝土掉落,主要原因在于雷擊本身所有的機械效應(yīng)。雷電的機械效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞作用表現(xiàn)為兩種形式:1)雷電流流過金屬物體時產(chǎn)生的電動力,在雷電流的作用下,載流導(dǎo)體在電動力的作用下發(fā)生變形、甚至折斷,從而造成混凝土掉落;2)雷電流注入樹木或建筑構(gòu)件時在它們內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)壓力。由于雷電流幅值很高且作用時間又很短,當(dāng)雷擊于樹木或建筑構(gòu)件時,在它們的內(nèi)部將瞬時地產(chǎn)生大量熱量。這些熱量在短時間內(nèi)難以散發(fā)出去,以致使樹木或構(gòu)件內(nèi)部的水分被大量蒸發(fā)成水蒸氣,并迅速膨脹,產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力,導(dǎo)致樹木劈裂和建筑構(gòu)件崩塌。
應(yīng)對措施:混凝土建筑物應(yīng)該做好相應(yīng)的防直擊雷措施,重點保護容易遭受雷擊的屋檐,屋角等位置,盡量使用明敷的接閃裝置進(jìn)行保護,不提倡使用暗敷的接閃裝置,因為暗敷接閃裝置更加容易造成建筑混凝土在接閃過程中由于雷電的機械效應(yīng)而脫落。
結(jié)語:
人們往往對看的到的東西有自我保護的防范意識,而對于看不到,想不到的東西缺少戒心,然而雷擊對人身安全的危害恰恰是人們看不到、想不到乃至缺少防范和保護意識的。危險往往發(fā)生在不經(jīng)意間,應(yīng)該告知和提醒廣大社會公眾,雖然人類目前尚無法控制雷電的發(fā)生,但是人類對于雷電已有了相當(dāng)多的認(rèn)識,對于雷電的防護積累了豐富的經(jīng)驗,通過采用適當(dāng)?shù)姆雷o措施,很多雷電傷害事可以避免的。