通信基站施工雷擊傷害措施

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摘要：以桂中正在施工的高山移動通信基站工地遭到雷擊案例，闡述高山通信基站施工現場雷擊事故的電場原理，雷電對人體造成傷害的原因，提出避免雷電傷害的防范措施。

關鍵詞：高山通信基站，雷擊，電場，防范措施

2020年5月16日13：50，桂中某正在施工的高山移動通信基站（北緯24º14'，東經108º48'）建設工地遭到雷擊，致使兩個施工人員受傷昏迷倒地，其中：一人（稱為甲）左手臂和左腳大母指、二指、三指、四指的指背到腳背一片區域的皮膚受到灼傷；另一人（稱為乙）左手掌和左腳后根往上約3cm處受到灼傷，背部受到擦傷。事發當時天氣為多云，工地上方有云，有陽光，沒有下雨。當時移動通信基站的桿式鐵塔（稱為桿塔）已經立好，用鋼絞線做材料與桿塔沒有絕緣的三方拉線（稱為拉線）也已經安裝固定好，正在進行地線施工、基站設備基座澆灌水泥漿、拉線涂防銹漆等工作，現場施工人員5人。約13:50現場人員突然聽到一聲雷響，正在進行基站設備水泥底座施工的施工員甲和正在給桿塔拉線涂防銹漆的施工員乙同時昏迷倒下，幾分鐘后清醒，乙可自行下山，甲需要他人攙扶才能下山。送到醫院后診斷為：除乙的背部擦傷屬摔傷外，甲、乙的其他受傷部位均屬電擊灼傷，結合當時現場的情況可以確定為雷擊傷害。

1事故發生的靜電場原理

雷雨云靜電場的形成。桂中地區5月已經進入雷雨季節，雖然事發當時還出太陽，但工地上方有云，根據當時的照片來看，工地上方的云就是積雨云。積雨云在外電場、重力和大氣劇烈運動的同時作用下，云團內部降水粒子（大粒子）和云粒子（小粒子）因感應起電、溫差起電、破碎起電等起電機理而生產帶有正、負電荷的帶電離子。在空間電場力和重力的共同作用下，這些帶電離子定向垂直移動，使云團上部和下部分別積累兩種不同的電荷：正電荷和負電荷，云團內產生分層電荷，形成產生雷電的雷雨云。研究表明，雷雨云上部為正電荷區，下部為負電荷區。帶電荷的雷雨云會靜電感應出一個帶相反電荷的地面陰影，即下部帶負電荷的雷雨云與帶正電荷的地面形成一個靜電場[1]。雷電發生的電場分析。（1）雷電發生前的靜電場分析。該事故現場的山頭就是電場的地面凸起部位，山頂附近的電場會比地面上的電場要強得多。由于該桿塔底座和拉線底端全部都打在石灰石上，石灰石為絕緣體，而且桿塔、避雷針、拉線均沒有接地線，所以整個桿塔與大地是絕緣的。這時候的整個桿塔就相當于放置在雷雨云與山頭之間靜電場中的一個導體，在靜電場的作用下，桿塔上避雷針頂端感應出與雷雨云相反的正電荷，桿塔和拉線底部感應出與地面相反的負電荷。甲乙兩個施工員分別在鐵塔的兩條拉線下施工，腳上穿了絕緣鞋，也相當于兩個導體分別放置于兩條拉線下端與山頭地面之間形成的靜電場中，同樣感應出上正下負的感應電荷。（2）雷電形成分析。當甲施工員完成塑料薄膜的鋪蓋站起來時，由于左手上臂與鐵塔拉線突然靠近，根據電場強度的計算式：E＝Q×er/(4πε0r2)[2]，電場強度E與距離r的平方成反比，隨著帶感應正電荷的甲左手上臂與帶感應負電荷的拉線下端的靠近，它們之間形成的電場強度就會急劇增加。當電場強度超過空氣的擊穿強度3×104V/cm時，甲左上手臂與拉線之間的空氣被電擊穿，空氣被電擊穿后就會形成良導體，這時整個桿塔與甲的身體就連通成了一個導體。根據導體在靜電場中的靜電平衡原理，導體是一個等電勢，這時甲的腳與大地之間的電勢差就是原來拉線（桿塔）底端與大地之間的電勢差（假設為U1），由于剛澆灌了水泥漿的設備基座與埋在其中間的地線形成較好的導體連接并接入大地，所以，甲的腳與設備基座之間的電勢差就是U1。根據電場強度E與電勢差U之間的關系E＝U/d，當電勢差U不變時電場強度與距離d成反比，這時甲的左腳與設備基座之間的電場強度就會突然增大。由于甲穿著絕緣鞋，絕緣鞋的橡膠鞋底不容易被擊穿，而此時絕緣鞋布面已經濕了，鞋面的絕緣效果基本失效，當甲的左腳與設備基座之間電場強度超過空氣的擊穿強度3×104V/cm時，左腳背與設備基座之間的空氣被擊穿，形成導體。這時桿塔、甲的身體通過擊穿了的空氣所形成的導體接入到大地，大地與桿塔的避雷針頂部形成了等電勢，鐵塔的避雷針頂部與雷雨云之間的電勢差就是大地與雷雨云之間的電勢差，桿塔高度18m，避雷針長度1.5m，就相當于大地與雷雨云之間的電勢差不變，距離突然減少約19.5m，電場強度突然增大，特別是避雷針頂部尖端對電場的局部加強作用，使靠近避雷針頂部尖端的電場強度超過空氣的擊穿強度3×104V/cm而發生擊穿，并以電子崩的方式形成雷雨云與大地之間放電的通路，形成打雷。（3）雷擊傷害事故發生的原因分析。雷電是一個自然現象，如果掌握它的規律做好預防是不會受到傷害的。該傷害事故之所以發生，主要原因是桿塔和避雷針下引線沒有接保護地線，使得雷雨云與大地之間的放電不能直接通過避雷針和保護地線來完成，而通過電擊穿空氣，經過人的身體來完成。

2避免高山通信基站施工工地被雷擊傷害的措施

分析表明，高山上的電場比平地更強，在山上搭建基站鐵塔更容易使空氣被電擊穿而產生雷電，所以，做好施工過程的雷擊防范尤為重要。（1）先做好防雷保護，再進行鐵塔施工。由于高山基站的地線往往施工難度大，很多施工隊習慣于先立好桿塔再進行地網施工。桿塔立好后，在地網做好之前桿塔和避雷針沒有接保護地，這不僅不能對桿塔下面的人員和設備起到保護作用，還會因為桿塔和避雷針針尖對電場的局部加強作用更容易發生空氣被電擊穿引發放電而對人身和設備造成傷害。為此，在進行基站建設時，應先把地網做好，安裝好對鐵塔施工作業面有效防雷保護的臨時避雷針，再進行鐵塔架設施工，待鐵塔架設完成，將地線與鐵塔及避雷針下引線連接好后再拆除臨時避雷針。臨時避雷針的安裝也需要注意防雷擊的問題。可采用在地面把避雷針和桿安裝好，用一根截面積不小于相關規范標準要求、長度適度的多股軟銅線作為臨時連接線，將地線接到臨時避雷針下引線上（如果避雷針直接焊接到桿上，則可直接接到桿的底端），再將避雷桿立起來。該臨時連接線接好后盡量順直擺放，不宜盤繞，以免因連接線盤繞電感的存在對突增的雷電電流形成很大的感抗而產生很高的暫態電壓，也會對人員造成傷害。如果鐵塔是在地面組裝好后再立起來的鐵塔（包括桿塔），則可不用安裝臨時避雷針，安裝方法與安裝臨時避雷針的方法一樣。待鐵塔安裝好，將地線與避雷針下引線、鐵塔接好后再將臨時連接線拆除。（2）嚴格規范地線系統施工。高山站的情況比較復雜，條件比較有限，地線系統施工難度大，地網的施工和接地電阻往往也難于達到相關規范標準要求，有些工程隊就會放低了要求。然而，地網的設計和施工是否規范，接地電阻是否達到相關規范標準要求，決定了通信基站的防雷效果，地網不規范、接地電阻太大會使雷擊時接地點出現很高的暫態高壓而發生閃絡電弧對人員造成傷害，所以，高山通信基站的地線系統更需要嚴格執行相關的規范標準。（3）避開雷雨季節和雷雨天氣施工。在做一年的工程計劃安排時，應避免將高山通信基站的施工安排在雷雨季節。施工前應關注天氣預報，施工過程中更要關注實時的天氣變化，出現雷雨天氣（雷雨云）時應立即停工，做到不盲目趕工，不冒險作業。

3結語

本文通過對一個高山通信基站施工現場雷擊事故的電場原理分析，提出了雷電對人體造成傷害的原因，提出了避免雷電傷害的防范措施。

參考文獻

[1]鄭明，劉剛，周冰，李炬添.風電場防雷與接地[M].北京：中國水利水電出版社，2016.

[2]梁燦彬，秦光戎，梁竹健，梁燦彬.普通物理學教程，電磁學[M].北京：高等教育出版社，2018.

[3]李春楊,李澤平.無線通信設備防雷措施與防雷設計方式探索[J].中國新通信,2016,18(21):10.

[4]呂德勝,高鵬.移動通信基站引入雷電的主要途徑及防護措施[J].硅谷,2011(16):117.

[5]曹江海.通信機房的建設及防雷擊措施[J].鐵道通信信號,2010,46(10):65-66.

[6]孫君厚,趙志國,金兆華.通信機房和設備的防雷技術與實踐研究[J].科技創新與應用,2012(15):61.

作者：楊召江 單位：中國電信廣西公司