农村通信基站雷击引发火灾原因分析及防御措施

摘 要：该文从宿州市砀山县葛集镇移动通信基站雷击引发火灾事故入手，分析雷击造成火灾事故的原因，并针对农村雷电防御现状，提出切实可行的防雷、防火措施，有效地防止和减少农村通信基站雷击造成火灾事故的发生。

关键词：通信基站；雷击火灾；原因分析；防御雷电；防御火灾

中图分类号 TM862 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）01-96-03

中国移动、中国联通、中国电信三大通信运营商为提高无线通信网络覆盖面，避免农村通信盲区，在广大农村设立了为数较多的无线通信基站。无线通信基站都配有数十米至百米的铁塔，相对于农村较低矮的建筑物，在雷雨季节，其自然成为雷电释放选择的对象。处在铁塔周围的金属导体及接触物如果防雷措施不力将会受到感应雷击。据宿州市多年的雷击事故调查数据显示，农村和集镇基站周围的农户和单位遭受雷击事故的比例占全部雷击事故的70%。雷击主要造成基站周围农户和单位家用电器和信息设备损毁，严重时引发火灾、爆炸、甚至造成人员伤亡事故。

1 葛集镇通信基站附近商户火灾事故调查研究

2015年6月24日凌晨2：00，宿州市砀山县葛集镇移动通信基站北侧500m范围内移动通信基站交换机设备和4户商户电脑、路由器损坏，3户同时发生火灾，直接经济损失损失约50万元。火灾事故发生后，商户向砀山县消防部门报案，消防部门及时到现场勘查走访，排除了人为纵火等其他火灾因素的可能性，砀山县气象部门防雷技术人员也到现场进行了勘查和检测，宿州市消防支队和宿州市气象局消防和防雷专家协助分析火灾起因，结论是雷击引发火灾。

1.1 火灾事故地点现场勘察 2015年6月24日上午现场勘察：位于砀山县葛集镇镇南1家、镇北3家的4商户，电脑、路由器同时烁烧损毁，其中3户同时发生火灾，损失惨重，起火点均为与移动公司宽带网络连接的路由器或电脑处。该网络连接线路为传统的金属线路，非光纤线路。该网络线路与电信、联通等公司的网络线路交错架空铺设，但电信、联通等公司的线路为光纤线路，非金属线路，未有反映电脑损毁或火灾事故。电脑、路由器损毁及发生火灾的4户宽带网络线路是由移动公司的交换机引出的，对应的移动公司交换机引出线路接口也均有明显的放射性灼黑和碳化烧痕，而交换机电源线接口正常。由移动公司该交换机引出线路共有15条，其余用户未有电脑、路由器损坏或发生火灾的情况，经调查走访，或电脑等设备未开机，或未与设备连接。

1.2 发生火灾时当地天气实况 砀山县属中纬度多雷地区，年平均雷暴日32.8天以上，雷暴活动和雷电灾害发生频繁。2015年6月24日的宿州气象资料显示，当地有阵雨、雷暴活动。徐州市雷达探测资料显示，2015年6月24日2时，葛集镇（东经116°30′52″和纬度34°30′16″）所处区域有大于45DBZ的强回波生成，产生雷电灾害的可能性非常大。据砀山县雷电防护所雷灾调查走访附近居民，多人证言确实当时听到雷声。

1.3 通信基站和商铺防雷设施现状 砀山县葛集镇位于砀山县东北部苏鲁豫皖交界处，黄河故道北侧，距砀城19km。葛集镇由十字街组成，位于十字街东南600m位置建有一中国移动通信基站。基站铁塔高度55m，位于商铺后农田里，塔基四角与人工环形接地装置连接，防雷引下线采用40mm×4mm的镀锌扁钢，塔顶安装2m高的接闪杆。室内金属柜和机房设备均做了等电位连接，机房电源安装了电涌保护器（SPD）。共用接地装置工频接地电阻实测值1.20Ω，而移动基站交换机挂靠商铺东墙2m处，其防雷接地电阻值达670Ω。移动基站通信信号使用光纤线缆与基站交换机连接。通信基站电源是从铁塔东南变压器架空引来，电源线固定在铁塔上进入机房配电箱。基站北侧是沿街2排近100户商铺，商铺的电源也是从同一台变压器架空引入，电话线、网线、有线电视馈线等杂乱无序架空引入各商铺。所有商铺均无防雷装置而且路由器、电脑都没有保护接地。

1.4 发生火灾直接原因分析 2015年6月24日凌晨2：00，砀山县葛集镇笼罩在强雷暴天气穹顶之下，55m高的中国移动通信基站铁塔鹤立鸡群，首当其冲成为雷电接闪器，将雷电电流引入大地，使附近保护范围内的建筑物等免遭直接雷击。然而，通信铁塔瞬间强雷电电流流过，周围产生瞬变的强电磁场，其周围空间未有屏蔽衰减的金属导体上将会感应出数百甚至数千伏的高电压，此高压将击坏未经保护的连接设备甚至所接触物体。基站铁塔本身接地良好，足以泄放雷电电流，铁塔本身不会被雷击损坏。基站机房设备供电系统安装了合格的SPD，钳位雷电感应电压，释放雷电感应电流，保护基站设备不至于从电源系统入侵损坏。移动基站机房与交换机之间使用光纤连通，光纤上不会产生感应电压，所连接两端设备均没有因雷电感应造成损坏，电信、联通公司进入用户的宽带网络线路采用的是光纤。

唯有移动公司基站交换机与用户之间使用的是金属网线，且网线所连接的交换机和用户的电脑或路由器都没有进行良好的保护接地处理和安装SPD。结果是铁塔接闪，泄放雷电流，产生瞬变电磁场，处在周围的架空金属线路产生感应电动势，击坏了大大超过电压承受能力且又未有任何保护装置的连接在线路两端的移动公司交换机和用户的电脑或路由器。电击产生热效应，点燃了电器所直接接触的及附近的易燃或可燃物品，火灾发生了。如果用户电脑或路由器附近没有易燃或可燃物品，火灾惨剧将会避免，最多损毁电脑或路由器。所幸人员未在此时操作电脑，否则，人员亦将遭受电击，后果会更严重。

2 雷击引发火灾的预防和控制

从以上对砀山县葛集镇通信基站附近商户雷击引发火灾事故调查研究可以看出，虽然雷电是起因，但是防御措施不当才是这次火灾事故应该引以为戒的教训。

2.1 雷击引发火灾机理 雷电的危害大致可分为直击雷的危害和雷击电磁脉冲的危害两大类。在云层的形成过程中，由于电荷不断积累，形成了强大的静电高压电场。在电场力作用下，需要对地面上的高大物体形成尖端放电，以卸载电荷。我们可以理解为大地是零电势点，当云层所带电荷能量足以击穿湿润的空气时，云层就会对地面上的凸起物放电，同时产生雷声和在极短的时间内产生大量的热量，局部范围内温度高达6 000～10 000℃，甚至更高，能使金属熔化，树木、草堆等易燃、可燃物燃烧，以至引起火灾事故。这就是直击雷最常见的破坏作用――雷电引起的热效应。直击雷的破坏作用还常表现为雷电引起的电效应和机械效应等。

雷击电磁脉冲是指作为干扰源的闪电电流和闪电电磁场。闪电的这种空间雷击电磁脉冲（LEMP）是在三维空间范围内对一切电子设备发生作用，可以使在闭合的金属回路产生感应电流，也可以是在不闭合的导体回路产生感应电动势，由于其瞬变时间极短，所以感应电压可以很高，发生电离，以至产生电火花。遇易燃可燃物，则会引起火灾，遇易爆物品则会引起爆炸。上述火灾事故就属于这种情况。雷击电磁脉冲危害还表现为雷电产生的静电感应、电磁感应、雷电反击等。

2.2 农村住户雷电火灾防御措施 雷电作为自然界最为壮观的大气现象之一，亘古未变。但是随着科学的发展，人类对雷电的认知程度有极大的提高。人类不可能阻止闪电的产生和雷击现象的发生，但是对雷电危害的防御手段不断提高，若运用得当，可以避免或减少雷电灾害，预防类似火灾惨剧的发生。

2.2.1 防御直击雷引发火灾 尽管本次火灾直接原因来自于雷击电磁脉冲，但事实上直击雷引起火灾事故的几率要远大于此。

从减少直接雷击的角度考虑，所建建筑物位置应尽量避在土壤电阻率较大山区和平原，尽量避开有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、山坡稻田接壤的地上和具有不同电阻率土壤的交接地段，尽量避开沼泽、低洼地区和地下水位高的地方，因为这些地方更容易遭受雷击。所建建筑物应尽量避免成为至高点，尽量避免在旷野中建设房屋，高而孤立的建筑物更容易成为雷击对象。

为建筑物安装合格的防直击雷装置。对于较高的建筑物，旷野中孤立的建筑物，特别是有易燃易爆物品的建筑物、堆场等，防止直接雷击目前最有效和简单的方法就是安装接闪器，即法兰克福当年发明的“避雷针”。它把可能发生的闪击主动引入大地，避免建筑物被动的遭受雷击而引发火灾事故。

2.2.2 防御雷击电磁脉冲引发火灾 对于一般建筑物住户来说，雷击电磁脉冲造成较多家庭的电视机、电脑、电话等家用电器的损毁。但直接引发火灾事故的较少，后果却更为严重，这是预防和防御失当的后果。目前，广大的农村和村镇，供电线路、有线电视信号线路、电话线路、宽带网络线路等大多是采用有金属导线的架空线路，这事实上就给雷击电磁脉冲造成了可乘之机。城市里新建建筑的这些线路都采用了埋地屏蔽入户，宽带、电话线路大多采用了光纤入户，这就很大程度的避免了雷击电磁脉冲的入侵。农村和村镇要改变这种现状需要一个时间周期。可以从以下几个方面考虑防御雷击电磁脉冲造成危害。

（1）远离能够产生闪电电流和闪电电磁场干扰源的区域。村民新建房屋不要靠近通信基站铁塔，村镇新建通信基站选址在空旷开阔地带或山区，不要靠近村民集中居住区。

（2）为架空入户的金属线路的供电线路、电话线路、宽带网络线路及有线电视线路等安装雷电浪涌保护器，将雷击电磁脉冲泄放入地。

（3）安装宽带网络、电话时优先选用光纤入户线路。光纤线路本身不会产生感生电动势，因此不（下转107页）（上接97页）需安装雷电浪涌保护器。其加强筋是金属介质，尽量作接地处理，以消除雷电感应。

（4）如果入户线路可能引入雷击电磁脉冲，且又没有安装防雷装置，在雷暴天气不要使用家用电器和电子信息设备，并最好拔掉电源、网络线、有线电视线、电话线插头等，以防雷击电磁脉冲将设备击毁，造成人员伤亡。

（5）为防止雷击入户线路引起火灾，入户线路连接的家用电器、信息设备等旁边不要堆放易燃易爆物品，并最好备用灭火器。同时，应认真学习和掌握灭火常识和火灾应急措施，在因雷电和其他原因不幸造成火灾事故时最大限度保护人身生命和财产安全。

3 结语

通过对砀山县葛集镇移动基站雷击引发火灾事故的调查，明显看出农村普遍存在防雷意识淡薄，防雷设施不健全的现象。各级政府和气象防雷管理部门及有关单位应齐抓共管，社会共同参与，使农民群众增强防御雷电意识，提高防御雷电灾害能力，杜绝因雷电造成火灾惨痛事故的再次发生，把农村雷击灾害造成的损失降到最低限度。

参考文献

[1]汪顺勤.农村地区雷电灾害活动规律和防护技术研究[J].安徽农业科学，2009，37（15）：7083-7084，7103.

[2]肖稳安，张晓青.雷电与防护技术基础[M].北京：气象出版社，2006.

（责编：张长青）