1、第一讲 雷电灾害分析与评价第一讲 雷电灾害的发生及其危害第一部分 雷暴初步了解雷暴的情况。雷暴的放电的主导通道以及次通道，雷暴形成由于云际闪和云地闪都能产生对人员、建筑物和电子设备的危害。闪电的基本状况，我们应该如何应对。第二部分 雷暴的基本知识雷暴：雷电是积雨云强烈发展阶段产生的闪电雷鸣现象，气象上称之为雷暴。雷暴发展的三个主要条件：1 非常湿润的空气；(空气的运动产生电荷)2 潜在的大气不稳定型；3 靠近地面的空气产生上升运动的激发作用。雷暴范围：雷暴半径为 1020 公里、移动平均速度为 2030 公里、雷声可闻（人听）距离为 15 公里（更为准确的可用雷电定位系统） 、持续时间，温带弱
2、雷暴约 1 小时，夏天强雷暴约 3 小时以上。起电：地球携带着 5*10 库仑的净负电荷，它产生指向朝下的大气电场，在地表处的场强约 130 伏、米。等量的正电荷以空间电荷的形式分布着，大多数存在于底层大气中，所以晴天大气电场随高度而减小。由于垂直电场的存在，使得高层大气相对于地面处于约正 30 万伏的平均点位。雷暴特点：时间短促、发生范围广、发生频率高、立体性强、富于神秘性、在任一时刻，全球表面上连续发展着大约 1000 个雷暴。雷暴主要出现在较低纬度，但两极也能观测到。形成原因，雷暴形成其实就是闪电的形成。闪电可在云内、云间、云地之间产生。闪电率：110 次/分钟，最大的闪电率在第一次闪电
3、之后大约1020 分钟内出现。闪电现在云内放电，然后闪电放电才打到地面。其中云内、云间闪电占大部分（2030%） ，云地闪仅占六分之一（7080%） ，但对人类的危害却最大载地质沉积物中所检测到的古代闪电熔岩已有二亿五千万年龄，许多科学家推测，闪电在地球的生命起源和早期大气向现状的演变进程中，闪电都起着重要作用。雷暴的气候特征我国雷暴分布特点：南方比北方多，山地比平原多，内陆比沿海多。雷暴的季节性和时间性季节性：主要集中在下半年，一年中夏季最多，冬季最少。大陆上雷暴多出现在白天，集中出现在午后到傍晚之间；沿海与西部山区则易出现在夜间。雷暴的统计特征 根据 GB50057-94(2000)我国年
4、平均雷暴日 70天可以分四区：少雷区（15 天） 、中雷区（1540 天） 、多雷区（4190 天） 、强雷区（90 天）因此，南方年平均雷暴日在100130 天，长江以北年平均雷暴日在 2040 天，西北年平均雷暴日在 1030 天。 多雷暴月份：5 月、6 月、7 月、8 月 最早初雷日：1 月 最迟终雷日：12 月 年最多雷暴日数：138 天(150 廣州)第三部分 雷电造成的危害雷 电 危 害电 效 应 热 效 应 机 械 力 静 电 感 应 电 磁 感 应 电 磁 脉 冲 雷 电 反 击直 击 雷 雷 击 电 磁 脉 冲一、雷击对人员造成的危害分析人员遭受雷击（雷电灾害调查分析）是否
5、有雷击点（头、肩、皮肤） （进、流过、出） 。二、雷击对建筑物造成的危害多点落雷（枝装闪电）易受雷击部位（角、边）宁愿提高防雷类别，也不愿遭受雷击。 （南北雷暴日的差距）三、雷击建筑物或建筑物附近发生雷电感应引起的灾害电源开关受损分为雷击和过载。1、看开关跳闸时间（1、2小时不为雷击）2、1000 米周围通过雷电定位系统四、雷击建筑物发生起火或爆炸多数为易燃易爆单位雷击到生产车间或储存仓库（防范措施不到位）人员缺乏防雷意识（罐体厚度 4mm 罐顶换气阀应设阻火器）第四部分 雷击事故的责任追究个例以前不追究责任，现在追究有关部门的责任第五部分 雷击发生的原因直击雷（含侧击雷）造成的危害 闪电直接
6、击中建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生热效应、电效应、机械力者。雷电感应（含雷电波侵入）造成的危害 由于雷电迅速变化在其周围产生瞬态的强点磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。（1030 微秒达到最高值）雷击选择性建筑物的屋角、屋檐、屋脊、檐角、女儿墙 1、高耸的建筑物和尖形屋顶；2、空旷地区孤立建筑物；3、烟囱排出导电尘埃的厂房和废气管道；4、特别潮湿建筑物、屋顶为金属结构的建筑物；5、山谷风口的建筑物；6、土壤电阻率低的地区、金属矿床、河岸、山坡和地下水露头处。现实生活和工作中应注意的防雷人员密集的场所塔吊、脚手架注意防雷、孤立建筑物、易燃易爆场所、金属屋面、罐体、架。第四讲 雷电灾
7、害分析方法剩磁法一、 适用范围本标准适用于在调查电气火灾原因时，在火灾现场是火点无法寻找到短路熔痕及雷电熔痕的条件下，根据剩磁数据判定短路及雷电的产生，进一步分析与火灾起因的关系。二、 名词解释1、剩磁数据 ：铁磁体被导线短路电流及雷电流形成的磁场磁化后仍保留的磁性值。单位为毫特斯拉（mT）2、雷电熔痕 ：金属受雷电高温作用在表面上形成的融化痕迹。3、火烧导线短路剩磁 ：铜铝导线带电，在火焰及高温作用下发生短路形成磁场，铁磁体被磁化后保持的磁性。三、 原理由于电流的磁效应，在电流周围空间产生磁场，处于磁场的铁磁体受到磁化的作用，当磁场逸去后铁磁体仍保持一定的磁性。处于磁场中的铁磁体被磁化保持磁
8、性的大小和电流和磁场的强弱有关。 （时间尽量在 24 小时之前测量）通常状态下导线中的电流在正常状态下，虽然也会产生磁场，但其强度小，留在铁磁体上的剩磁也有限。当线路发生短路或雷电经过时，将会产生异常大的电流，从而出现具有相当强度的磁场，铁磁体也随之受到强磁化作用，保持较大的磁性。一般（正常情况负载 20-30A 负载短路时 200-300A 雷击后 2000-3000A） 。在火灾现场中当怀疑火是由于导线短路或雷电引起而又无熔痕可作依据时，则采用对导线及雷电周围铁磁体剩磁检测，依据剩磁的有无和剩磁的大小判定在火场中是否出现过短路及雷电现象，进一步分析与火灾起因的关系。四、 设备与器材1、特斯
9、拉计实验室用或现场携带用，量程为 0100mT,精度为正负 2.5%，使用温度为正负 5+40 摄氏度。2、器材取样工具，装试样纸袋、毛刷、酒精、丙酮等溶剂。五、 方法步骤（一） 试样种类铁钉、铁丝（取长条型、体积小的金属物体） ；穿线铁套管；白炽灯、日光灯灯具上的铁磁材料；配电盘上的铁磁材料；人字房架（有线路）上的钢筋、铁钉；设备器件及其它杂散金属，但以体积小的为宜；（二） 试样提取1、部位作为检测用的试样，应取自现场中确认无误的起火点或起火部位导线的周围。试样与导线的距离以不超过 20为宜，但对有雷电可能的现场，可以据情提取，不受部位限制。2、拍照在提取样品之前应进行现场拍照，拍照分为试样
10、方位和试样近拍两项。3、提取对固定在墙壁或其他物体上的试样，提取时不应弯折、敲打、摔落；宜提取受火烧温度较低的德试样；对位于磁性材料附近的试样不应提取；经证实该线路过去曾发生短路时，不应提取；如因不便提取时可以在试样的原位置进行检测；4、保管对提取的试样，宜装入采样袋内妥善保管，并注明试样名称与提取位置，不应与磁性材料或其他物件混放在一起。5、测量（1）清除污垢测量前采用水及溶剂清除试样表面的炭灰、污垢。 （应清除前后分别测量数值。比较大小进行填写）（2）测量准备按仪表使用说明，将仪表电源接通，经校准、预热做好准备。（3）操作视试样不同选择测量点，如铁钉、铁管、钢筋的两端，铁板的角部、杂散铁件
11、的棱角及尖端部位；将探头（霍尔元件）平贴在试样上，缓慢改变探头位置和角度进行搜索式测量，直到仪表显示稳定的最大值为止；探头与试样接触即可，不应用力按压；测量后按试样分别做好记录。6、判定（1）数据判定铁钉、铁丝的判定在短路状态下，由于短路电流的大小及距短路点的远近不同，一般为 0.21.5mT，大者在 2mT 以上。因剩磁数据的低限与正常电流的数据有重叠，故 0.5mT 以下不做判定依据使用，剩磁数据越大，定性约准确，但也不能只依据个别数据判定，只有在较多数据的事实下，才能做出判定。0.51.0mT 以下可做判定短路的参考值，1.0mT 以上作为确定短路的剩磁的数据。钢管、钢筋的判定低于 1.
12、0mT 以下不做判定依据使用，1.01.5mT 作为参考值，1.5mT 以上作为判定短路的数据。杂散铁件的判定导线附近的铁棒、角铁、金属框架、工具等一般体积较大，被磁化不明显，应以 1.0mT 以上作为判定的依据使用。（2）雷电剩磁数据的判定当避雷线上流过 20KA 电流时，避雷线上的预埋支架、U 型卡子剩磁数据位 2.03.0mT。雷电流通过 1*2m 铁板，铁板四角剩磁为 2.03.0mT。避雷针尖端剩磁并不大，为 0.61.0mT。处于雷电通道的杂散铁件、钉类、钢筋、金属管道的剩磁数据均为 1.510mT 之间。上述数据系实验和在雷电现场检测所得，可作为判定时参照使用。（3）雷电数据的比
13、较判定在现场经过比较做出判定，如同样两个设施上均有线路通过，但一方有剩磁另一方无剩磁，证明有剩磁一方的导线曾发生过短路。(4）磁化规律的判定铁磁体磁性的强弱与距导线（短路）的距离有关。距导线越近其磁性越强，测量时如能找到由强到弱的规律，再结合所测的数据，则可进一步判定导线是是否曾发生过短路。第五讲 雷电灾害风险评估金相法(GB16840.4-1997)电气火灾原因技术鉴定方法一、 范围本标准适用于在调查电气火灾原因时，从铜、铝导线上的火烧熔珠和短路熔珠的不同金相组织的变化特征，鉴别其溶化原因与火灾起因的关系。即：是火烧熔珠还是短路熔珠？是一次短路熔珠还是二次短路熔珠。二、 定义1、 熔痕 ：铜
14、铝导线在外界火焰或短路电弧高温作用下，形成的圆状、凹凸状、瘤状尖状及其他不规则的微熔及全熔痕迹。2、 熔珠 ：铜铝导线在外界火焰或短路电弧高温作用下，在导线的端部、中部或落地后形成的圆珠状熔化痕迹。3、 一次短路熔痕 ：铜铝导线因自身故障于火灾发生之前形成的短路熔化痕迹。4、 二次短路熔痕 ：铜铝导线带电，在外界火焰或短路电弧高温作用下，导致绝缘层失效发生短路后残留的痕迹。5、 晶粒 ：构成多晶体的各单晶体叫做晶粒。时由很多晶胞所组成的，往往呈颗粒状，无规则的外形。6、 晶界 ：两个位向不同的晶粒相接触的区域，即晶粒与晶粒之间的界面。7、 共晶体 ：由共晶成分的液体合金凝固时生成两种不同的固熔
15、体，这种共晶反应所得到的两相混合组织叫共晶体。8、 再结晶 ：冷变形金属加热时产生的以新的等轴晶粒代替原来变形晶粒的过程叫再结晶。9、 等轴晶 ：在通常的凝固条件下，金属或合金的固熔体结晶成颗粒状，内部有各向等长相近的枝晶组织形成。枝晶的各个分枝，在各个方向均匀生长的大小不同的晶粒叫等轴晶。10、 树枝晶 ：先后长成的晶轴，彼此交错似树枝状，称为树枝状晶体。11、 铸态组织 ：将液态金属注入铸模中，使之凝固，凝固后所得到的组织称铸态组织。12、 胞状晶 ：固熔体在结晶时，晶体在界面上的以凸起条状自由生长在过冷区时，所形成的不规则形状、条状、规则的六角形。13、 柱状晶 ：在通常的凝固条件下，金
16、属或合金的固熔体在结晶时，由内生长成德枝晶，沿着分枝（主干）在某一特殊界面延伸生长，最后形成的晶粒呈长条形状。14、 偏光 ：显微镜中的光源，采用正交偏振光照。15、 熔化过渡区 ：由熔痕向导线延伸的一定距离内存在的融化现象，是火烧熔痕与二次短路熔痕所具有的特征。三、 原理铜铝导线无论是火灾作用熔化还是短路电弧高温熔化，除全部烧失外，一般均能查找带残留熔痕（尤其是铜导线）其熔痕外观仍具有代表当时环境气氛的特征。一次短路熔痕和二次短路熔痕同属于瞬间电弧高温熔化，具有冷却速度快，熔化范围小的特点，但不同的事前者短路发生在正常环境气氛中，后者短路发生在烟火与温度的气氛中，而被通常火灾热作用熔化的痕迹
17、，其时间、温度又均与短路不同，它具有温度持续时间长，火烧范围大，熔化温度低于短路电弧温度。虽然都属于熔化，但由于不同的环境气氛与了熔痕形成的全过程，所以保留了熔痕形成时的各自特征，其呈现的金相组织亦有各不相同的特点。四、 设备与器材1、金相显微镜放大倍数 202000 倍，带摄像装置（手动、自动、彩照、偏光等） 。具体部件、设备及操作等应按仪器说明书的规定进行；观察试样时，根据所需的放大倍数去选择。2、体视显微镜放大倍数 10160 倍，工作距离 9730，视场范围最大 20，带有型照相机，曝光表。3、附属设备金相试样预磨机、抛光机、金相镶嵌机、暗室放大机、曝光定时器、曝光箱、显影定影灯具，玻
18、璃皿、镊子、模具、电吹风等。五、 方法步骤金相试样的制备包括选取镶嵌磨制抛光侵蚀等几个步骤，忽视任何一道工序都会影响组织分析和检验结果的正确程度，甚至造成误判。六、 判定1、导线熔痕鉴别（1）火烧熔痕火烧熔痕的金相组织呈现粗大的等轴晶，无空洞，个别熔珠磨面有极少缩孔（多股导线熔痕除外） 。（2）一次短路熔痕与二次短路熔痕区别熔 痕区 别熔 珠 与 导 线 衔 接 处 的 过 度 区 界限 不 太 明 显 。熔 珠 晶 界 较 粗 大 ， 空 洞 周 围 的铜 和 氧 化 亚 铜 共 晶 体 较 多 ， 而且 较 明 显 。熔 珠 空 洞 周 围 及 洞 壁 的 呈 鲜 红色 、 桔 红 色 。
19、三四五 （ 偏 光 下 观 察 ）金 相 组 织 呈 细 小 的 胞 状 晶 或 柱状 晶熔 珠 金 相 磨 面 内 部 气 孔 小 而 较少 ， 并 整 齐熔 珠 与 导 线 衔 接 处 的 过 度 区 界限 明 显 。熔 珠 晶 界 较 细 ， 空 洞 周 围 的 铜和 氧 化 亚 铜 共 晶 体 较 少 ， 不 太明 显 。熔 珠 空 洞 周 围 及 洞 壁 的 颜 色 不明 显 。一 次 短 路 熔 痕 二 次 短 路 熔 痕一二金 相 组 织 被 很 多 气 孔 分 割 ， 出现 较 多 粗 大 的 柱 状 晶 或 粗 大 晶界熔 珠 金 相 磨 面 内 部 气 孔 多 而大 ， 并
20、 且 不 规 整在较复杂的情况下判定一次短路熔痕和二次短路熔痕时，须结合宏观法、成分分析法和火灾现场实际情况等综合分析判定。金相法雷灾调查适用消防部门的火灾风险，其方法不适合气象部门现实情况，市级防雷单位应该可以有其实验室及其设备，但其费用大（十几万） 。经济发达地区是可行的。七、 送检及鉴定时应履行的书面程序1、送检单位在送检时，应先填写电气火灾原因技术鉴定申请单，其内容包括申请鉴定单位名称、地址、联系人；失火单位名称、样品名称、数量、取样地点、取样人、鉴定目的。2、鉴定单位在接受鉴定任务后应填写收样单、任务单、接待记录、原始记录。3、鉴定结束后，将鉴定结论填写在鉴定报告审批表中，经试验室负
21、责人签字，质量审查无误后报领导审批。4、将审批后的鉴定报告原件交送检单位，复印件留档存查。第七讲 雷击个例分析一、 个例分析一 广东省云浮罗定市龙涌林场梅子岭区“6.4”雷击事故 原因调查分析（应启动级预案）2007 年 6 月 4 日下午 2 点 20 分左右发生雷击，导致 5 死 3 伤（群死群伤）（一） 、对周围基本情况描述外形描述基本情况描述伤害大致情况（死亡人员、受伤人员基本情况）制作平面图（进行分析屋内各个伤亡人员可能的雷击情况，分别分析雷击情况）事故发生现场人员调查记录事故发生现场的证人证词（具有说服力）越多越好。（三） 、闪电检测定位资料记录（四） 、出具雷击调查报告（得出事故调查结论）二、 雷击个例二 电子信息雷击广州市智能交通管理指挥中心“6.8”雷击事故调查原因分析（二） 、闪电检测定位资料记录
