張世謹,盧志紅,陳朝海

(1.貴州省黔南自治州氣象局,貴州 都勻 558000;2.廣東省河源市氣象局,廣東 河源 517000)

都勻市中小學校的防雷設施分析與對應措施

張世謹1,盧志紅2,陳朝海1

(1.貴州省黔南自治州氣象局,貴州 都勻 558000;2.廣東省河源市氣象局,廣東 河源 517000)

2010年都勻市開始對存在雷擊隱患的學校進行整改建議或技術(shù)改造,該文在應用雷電監(jiān)測資料、學校防雷設施調(diào)查資料分析基礎(chǔ)上,介紹中小學校雷電防護技術(shù)措施對策。

中小學校;防雷設施;現(xiàn)狀分析;措施建議

1 引言

2007年5月23日下午 16時10分,重慶開縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學發(fā)生重大雷擊事件,造成 7名小學生死亡、19人重傷、20人輕傷。事故發(fā)生后,中國氣象局、教育部及時聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加強學校防雷安全工作的通知》,中國氣象局也對西部貧困地區(qū)安排一定資金,并要求防雷中心對部分中小學校進行防雷整改示范工程任務;其中:貴州省幫助 60所中小學校、四川省幫助 60所貧困農(nóng)村中小學校、湖南省幫助 43所農(nóng)村中小學校、江西省幫助 60所中小學校。為了科學、優(yōu)質(zhì)、圓滿的完成本次防雷整改示范工程,貴州省防雷減災辦公室下發(fā)了《關(guān)于對中小學校進行防雷裝置普查的通知》,從 2008年3月到 4月底止,黔南州防雷中心組織技術(shù)人員,對區(qū)域內(nèi)中小學校防雷裝置現(xiàn)狀進行普查,并根據(jù)省局安排完成一個中小學校防雷示范工程。

然而,黔南州 11個縣市,共有 2 000多所中小學校,示范工程數(shù)量所占全部比例僅為 10%。2010年,中小學校危房改造工作即將全面進行,為了更好的解決農(nóng)村中小學校防雷安全工作,本文通過都勻市中小學校防雷設施現(xiàn)狀情況、雷擊事故隱患分析,提出解決對策,期望促進后續(xù)工作的順利進行。

2 基本概況

2.1 地形、氣候概況

都勻市地處貴州南部偏東的劍江河畔,地處107°7′～107°47′E,25°51′～26°26′N之間,南北長63Km,東西寬 64Km,總面積 2 274Km2。都勻?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候、四季分明、冬無嚴寒、夏無酷暑,年平均氣溫 15.9℃,年降雨量平均 1 446mm。

2.2 雷電概況

根據(jù)黔南州氣象局 35a雷電氣象觀測資料顯示:都勻市年平均雷暴日為 48d,屬于典型高雷暴區(qū),都勻市雷電主要發(fā)生在 5-8月,月平均雷電日數(shù)超過 7d,最高達 13d,3、9月為雷電多發(fā)期,月平均雷電日數(shù)超過 3d;11、12、1月基本沒有雷電發(fā)生?？偟膩碚f,山區(qū)多于城市,夏秋季雷暴多,春冬季雷暴少,雷暴的地閃多,雷電影響范圍廣[1]。

2.3 主要雷擊事故情況

據(jù)統(tǒng)計,2000—2009年都勻市雷擊人身事故發(fā)生 420起,受傷 210余人,身亡 126人。其中學校雷災事故較為嚴重,共造成 7人死亡、5人受傷,損壞電器設備、供電設備 5 878宗,直接損失 3 160萬元,間接損失 14 014萬元。雷擊引起火災,燒毀房屋100多間,燒壞 130多間。

從 1996—2002年期間,每逢雷雨季節(jié)都勻市凱口鎮(zhèn)凱酉小學必遭雷擊。學校教室內(nèi)的門窗多次被擊壞,教學用的電視設備、鍋底天線被擊毀。室外電線也經(jīng)常被雷擊燒毀。

3 中小學校的防雷現(xiàn)狀

2009年8月20日—31日期間,由都勻市教育局組織黔南州氣象局防雷中心及相關(guān)單位人員,對都勻市所轄區(qū)域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中、小學校防雷設施建設進行調(diào)研檢查。經(jīng)調(diào)查,防雷環(huán)境的城鄉(xiāng)差別顯而易見,在城鎮(zhèn)中各類中、小學校建 (構(gòu))筑物設有防雷裝置的比比皆是,避雷針、避雷帶隨處可見,有條件的還安裝上電源避雷器。而許多地處偏僻,地形、環(huán)境都相當復雜的農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn),教學樓、辦公樓、宿舍樓,因為受各種因素的制約根本不可能考慮安裝防雷安全措施。這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)學校普遍存在電源部分、弱電系統(tǒng)無防感應雷、雷電波侵入措施及電源線路未做屏蔽處理等問題。極少數(shù)中、小學校,僅安裝簡單的外部防直擊雷裝置 (接閃、引下),但大多數(shù)因年久失修,防直擊雷裝置銹蝕嚴重,設計有待完善,存在嚴重的雷擊安全隱患。中小學校的防雷裝置合格率僅為 0.85%(表 1)。

表 1 都勻市所轄區(qū)域內(nèi)中、小學校防雷設施普查結(jié)果

3.1 雷電意識淡薄,沒有認識到防雷的重要性

在一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)學校調(diào)查過程中,校領(lǐng)導和老師反映最多的是無經(jīng)費安裝防雷保護設施。有的認為,學校的教學樓、宿舍樓只有 2～3層,沒有周邊的山和樹高,不需要安裝防雷裝置。甚至有人認為,他們學校沒有安裝防雷設施,這些年也沒有出現(xiàn)因雷擊造成的安全事故。由此可見,許多學校普遍存在麻痹思想和僥幸心理[3]。

3.2 沒有安裝防雷裝置,或者有防雷裝置不健全

檢查到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中小學校中,80%建筑物沒有安裝防雷裝置,與城鎮(zhèn)和市區(qū)的學校相差甚遠。做有防雷裝置的建筑物,還存在很多防雷隱患,主要表現(xiàn)在:

①位于山區(qū),多在山坡上,或是山腳下,建筑物周邊的樹木環(huán)繞,樹枝靠近外墻,有些甚至遮蓋住大半個建筑物天面。

②學校教學樓的鐵欄桿、窗戶沒有做等電位連接,有的教學樓天面上有突出的旗桿、天線等金屬設施。

③學?，F(xiàn)代化電算教育器材,電視廣播,信息網(wǎng)絡逐步普及和推廣,學校在防雷接地保護措施方面上的不足,易因雷擊引起人身與設備的安全事故。

④電源線架空,建筑物內(nèi)線路走線曲直復雜,有亂搭接情況,信息線路入戶沒有做過電壓保護措施。

3.3 學校做有防雷裝置,但未定期檢測維護

避雷針、帶,明裝引下線,日久失修,有嚴重脫落,腐蝕現(xiàn)象,防雷裝置失效。

4 綜合防雷措施對策

完整的雷電防護體系包括外部防雷和內(nèi)部防雷 2個方面。

4.1 防直擊雷措施

依據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB 50057-94),在學校教學樓、宿舍樓等頂部設避雷帶,所有突出屋面的金屬物體均與避雷帶可靠焊接。屋面避雷帶采用 F10mm鍍鋅圓鋼,每隔 1.0m用支撐桿固定。利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi) 2根 F16mm主筋作為引下線,以焊接的形式從柱頂引至柱底,與基礎(chǔ)鋼筋焊接相連,并與大樓基礎(chǔ)鋼筋、梁柱鋼筋、金屬框架連接起來,形成閉合良好的法拉第籠,建筑物內(nèi)豎向金屬管道應每 3層與圈梁的均壓環(huán)相連,均壓環(huán)應與防雷裝置專設引下線相連。

4.2 內(nèi)部防雷保護

內(nèi)部防雷裝置的作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。內(nèi)部防雷裝置的措施包括等電位連接設施 (物)、屏蔽設施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。

4.3 電源系統(tǒng)保護

在綜合教學樓總電源配電柜安裝一組低壓電源避雷器作為第一級雷電電涌保護;在樓層分配電柜處安裝電源避雷器作為第二級雷電電涌保護;在特別重要的校園中心機房、多媒體教室等配電盒處安裝電源避雷器作為第三級保護,并且對網(wǎng)絡中心主服務器采用防雷插座細保護。這些保護起到對從電源線上進入的感應過電壓的攔截、泄放保護作用。SPD的三相分別并聯(lián)空氣開關(guān)后面相應的線路端子,中線接N端,地線接至配電線路接地排、機殼或 PE端。

在安裝 SPD時應注意:第一級 SPD相線連接線及地線截面不小于 25mm2,第二級 SPD相線連接線及地線截面不小于 16mm2,第三級 SPD相線連接線及地線截面不小于 10mm2。

4.4 校園網(wǎng)絡的雷電防護

一般來說,校園網(wǎng)是由校園主干交換機和各分交換機以及路由器、服務器、相當數(shù)量的終端構(gòu)成。位于主機房內(nèi)的主干交換機通過廣域網(wǎng)路由器與外界聯(lián)系,通過光纖與各分交換機連接,分交換機通過集線器與各用戶終端相連。

綜合教學樓的網(wǎng)絡總進線及中心機房、多媒體教室主要信息設備間是采用光纜傳輸信息的,由于光纖是通過光信號來傳遞信息的,光信號不受雷擊的影響,因此只需要將光纜加強芯妥善接地即可,如無光纜加強芯,則此處無須防護。

網(wǎng)絡傳輸線主要使用的是光纖和雙絞線。其中光纖不需要特別的防雷措施,但若室外的鎧狀光纖是架空的,那么需要將光纖的金屬部分接地。而雙絞線屏蔽效果較差,因此感應雷擊的可能性比較大,應將此類信號線敷設在屏蔽線槽中,屏蔽線槽應良好接地;也可穿金屬管敷設,金屬管應全線保持電氣上的連通,并且金屬管兩端應良好接地。

在信號線路上安裝信號防雷器,對防感應雷是一種行之有效的辦法。對于校園網(wǎng),可在網(wǎng)絡信號線進入到廣域網(wǎng)路由器之前安裝專用信號防雷器;在系統(tǒng)主干交換機、主服務器以及各分交換機、服務器的信號線入口處分別安裝相應型號信號防雷器。信號防雷器的選型應綜合考慮工作電壓、傳輸速率、接口形式等。

在多媒體教室內(nèi),遠程教育衛(wèi)星接收裝置,在饋線進入設備端安裝專用天饋 SPD,電話電纜進線、有線電視出線等線路在進出戶的穿線鋼管、電纜金屬外皮均應與總等電位端子排連接,電話電纜進線、有線電視出線等線路到相應設備端安裝相應信號避雷器 SPD加以保護。在安裝 SPD時,所有的SPD的地線要求接在等電位母排上,且長度應小于 0.5m。

4.5 屏蔽

計算機網(wǎng)絡機房、多媒體教室的電腦機房的四周墻壁均敷設 5mm×5mm的鋼絲網(wǎng),并設 25mm× 4mm鍍鋅扁鋼作骨架;窗戶用Φ8鍍鋅圓鋼織成適當網(wǎng)格,再敷設 5mm×5mm的鋼絲網(wǎng);門采用金屬板門或內(nèi)嵌鐵板的門。房間四周的鋼絲網(wǎng)、窗戶四周的鋼絲網(wǎng)和金屬門等均連成一電氣整體,同時設一根 25mm2銅芯接地線與其他電器的接地銅排做可靠連接,形成系統(tǒng)電氣等電位。

5 組織實施對策

學校防雷設施是一個復雜、龐大的工程,且處于人員比較密集的公共場所。因此,防雷設施必須做到設計完善,安全可靠,經(jīng)濟合理。這就需要在政府及有關(guān)部門的支持與幫助下,制定具體的實施方案。

①無防直擊雷設施的教學樓、綜合樓、宿舍樓等建筑物,設計安裝完善的外部防雷設施。

②所有校園內(nèi)的電源線路、信號線路、金屬管道等應做屏蔽處理。電源線部分至少安裝一級防雷電波侵入措施,電視廣播、網(wǎng)絡系統(tǒng)部分設置二級防雷保護措施。

③針對防雷設施不合格的教學樓、宿舍樓等建筑物,限期內(nèi)進行整改。

④會同都勻市教育局,加強防雷裝置年度檢測、安全督察工作。

⑤加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小學校防雷安全宣傳工作。通過電視、廣播等新聞媒體及圖片展覽的形式,讓師生了解常用避雷知識。

⑥加強監(jiān)督管理。由都勻市政府成立全市中小學校防雷設施建設工作領(lǐng)導安全小組,并在各個學校設置防雷安全員,由市內(nèi)到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)逐級分工,確保工作到位。

6 結(jié)束語

鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小學校是人口密集、社會影響大、電子設備普及度較高的場所,也是雷擊引發(fā)事故易發(fā)場所,但雷電防護設施落后,存在雷災事故隱患。加強鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小學校雷電防護措施是一項重要工作,加強領(lǐng)導,作好防雷工作,對鄉(xiāng)鎮(zhèn)順利開展、發(fā)展九年義務教育具有重要意義。

[1] 梅衛(wèi)群,江燕如 .建筑防雷工程與設計[M].北京:氣象出版社,2004.

[2] 李京校,程云峰 .學校防雷現(xiàn)狀與對策—漯河市中小學校雷電防護安全調(diào)查報告[A].第六屆中國國際防雷論壇論文摘編[C].廣州,2007.11.

[3] 關(guān)象石,李超 .電涌保護器的性能要求和使用原則(二) [J].廣東氣象,2000,增刊 2.

[4] GB50057-94.建筑物防雷設計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社 2001,02.

T M862

B

2010-06-01

張世謹 (1981-),女,助工,主要從事防雷減災技術(shù)服務工作。

1003-6598(2010)05-0029-03