都匀市中小学校的防雷设施分析与对应措施

2010-09-07张世谨卢志红陈朝海

中低纬山地气象 2010年5期

关键词：都匀市教学楼雷电

张世谨,卢志红,陈朝海

(1.贵州省黔南自治州气象局,贵州都匀 558000;2.广东省河源市气象局,广东河源 517000)

都匀市中小学校的防雷设施分析与对应措施

张世谨1,卢志红2,陈朝海1

(1.贵州省黔南自治州气象局,贵州都匀 558000;2.广东省河源市气象局,广东河源 517000)

2010年都匀市开始对存在雷击隐患的学校进行整改建议或技术改造,该文在应用雷电监测资料、学校防雷设施调查资料分析基础上,介绍中小学校雷电防护技术措施对策。

中小学校;防雷设施;现状分析;措施建议

1 引言

2007年5月23日下午 16时10分,重庆开县义和镇兴业村小学发生重大雷击事件,造成 7名小学生死亡、19人重伤、20人轻伤。事故发生后,中国气象局、教育部及时联合下发《关于加强学校防雷安全工作的通知》,中国气象局也对西部贫困地区安排一定资金,并要求防雷中心对部分中小学校进行防雷整改示范工程任务;其中:贵州省帮助 60所中小学校、四川省帮助 60所贫困农村中小学校、湖南省帮助 43所农村中小学校、江西省帮助 60所中小学校。为了科学、优质、圆满的完成本次防雷整改示范工程,贵州省防雷减灾办公室下发了《关于对中小学校进行防雷装置普查的通知》,从 2008年3月到 4月底止,黔南州防雷中心组织技术人员,对区域内中小学校防雷装置现状进行普查,并根据省局安排完成一个中小学校防雷示范工程。

然而,黔南州 11个县市,共有 2 000多所中小学校,示范工程数量所占全部比例仅为 10%。2010年,中小学校危房改造工作即将全面进行,为了更好的解决农村中小学校防雷安全工作,本文通过都匀市中小学校防雷设施现状情况、雷击事故隐患分析,提出解决对策,期望促进后续工作的顺利进行。

2 基本概况

2.1 地形、气候概况

都匀市地处贵州南部偏东的剑江河畔,地处107°7′～107°47′E,25°51′～26°26′N之间,南北长63Km,东西宽 64Km,总面积 2 274Km2。都匀属亚热带季风气候、四季分明、冬无严寒、夏无酷暑,年平均气温 15.9℃,年降雨量平均 1 446mm。

2.2 雷电概况

根据黔南州气象局 35a雷电气象观测资料显示:都匀市年平均雷暴日为 48d,属于典型高雷暴区,都匀市雷电主要发生在 5-8月,月平均雷电日数超过 7d,最高达 13d,3、9月为雷电多发期,月平均雷电日数超过 3d;11、12、1月基本没有雷电发生。总的来说,山区多于城市,夏秋季雷暴多,春冬季雷暴少,雷暴的地闪多,雷电影响范围广[1]。

2.3 主要雷击事故情况

据统计,2000—2009年都匀市雷击人身事故发生 420起,受伤 210余人,身亡 126人。其中学校雷灾事故较为严重,共造成 7人死亡、5人受伤,损坏电器设备、供电设备 5 878宗,直接损失 3 160万元,间接损失 14 014万元。雷击引起火灾,烧毁房屋100多间,烧坏 130多间。

从 1996—2002年期间,每逢雷雨季节都匀市凯口镇凯酉小学必遭雷击。学校教室内的门窗多次被击坏,教学用的电视设备、锅底天线被击毁。室外电线也经常被雷击烧毁。

3 中小学校的防雷现状

2009年8月20日—31日期间,由都匀市教育局组织黔南州气象局防雷中心及相关单位人员,对都匀市所辖区域内各乡镇中、小学校防雷设施建设进行调研检查。经调查,防雷环境的城乡差别显而易见,在城镇中各类中、小学校建 (构)筑物设有防雷装置的比比皆是,避雷针、避雷带随处可见,有条件的还安装上电源避雷器。而许多地处偏僻,地形、环境都相当复杂的农村乡镇,教学楼、办公楼、宿舍楼,因为受各种因素的制约根本不可能考虑安装防雷安全措施。这些乡镇学校普遍存在电源部分、弱电系统无防感应雷、雷电波侵入措施及电源线路未做屏蔽处理等问题。极少数中、小学校,仅安装简单的外部防直击雷装置 (接闪、引下),但大多数因年久失修,防直击雷装置锈蚀严重,设计有待完善,存在严重的雷击安全隐患。中小学校的防雷装置合格率仅为 0.85%(表 1)。

表 1 都匀市所辖区域内中、小学校防雷设施普查结果

3.1 雷电意识淡薄,没有认识到防雷的重要性

在一些乡镇学校调查过程中,校领导和老师反映最多的是无经费安装防雷保护设施。有的认为,学校的教学楼、宿舍楼只有 2～3层,没有周边的山和树高,不需要安装防雷装置。甚至有人认为,他们学校没有安装防雷设施,这些年也没有出现因雷击造成的安全事故。由此可见,许多学校普遍存在麻痹思想和侥幸心理[3]。

3.2 没有安装防雷装置,或者有防雷装置不健全

检查到各乡镇的中小学校中,80%建筑物没有安装防雷装置,与城镇和市区的学校相差甚远。做有防雷装置的建筑物,还存在很多防雷隐患,主要表现在:

①位于山区,多在山坡上,或是山脚下,建筑物周边的树木环绕,树枝靠近外墙,有些甚至遮盖住大半个建筑物天面。

②学校教学楼的铁栏杆、窗户没有做等电位连接,有的教学楼天面上有突出的旗杆、天线等金属设施。

③学校现代化电算教育器材,电视广播,信息网络逐步普及和推广,学校在防雷接地保护措施方面上的不足,易因雷击引起人身与设备的安全事故。

④电源线架空,建筑物内线路走线曲直复杂,有乱搭接情况,信息线路入户没有做过电压保护措施。

3.3 学校做有防雷装置,但未定期检测维护

避雷针、带,明装引下线,日久失修,有严重脱落,腐蚀现象,防雷装置失效。

4 综合防雷措施对策

完整的雷电防护体系包括外部防雷和内部防雷 2个方面。

4.1 防直击雷措施

依据《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94),在学校教学楼、宿舍楼等顶部设避雷带,所有突出屋面的金属物体均与避雷带可靠焊接。屋面避雷带采用 F10mm镀锌圆钢,每隔 1.0m用支撑杆固定。利用结构柱内 2根 F16mm主筋作为引下线,以焊接的形式从柱顶引至柱底,与基础钢筋焊接相连,并与大楼基础钢筋、梁柱钢筋、金属框架连接起来,形成闭合良好的法拉第笼,建筑物内竖向金属管道应每 3层与圈梁的均压环相连,均压环应与防雷装置专设引下线相连。

4.2 内部防雷保护

内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。内部防雷装置的措施包括等电位连接设施 (物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。

4.3 电源系统保护

在综合教学楼总电源配电柜安装一组低压电源避雷器作为第一级雷电电涌保护;在楼层分配电柜处安装电源避雷器作为第二级雷电电涌保护;在特别重要的校园中心机房、多媒体教室等配电盒处安装电源避雷器作为第三级保护,并且对网络中心主服务器采用防雷插座细保护。这些保护起到对从电源线上进入的感应过电压的拦截、泄放保护作用。SPD的三相分别并联空气开关后面相应的线路端子,中线接N端,地线接至配电线路接地排、机壳或 PE端。

在安装 SPD时应注意:第一级 SPD相线连接线及地线截面不小于 25mm2,第二级 SPD相线连接线及地线截面不小于 16mm2,第三级 SPD相线连接线及地线截面不小于 10mm2。

4.4 校园网络的雷电防护

一般来说,校园网是由校园主干交换机和各分交换机以及路由器、服务器、相当数量的终端构成。位于主机房内的主干交换机通过广域网路由器与外界联系,通过光纤与各分交换机连接,分交换机通过集线器与各用户终端相连。

综合教学楼的网络总进线及中心机房、多媒体教室主要信息设备间是采用光缆传输信息的,由于光纤是通过光信号来传递信息的,光信号不受雷击的影响,因此只需要将光缆加强芯妥善接地即可,如无光缆加强芯,则此处无须防护。

网络传输线主要使用的是光纤和双绞线。其中光纤不需要特别的防雷措施,但若室外的铠状光纤是架空的,那么需要将光纤的金属部分接地。而双绞线屏蔽效果较差,因此感应雷击的可能性比较大,应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中,屏蔽线槽应良好接地;也可穿金属管敷设,金属管应全线保持电气上的连通,并且金属管两端应良好接地。

在信号线路上安装信号防雷器,对防感应雷是一种行之有效的办法。对于校园网,可在网络信号线进入到广域网路由器之前安装专用信号防雷器;在系统主干交换机、主服务器以及各分交换机、服务器的信号线入口处分别安装相应型号信号防雷器。信号防雷器的选型应综合考虑工作电压、传输速率、接口形式等。

在多媒体教室内,远程教育卫星接收装置,在馈线进入设备端安装专用天馈 SPD,电话电缆进线、有线电视出线等线路在进出户的穿线钢管、电缆金属外皮均应与总等电位端子排连接,电话电缆进线、有线电视出线等线路到相应设备端安装相应信号避雷器 SPD加以保护。在安装 SPD时,所有的SPD的地线要求接在等电位母排上,且长度应小于 0.5m。

4.5 屏蔽

计算机网络机房、多媒体教室的电脑机房的四周墙壁均敷设 5mm×5mm的钢丝网,并设 25mm× 4mm镀锌扁钢作骨架;窗户用Φ8镀锌圆钢织成适当网格,再敷设 5mm×5mm的钢丝网;门采用金属板门或内嵌铁板的门。房间四周的钢丝网、窗户四周的钢丝网和金属门等均连成一电气整体,同时设一根 25mm2铜芯接地线与其他电器的接地铜排做可靠连接,形成系统电气等电位。