大厦发电机房雷灾成因调查及改进措施研究

陈东

(上海市防雷中心,上海 201615)

大厦发电机房雷灾成因调查及改进措施研究

陈东

(上海市防雷中心,上海 201615)

现代防雷技术包括建筑物防雷和电气电子设施安全防护两大部分,如今,直击雷的事故相比过去有了明显的减少,但电子电气的线路由于雷电效应受损的事件却屡见不鲜.结合闪电定位的信息,对一起大厦发电机房雷电灾害事故展开调查,分析了雷灾产生的原因,并提出了大厦发电机房相应的改进措施.

发电机房;雷灾;改进措施;电子通信

2017-07-18T14:00,上海市浦东新区的一处大厦的发电机房内电子通信设备受雷电影响,发电机房电子通信板以及相连线路上的设备均有不同程度的损坏,直接财产损失数万元,无人员伤亡和其他电子电气损坏.灾情发生后,笔者和相关技术人员立即赶赴现场进行了实地勘察,分析了此次事故产生的原因,并提出了相应的改进措施.

1 概况

1.1 周边环境

该大厦现场周边无高大建(构)筑物,四周环境较为空旷,建筑物西侧约300 m处有一处河流.

1.2 现场勘查情况

现场共有3栋建筑物,分别是大厦主楼、1#辅楼发电机房、2#辅楼发电机房,其均为钢筋混凝土结构,屋面均已安装了完善的直击雷防护装置.主楼1楼强电值班室内工控机柜的串口扩展卡、1#辅楼发电机房高压配电柜内(10 kV)的继保装置通信板(3块)、2#辅楼2楼计量室NPORT箱内的1台串口服务器及与其相连的1根485双绞线、2#辅楼1楼发电机房高压电柜内(10 kV)的继保装置通信板(1块)均已损坏,但相关的低压配电系统处于正常运行状态,电气开关无异常情况发生.

现场发现并确认的有以下3种情况:①主楼1楼强电值班室内工控机柜和2#辅楼2楼计量室NPORT箱外壳均未采取可靠的局部等电位连接措施;②主楼1楼强电值班室内工控机柜的部分通讯端口、一期辅楼发电机房配电柜内的继保装置、2#辅楼2楼计量室NPORT箱的通讯端口、2#1楼发电机房配电柜内的继保装置以及线路均未采取防闪电电涌侵入措施(线路只有PVC穿线管保护);③主楼1楼强电值班室内工程机柜内现已安装的SPD接地线长度大于0.5 m.

1.3 雷击情况

据大厦内机房值班人员描述,2017-07-18T14:00听到震耳的雷鸣,持续了一段时间,在一声较响的雷声后,发现发电机房内电子通信设备停止了工作,遭到了损坏.事故发生时相关的低压配电线路均未有明显的过电流流过痕迹.

2 事故原因分析

2.1 闪电定位信息

根据闪电定位系统数据分析,2017-07-18T12:00-2017-07-18T14:30,在本次灾害事故附近3 000 m半径范围内有3个地闪发生,距离灾害点最近的一个约626 m,闪电强度79.67 kA.地闪发生的时间和强度如表1所示.

表1 3 000 m半径范围内3个地闪情况

2.2 事故发生场所特点

事故发生地点位于高层商务办公楼区域,其办公主楼附近还有2栋低层的发电机房,高层商务办公楼约300 m处有1条河流,3栋建筑物内部电子电气线路互相连接.其中,大部分电子通讯线路端口未采取完善的防闪电电涌侵入措施,部分设备金属外壳也未采取可靠局部等电位连接措施,其中,穿越防雷分区的电子线路的屏蔽与接地措施现场是埋于地下电缆沟中.

2.3 雷电电磁感应的危害

根据闪电定位资料可知,事故发生前后时间该大楼区附近探测到了3个地闪,最近的1个距离受灾点仅约626 m.因此,综合以上的情况来推测,雷电直击在主楼、1#辅楼发电机房、2#辅楼发电机房附近区域,雷电流通过电磁感应效应在电子通讯线路上产生电涌,该电涌顺着1#辅楼发电机房与主楼电子通讯连接线路传输到设备端.由于传输线路未采取屏蔽和接地措施,且1#辅楼发电机房中继保装置也未装信号SPD,使得进入室内的电涌无任何衰减,导致通信板损坏了3块,而主楼1楼强电值班室内工控机柜部分安装了信号SPD的串口扩展卡端口未发生损坏,但其余未安装SPD的端口受到浪涌电压的影响,遭到了损坏.2#辅楼发电机房内的继保装置通信板遭到损坏的原因也可能是雷击在其附近区域发生,在通讯线路产生了感应电流和浪涌电压,导致设备损坏(与1#辅楼发电机房内继保装置损坏原因相同).除上述直接原因外,从更深层次分析事故原因,机房应该处于一栋大厦的中部,这是电磁感应较弱的区域,而该机房位于整栋大厦的1层,且其部分设备靠近大厦四周结构柱附近,这均是属于电磁干扰较强的区域,进而给该机房受雷电效应影响提供了潜在因素.

3 改进措施

按照国家技术规范《建筑物电子信息系统防雷设计规范》(GB 50343-2012)的要求,采取等电位连接措施、屏蔽、分流、限流、综合布线、合理接地等保护措施.仅针对此次事故区域的装置和线路,笔者根据多年实践经验提出了以下4条具体改进建议:①电子信息系统应采取防闪电电涌侵入措施(信号端口安装信号浪涌保护器,且信号浪涌保护器的连接线长度应小于0.5 m等措施).②主楼1楼强电值班室内工控机柜和2#辅楼2楼计量室NPORT箱等设备的外壳应采取可靠的局部等电位连接措施.③主楼与辅楼之间连接的电子电气线路均应埋地通过电缆沟进入室内,且应做好屏蔽及接地措施,并在跨越不同的防雷分区界面处增设雷电波侵入装置(比如电源SPD、信号SPD等).信号线缆敷设应与电源等其他线路保持一定的最小间距,防止因空间内部电磁场发生突变,即便未受到雷电击中的信号线路也会形成感应过电压.④加强防雷培训宣传,提高设备安装、维护人员的电子信息防雷技术的水平.

4 结束语

雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象,也是一种不规律的自然现象,会给人们生活带来一定影响.目前,人们对雷电形成的机理的认识十分有限,但在长期实践中和一次次的事故调查分析汇总中,逐步掌握了一些雷电的主要规律,减轻了雷电造成的损失,这也是我们今后长期的工作.

[1]刘蕊霞.电子信息系统机房的防雷、防静电设计[J].现代建筑电气,2011,2(17).

〔编辑:张思楠〕

P429

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.078

2095-6835(2017)22-0078-02