校园防雷系统方案设计及应用研究

摘 要 本文重点探讨了校园雷害的几种常见入侵方式，并根据校园楼宇等情况，将雷电防护等级进行划分，结合校园建筑情况，进行针对性的防雷工程设计，方案经验为同类工程设计提供参考。

关键词 校园防雷;雷电防护;防雷设计

引言

雷击已经成为大自然最严重的灾害之一。近年来，雷击校园引发人身伤亡事故的案例也屡见不鲜，例如2007年5月23号，重庆开县兴业小学遭受雷击，造成7名学生死亡，39人受伤的重大雷击事件，同年6月，广州大学城的当年雷暴日记录达到了130多天，在雷雨天气集中的季节，大学校园建筑几乎每三天就有一次雷雨，对大学城内的师生生命安全构成严重威胁，近年来，随着教育事业的快速发展，高校高层建筑物不断增多，电化教育、远程教育等信息技术日益普及，雷电隐患也随之增加，校园是学生老师集中的地方，提高校园防雷意识，做好防雷工程尤其重要。

通常，校园楼宇密集，楼宇内各系统包含大量的教学用电子设备和计算机系统，这些电子设备和计算机系统通常耐电压等级低，抗干扰能力差，易受雷击损坏。雷击造成设备损坏、人员伤亡、传输数据受干扰或丢失，使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿的事例屡见不鲜，雷电危害造成的损失也越来越大。雷击建筑会给楼宇中的人们安全也带来了极大的安全隐患。因此，必须采取有效的针对性措施加以保护。

1雷电入侵的三种方式

通常情况下，根据不同破坏机理，雷这种特殊的自然放电现象表现为两种形式：直击雷和感应雷。直击雷其破坏原理主要是机械式破坏作用，主要表现在雷电直接作用在建筑物和人身上。感应雷其破坏机理主要是电子设备的过电压击穿，造成设备故障或者损坏。严重将造成设备整机报废。

雷电入侵对楼宇的破坏形式有三种方式：一是直击雷，即雷电直接击在建筑物或设备上发生的强加热效应和电动力作用;二是雷电的二次作用，雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用;三是雷电对架空线路或金属管道的作用，所产生的雷电波可能沿着这些金属导体、管道，特别是沿天线或架空电线将高电位引入室内造成反击。

2校园雷电防护等级划分

对于校园楼宇，应根据其重要性、使用性质、智能化子系统的集成情况、发生雷击的可能性及后果，按雷电防护要求将其雷电防护等级进行划分，通常校园建筑的防雷应优先防护的建筑如下：

（1）配置智能化系统标准高而齐全的建筑;

（2）建筑内集成了计算机网络系统、办公自动化系统、程控交换机系统，保安监控系统、火灾消防报警系统、卫星电视系统等甲级智能化系统，承载着不可终止的公众服务系统的大型公共性智能建筑物，因雷击损害会造成巨大破坏和社会影响，如高校服务器机房、信息控制实验室、数据采集中心、高校通信枢纽、电力调度中心等;

（3）对周围事物或环境构成危险的实验室建筑（某些教学试验或产品为易燃易爆材料、有毒物质等），因雷击会造成爆炸、着火、人员伤亡和环境污染;

（4）保存有不可复原的文化遗产的博物馆、大型展览馆等，因雷击会造成火灾，人员伤亡和难以估量的损失;

（5）往来人员较多的学生公寓、图书馆、学生活动中心、体育馆等建筑，因雷击会造成巨大破坏和人身伤亡。

3校园防雷工程设计

由于学校人员密集，供电，信号系统防护点多，面广，因此，为了保护建筑物与建筑物内各向电子网络设备不受雷电损害或使雷击损害降到最低程度，应从整体防雷角度来进行防雷设计。综合防雷设计方案包括5个方面：直击雷防雷，感应雷防护，屏蔽，等电位连接，防雷接地[1-2]。

3.1 楼宇建筑直接雷防雷工程设计

针对学校直击雷防护采用楼顶安装避雷带和EPE系列提前放电避雷针等接闪装置，配合引下线、地网以保护学生安全。

3.2 校园机房感应雷防雷工程设计

针对学校感应雷防护，其重点在于机房所在地，因机房内有较多的电子设备，需要作为一个重点防感应雷保护的场所，场外监控系统的前端设备也要安装EPP系列电源雷击过电压保护器，即EPP电源防雷器，配以线路屏蔽接地，等电位连接地处理等综合运用，以保护设备安全。

3.3 钢化玻璃建筑墙面防雷设计

高校钢化玻璃墙面建筑多，针对钢化玻璃屋面建筑进行防雷工程尤为重要，通常钢化玻璃墙面主要还是直击雷防护。直击雷防护需要安装外部防雷装置，而一套完整的外部防雷装置由接闪器、引下线、接地装置这三部分组成。其中引下线和接地装置这两部分按照常规的外部防雷装置来操作，其重点在于接闪器的选择与安装部分。

方案一：利用自身作为接闪器

首先，要确认屋面的玻璃金属框是否可以作为防雷的一部分。彻底检查一下天窗上玻璃焊接的牢靠性、稳固性。如果焊接达不到要求，应该要求重新焊接。玻璃金属焊接达到要求之后就可以利用玻璃金属框作防雷用。

其次，在玻璃下方装密密的尼龙网格，这是为了预防突发事故发生。当雷击了天窗上的玻璃，那么玻璃就容易碎。这时，可以在玻璃天窗下方设置一层尼龙网格，用来阻挡碎玻璃掉下来伤人。

最后，在玻璃上面的侧边设置避雷针。

方案二：另设接闪器

沿玻璃金属边框敷设扁钢形成接闪网格，在扁钢上每相隔1.5m焊接0.3m到0.4m高的大于等于φ12mm的镀锌圆钢短针，接闪网格至少每隔18m与钢化玻璃的钢架结构做一次可靠连接，作为引下线。

综合来看，方案一利用现有结构形成系统防雷既能满足安全需求，还可以控制材料成本，方案二是在现场条件不允许的情况下选用的最佳防雷措施。还需要根据现场情况自行选择合适经济的玻璃屋面防雷。

4结束语

防雷是一门边缘科学，校园防雷系统必须讲究科学性，经济性，可靠性、安全性四条原则。校园防雷工程是一个复杂的问题，需要綜合治理的办法，根据特殊情况制定针对性的防雷方案，将可能产生雷击的因素排除，才能将雷击损害减小至最低程度。

参考文献

[1] 建筑物电子信息系统防雷技术规范：GB50343-2012[S].2012.

[2] 建筑物防雷设计规范：GB50057-2010[S].2010.

作者简介

周海兵（1985-），男，湖南岳阳人，毕业院校：湖北工业大学，电气工程专业硕士，单位：湖南理工学院，研究方向：电力系统继电保护、建筑防雷工程设计。