校園防雷系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

摘 要 本文重點(diǎn)探討了校園雷害的幾種常見入侵方式，并根據(jù)校園樓宇等情況，將雷電防護(hù)等級進(jìn)行劃分，結(jié)合校園建筑情況，進(jìn)行針對性的防雷工程設(shè)計(jì)，方案經(jīng)驗(yàn)為同類工程設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞 校園防雷;雷電防護(hù);防雷設(shè)計(jì)

引言

雷擊已經(jīng)成為大自然最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。近年來，雷擊校園引發(fā)人身傷亡事故的案例也屢見不鮮，例如2007年5月23號，重慶開縣興業(yè)小學(xué)遭受雷擊，造成7名學(xué)生死亡，39人受傷的重大雷擊事件，同年6月，廣州大學(xué)城的當(dāng)年雷暴日記錄達(dá)到了130多天，在雷雨天氣集中的季節(jié)，大學(xué)校園建筑幾乎每三天就有一次雷雨，對大學(xué)城內(nèi)的師生生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，近年來，隨著教育事業(yè)的快速發(fā)展，高校高層建筑物不斷增多，電化教育、遠(yuǎn)程教育等信息技術(shù)日益普及，雷電隱患也隨之增加，校園是學(xué)生老師集中的地方，提高校園防雷意識，做好防雷工程尤其重要。

通常，校園樓宇密集，樓宇內(nèi)各系統(tǒng)包含大量的教學(xué)用電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這些電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常耐電壓等級低，抗干擾能力差，易受雷擊損壞。雷擊造成設(shè)備損壞、人員傷亡、傳輸數(shù)據(jù)受干擾或丟失，使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動作而暫時(shí)癱瘓或整個(gè)系統(tǒng)停頓的事例屢見不鮮，雷電危害造成的損失也越來越大。雷擊建筑會給樓宇中的人們安全也帶來了極大的安全隱患。因此，必須采取有效的針對性措施加以保護(hù)。

1雷電入侵的三種方式

通常情況下，根據(jù)不同破壞機(jī)理，雷這種特殊的自然放電現(xiàn)象表現(xiàn)為兩種形式：直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷其破壞原理主要是機(jī)械式破壞作用，主要表現(xiàn)在雷電直接作用在建筑物和人身上。感應(yīng)雷其破壞機(jī)理主要是電子設(shè)備的過電壓擊穿，造成設(shè)備故障或者損壞。嚴(yán)重將造成設(shè)備整機(jī)報(bào)廢。

雷電入侵對樓宇的破壞形式有三種方式：一是直擊雷，即雷電直接擊在建筑物或設(shè)備上發(fā)生的強(qiáng)加熱效應(yīng)和電動力作用;二是雷電的二次作用，雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用和電磁感應(yīng)作用;三是雷電對架空線路或金屬管道的作用，所產(chǎn)生的雷電波可能沿著這些金屬導(dǎo)體、管道，特別是沿天線或架空電線將高電位引入室內(nèi)造成反擊。

2校園雷電防護(hù)等級劃分

對于校園樓宇，應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、智能化子系統(tǒng)的集成情況、發(fā)生雷擊的可能性及后果，按雷電防護(hù)要求將其雷電防護(hù)等級進(jìn)行劃分，通常校園建筑的防雷應(yīng)優(yōu)先防護(hù)的建筑如下：

（1）配置智能化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)高而齊全的建筑;

（2）建筑內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、程控交換機(jī)系統(tǒng)，保安監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)、衛(wèi)星電視系統(tǒng)等甲級智能化系統(tǒng)，承載著不可終止的公眾服務(wù)系統(tǒng)的大型公共性智能建筑物，因雷擊損害會造成巨大破壞和社會影響，如高校服務(wù)器機(jī)房、信息控制實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)采集中心、高校通信樞紐、電力調(diào)度中心等;

（3）對周圍事物或環(huán)境構(gòu)成危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)室建筑（某些教學(xué)試驗(yàn)或產(chǎn)品為易燃易爆材料、有毒物質(zhì)等），因雷擊會造成爆炸、著火、人員傷亡和環(huán)境污染;

（4）保存有不可復(fù)原的文化遺產(chǎn)的博物館、大型展覽館等，因雷擊會造成火災(zāi)，人員傷亡和難以估量的損失;

（5）往來人員較多的學(xué)生公寓、圖書館、學(xué)生活動中心、體育館等建筑，因雷擊會造成巨大破壞和人身傷亡。

3校園防雷工程設(shè)計(jì)

由于學(xué)校人員密集，供電，信號系統(tǒng)防護(hù)點(diǎn)多，面廣，因此，為了保護(hù)建筑物與建筑物內(nèi)各向電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不受雷電損害或使雷擊損害降到最低程度，應(yīng)從整體防雷角度來進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)。綜合防雷設(shè)計(jì)方案包括5個(gè)方面：直擊雷防雷，感應(yīng)雷防護(hù)，屏蔽，等電位連接，防雷接地[1-2]。

3.1 樓宇建筑直接雷防雷工程設(shè)計(jì)

針對學(xué)校直擊雷防護(hù)采用樓頂安裝避雷帶和EPE系列提前放電避雷針等接閃裝置，配合引下線、地網(wǎng)以保護(hù)學(xué)生安全。

3.2 校園機(jī)房感應(yīng)雷防雷工程設(shè)計(jì)

針對學(xué)校感應(yīng)雷防護(hù)，其重點(diǎn)在于機(jī)房所在地，因機(jī)房內(nèi)有較多的電子設(shè)備，需要作為一個(gè)重點(diǎn)防感應(yīng)雷保護(hù)的場所，場外監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備也要安裝EPP系列電源雷擊過電壓保護(hù)器，即EPP電源防雷器，配以線路屏蔽接地，等電位連接地處理等綜合運(yùn)用，以保護(hù)設(shè)備安全。

3.3 鋼化玻璃建筑墻面防雷設(shè)計(jì)

高校鋼化玻璃墻面建筑多，針對鋼化玻璃屋面建筑進(jìn)行防雷工程尤為重要，通常鋼化玻璃墻面主要還是直擊雷防護(hù)。直擊雷防護(hù)需要安裝外部防雷裝置，而一套完整的外部防雷裝置由接閃器、引下線、接地裝置這三部分組成。其中引下線和接地裝置這兩部分按照常規(guī)的外部防雷裝置來操作，其重點(diǎn)在于接閃器的選擇與安裝部分。

方案一：利用自身作為接閃器

首先，要確認(rèn)屋面的玻璃金屬框是否可以作為防雷的一部分。徹底檢查一下天窗上玻璃焊接的牢靠性、穩(wěn)固性。如果焊接達(dá)不到要求，應(yīng)該要求重新焊接。玻璃金屬焊接達(dá)到要求之后就可以利用玻璃金屬框作防雷用。

其次，在玻璃下方裝密密的尼龍網(wǎng)格，這是為了預(yù)防突發(fā)事故發(fā)生。當(dāng)雷擊了天窗上的玻璃，那么玻璃就容易碎。這時(shí)，可以在玻璃天窗下方設(shè)置一層尼龍網(wǎng)格，用來阻擋碎玻璃掉下來傷人。

最后，在玻璃上面的側(cè)邊設(shè)置避雷針。

方案二：另設(shè)接閃器

沿玻璃金屬邊框敷設(shè)扁鋼形成接閃網(wǎng)格，在扁鋼上每相隔1.5m焊接0.3m到0.4m高的大于等于φ12mm的鍍鋅圓鋼短針，接閃網(wǎng)格至少每隔18m與鋼化玻璃的鋼架結(jié)構(gòu)做一次可靠連接，作為引下線。

綜合來看，方案一利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形成系統(tǒng)防雷既能滿足安全需求，還可以控制材料成本，方案二是在現(xiàn)場條件不允許的情況下選用的最佳防雷措施。還需要根據(jù)現(xiàn)場情況自行選擇合適經(jīng)濟(jì)的玻璃屋面防雷。

4結(jié)束語

防雷是一門邊緣科學(xué)，校園防雷系統(tǒng)必須講究科學(xué)性，經(jīng)濟(jì)性，可靠性、安全性四條原則。校園防雷工程是一個(gè)復(fù)雜的問題，需要綜合治理的辦法，根據(jù)特殊情況制定針對性的防雷方案，將可能產(chǎn)生雷擊的因素排除，才能將雷擊損害減小至最低程度。

參考文獻(xiàn)

[1] 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范：GB50343-2012[S].2012.

[2] 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50057-2010[S].2010.

作者簡介

周海兵（1985-），男，湖南岳陽人，畢業(yè)院校：湖北工業(yè)大學(xué)，電氣工程專業(yè)碩士，單位：湖南理工學(xué)院，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、建筑防雷工程設(shè)計(jì)。