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摘 要 2007年5月23日，重庆市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故。2012年9月19日，鹤壁市山城区的市师范附小校园4名学生同时被雷电击中，造成1名学生死亡、3人受伤的严重雷击事故。多起校园雷击事故进一步敲响了对学校防雷安全的警钟。因此，各学校建（构）筑物要采取有效的防雷措施，居安思危、强化措施、落实责任，确保学校防雷安全管理工作取得实效。本文以鹤壁市淇滨区某小学雷电灾害风险评估为例，探讨学校的雷电防护方法和技术，以期对学校防御雷击、减少人员及经济损害产生积极意义。
关键词 学校；雷电防护；雷击风险；评估
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0149-02
1 学校的环境、气象条件及雷击风险分析
1）学校的地理位置及建设情况。
项目所在地位于东经114°19′28.4″；北纬35°41′33.8″，项目地东侧约60 m处为在建小区，其他三面均为田地。卫星云图显示如下图所示。
2）学校的气象条件。
①年预计雷击次数。
图2为项目所在地附近近3年平均地闪密度分布状况。由图可知项目所在地3km范围近3年（2010～2013）平均地闪密度约为：Ng=0.88次/（km2·年）。
根据鹤壁、淇县、浚县三个气象站56年的雷暴观测综合资料统计得鹤壁雷暴日（Td）为32.1天， Ng1=0.1Td=3.21次/（km2·年），根据闪电定位监测系统统计计算的近三年地闪数据显示Ng2=0.88次/（km2·年），按照Kriging （克里金）插值和时间权重法计算：
带入数据求得项目所在地雷击大地的年平均密度Ng为3.09次/（km2·年）。
②土壤电阻率。
项目所在地地层结构自上而下依次为：填土、粉质粘土、卵石、粉质细砂层。用土壤电阻率测量仪K-2127B测得项目所在地平均土壤电阻率为30.16Ω?m。
2 学校雷击风险分析、计算
学校综合楼、教学楼通过连廊相连（总体布局如图3所示）。
学校遭受雷击造成的损失主要是人员生命的损失、经济财产的损失，公众服务的损失和社会文化遗产的损失不存在。对于经济损失风险R4现行的国家标准中未限定标准容许值，只存在经济与否，又由于细分各个建筑物的经济价值具有一定难度，因此这里只分析人员生命的损失。学校内部系统的失效虽会影响正常教学，但其失效不会马上危及人员生命安全，所以学校人员生命损失风险分量主要由RA、RB、RU、RV组成。
当项目未采取任何防雷措施，电源从市政埋地引入，入户线缆有屏蔽层，通信线缆采用光缆埋地引入时，单考虑人员伤亡损失风险风险分量的组成计算如下：
RA = ND PA raLt≈0
RB= ND PB rp hzrf Lf=0.39×10-5
RU =（NL+ND/a）×PU×ru×Lt≈0
RV =（NL+ND/a）×Pv×h×rP×rf×Lf=0.01×10-5
R1=RA+RB +RU+RV=0.4×10-5
由计算可以得出：1）人身伤亡损失风险R1=0.4×10-5，小于风险容许值RT=1.0×10-5；2）主要风险来自于RB、Rv（电源），分别占全部R1风险的97.65%、2.35%，宜采取相应的防雷保护措施来降低雷击风险。
建议优先采取以下防护措施来缩减相应的风险因子，以达到减少雷击风险值的目的：1）安装直击雷防护措施；2）电源系统安装SPD。
3 学校雷电防护的措施
1）学校防雷类别。
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010（以下简称防雷规范）第三章第3.0.1条“建筑物应根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类”。学校属于人员密集场所，应判定为三类。
2）直击雷防护。
楼顶利用Φ10镀锌圆钢作为接闪带，接闪带网格不大于20 m×20 m或24 m×16 m。接闪带用支持卡子固定在楼顶边缘上方0.1 m高处。利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Φ16以上主筋通长焊接作为引下线，引下线间距不大于25 m，上下钢筋间应具有贯通性联结。自然接地体利用基础钢筋，防雷接地与电气接地合用接地体，要求接地电阻R≤4.0欧姆。
根据等效环形接地装置的计算公式对接地装置的接地电阻进行计算：
其中：R-接地装置接地电阻，Ω；
ρ-接地装置所在处的平均土壤电阻率，Ω·m；
，A-环形接地体所包围的面积，m2。
项目所在地平均土壤电阻率ρ=30.16Ω·m，环形接地基础面积A=1508.08 m2，仅利用建筑物基础作为自然接地体，由（2）式估算结果为0.46Ω。因此，不需要另外增加接地体，宜充分利用桩基础、承台结构主筋构成自然接地装置。
3）学校电源系统雷电感应防护。
在雷击事故中，由电力线引雷而损坏电子设备占80%以上，根据IEC规范、国家标准及专家建议，并根据现状及要求，应采取下列防护措施：
①在变压器进入总配电房处并联安装通流量为80kA的三相电源电涌保护器作为一级保护，并以最短的距离将地线接到接地母排上，对整个学校的电源系统进行防雷保护。
②在每栋楼的总电源箱处并联安装通流量为40kA的单相电源电涌保护器作为二级保护，并以最短的距离将地线接到接地母排上，对整栋楼的电源系统进行防雷保护。
③根据实际供电使用情况，在有重要设备的部分楼层并联安装通流量为20kA的单相电源电涌保护器作为第三级保护。
④可在需要重点防护的设备前段安装通流量为10kA的电源防雷插座。
4 结束语
校舍安全直接关系到师生的生命安全，关系到人民群众的切身利益，关系到社会的和谐稳定。政府部门、教育部门、学校一定要高度重视、统一部署，全面落实学校防雷安全责任，强化防雷安全的日常监督管理，建立健全雷电风险防控体系，预防和减少雷电事故的发生，保障师生生命安全和学校财产
安全。
参考文献
[1]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].气象出版社，2004.
[2]陈先禄，刘渝根，黄勇.接地[M].重庆大学出版社，2002.
[3]建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）[S].中国计划出版社，2010.
作者简介
赵丽霞（1987-），女，河南漯河人，助理工程师，主要从事雷电防护研究。
关键词 学校；雷电防护；雷击风险；评估
中图分类号：TM863 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0149-02
1 学校的环境、气象条件及雷击风险分析
1）学校的地理位置及建设情况。
项目所在地位于东经114°19′28.4″；北纬35°41′33.8″，项目地东侧约60 m处为在建小区，其他三面均为田地。卫星云图显示如下图所示。
2）学校的气象条件。
①年预计雷击次数。
图2为项目所在地附近近3年平均地闪密度分布状况。由图可知项目所在地3km范围近3年（2010～2013）平均地闪密度约为：Ng=0.88次/（km2·年）。
根据鹤壁、淇县、浚县三个气象站56年的雷暴观测综合资料统计得鹤壁雷暴日（Td）为32.1天， Ng1=0.1Td=3.21次/（km2·年），根据闪电定位监测系统统计计算的近三年地闪数据显示Ng2=0.88次/（km2·年），按照Kriging （克里金）插值和时间权重法计算：
带入数据求得项目所在地雷击大地的年平均密度Ng为3.09次/（km2·年）。
②土壤电阻率。
项目所在地地层结构自上而下依次为：填土、粉质粘土、卵石、粉质细砂层。用土壤电阻率测量仪K-2127B测得项目所在地平均土壤电阻率为30.16Ω?m。
2 学校雷击风险分析、计算
学校综合楼、教学楼通过连廊相连（总体布局如图3所示）。
学校遭受雷击造成的损失主要是人员生命的损失、经济财产的损失，公众服务的损失和社会文化遗产的损失不存在。对于经济损失风险R4现行的国家标准中未限定标准容许值，只存在经济与否，又由于细分各个建筑物的经济价值具有一定难度，因此这里只分析人员生命的损失。学校内部系统的失效虽会影响正常教学，但其失效不会马上危及人员生命安全，所以学校人员生命损失风险分量主要由RA、RB、RU、RV组成。
当项目未采取任何防雷措施，电源从市政埋地引入，入户线缆有屏蔽层，通信线缆采用光缆埋地引入时，单考虑人员伤亡损失风险风险分量的组成计算如下：
RA = ND PA raLt≈0
RB= ND PB rp hzrf Lf=0.39×10-5
RU =（NL+ND/a）×PU×ru×Lt≈0
RV =（NL+ND/a）×Pv×h×rP×rf×Lf=0.01×10-5
R1=RA+RB +RU+RV=0.4×10-5
由计算可以得出：1）人身伤亡损失风险R1=0.4×10-5，小于风险容许值RT=1.0×10-5；2）主要风险来自于RB、Rv（电源），分别占全部R1风险的97.65%、2.35%，宜采取相应的防雷保护措施来降低雷击风险。
建议优先采取以下防护措施来缩减相应的风险因子，以达到减少雷击风险值的目的：1）安装直击雷防护措施；2）电源系统安装SPD。
3 学校雷电防护的措施
1）学校防雷类别。
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010（以下简称防雷规范）第三章第3.0.1条“建筑物应根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类”。学校属于人员密集场所，应判定为三类。
2）直击雷防护。
楼顶利用Φ10镀锌圆钢作为接闪带，接闪带网格不大于20 m×20 m或24 m×16 m。接闪带用支持卡子固定在楼顶边缘上方0.1 m高处。利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Φ16以上主筋通长焊接作为引下线，引下线间距不大于25 m，上下钢筋间应具有贯通性联结。自然接地体利用基础钢筋，防雷接地与电气接地合用接地体，要求接地电阻R≤4.0欧姆。
根据等效环形接地装置的计算公式对接地装置的接地电阻进行计算：
其中：R-接地装置接地电阻，Ω；
ρ-接地装置所在处的平均土壤电阻率，Ω·m；
，A-环形接地体所包围的面积，m2。
项目所在地平均土壤电阻率ρ=30.16Ω·m，环形接地基础面积A=1508.08 m2，仅利用建筑物基础作为自然接地体，由（2）式估算结果为0.46Ω。因此，不需要另外增加接地体，宜充分利用桩基础、承台结构主筋构成自然接地装置。
3）学校电源系统雷电感应防护。
在雷击事故中，由电力线引雷而损坏电子设备占80%以上，根据IEC规范、国家标准及专家建议，并根据现状及要求，应采取下列防护措施：
①在变压器进入总配电房处并联安装通流量为80kA的三相电源电涌保护器作为一级保护，并以最短的距离将地线接到接地母排上，对整个学校的电源系统进行防雷保护。
②在每栋楼的总电源箱处并联安装通流量为40kA的单相电源电涌保护器作为二级保护，并以最短的距离将地线接到接地母排上，对整栋楼的电源系统进行防雷保护。
③根据实际供电使用情况，在有重要设备的部分楼层并联安装通流量为20kA的单相电源电涌保护器作为第三级保护。
④可在需要重点防护的设备前段安装通流量为10kA的电源防雷插座。
4 结束语
校舍安全直接关系到师生的生命安全，关系到人民群众的切身利益，关系到社会的和谐稳定。政府部门、教育部门、学校一定要高度重视、统一部署，全面落实学校防雷安全责任，强化防雷安全的日常监督管理，建立健全雷电风险防控体系，预防和减少雷电事故的发生，保障师生生命安全和学校财产
安全。
参考文献
[1]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].气象出版社，2004.
[2]陈先禄，刘渝根，黄勇.接地[M].重庆大学出版社，2002.
[3]建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）[S].中国计划出版社，2010.
作者简介
赵丽霞（1987-），女，河南漯河人，助理工程师，主要从事雷电防护研究。