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中图分类号:TS97文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920208-01
雷电的灾害主要表现为雷电所造成的雷击具有极大的破坏性。每个闪电的强度可以高达10亿伏,一个中等程度的雷电功率有10万千伏,相当于一个小型核电站的输出功率。全世界平均每分钟发生雷暴二千次,每年因雷击造成的人员伤亡超过一万人,导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生。因此,弄清雷电的火灾危险性,掌握对策,对于预防雷电火灾,减少人身伤亡和财产损失,具有十分重要的意义。
一、建筑物的防雷设计及防雷措施
要防止雷击火灾必须首先认清与火灾有关的雷电效应。雷电的特点主要是电压高,电流大瞬间可产生极大的能量。这种能量有多种表现形式,即多种效应,包括热效应、电磁效应、力学效应、接触电压和跨步电压等,其中可造成火灾的主要是热效应和电磁效应(包括电磁感应和静电感应雷电的热效应)。
(一)外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器有三种形式:避雷针、避雷带、避雷网,它位于建筑物的顶部,其作用是引雷或称截获闪电,即把雷电流引下。引下线上与接闪器连接,下与接地装置连接,它的作用提把接闪器截获的电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处,它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。
内部防雷装置的作用是减小建筑物内的雷电流和产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压二次雷害。除外部防雷装置外,内部防雷装置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(内部)良好接地等措施。就防火而言,只有外部防雷装置,没有内部防雷装置,建筑物内的安全是没有保证的,因为接闪装置接闪后,其引下线周围的感应范围较大,导体与导体之间如处理不当,极易产生火花放电,引燃附近的易燃物,造成火灾。防雷工程是一种系统工程,人们要整体地考虑外部防雷装置和内部防雷装置。建筑物防雷设计应主要考虑以下四项要素:
1.接闪功能。指实现接闪功能所应具备的条件,包括接闪器的形式(避雷针、避雷带、或避雷网)、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性。
2.均衡电位。指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位,即等电位。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设备及金属管线都能接成统一的电位,建筑物内就不会产生不同的电位。这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压,同时对防止雷电电磁脉冲危害微电子设备也有很大的好处,钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件。
3.屏蔽作用。屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。因此,良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。
4.接地效果。良好的接地效果也是防雷的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。笔者认为,对木结构和砖混结构建筑物,必须作独立引下线并采用独立接地方式。当钢筋混凝土结构的建筑符合规范条件时,应用基础内的钢筋作为接地装置。
(二)雷电电磁脉冲。随着现代科技的进步,电子技术已渗透到各行各业,建筑物内的电子设备也越来越多。这些电子设备非常敏感,遭受雷电电磁脉冲的干扰已成为建筑物内电子设备的突出事故。
1.建筑物内的雷电电磁脉冲干扰指以下三种情况。(1)天空中雷电波的电磁对建筑物内电子设备的电磁干扰;(2)建筑物的防雷装置接闪时,强大的雷电流对建筑物内电子设备的干扰;(3)由外部各种架空或电缆线路引来的电磁波对建筑物内电子设备的干扰。
2.防御雷电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。建筑物中的电源和通信等线路的主干线不应靠近外墙,最好设置在建筑物的中心部位,如电梯井在中心部位,可设置在电梯井的近旁。建筑物内的各种馈线都要穿金属管保护或采用双层屏蔽电缆(或同轴电缆)。在一些有特殊要求的线路电源侧,还应加装过电压保护器、隔离变压器、稳频、稳压以及滤波等装置。
3.防御雷电电磁脉冲对接地的要求也很严格。电子系统的低频信号工作接地应采用单点接地系统,在整个建筑物内应为树干式结线布置。各层或各段的低频信号工作接地均应直接接到单点接地板上,不得形成环路。单点接地系统不应与用作防雷引下线的柱子平行,以防强磁场干扰。由于利用建筑物结构钢筋作屏蔽,因此必须采用综合共用接地,即将防雷接地、电源的工作接地、各种装置的外壳、铁管外皮和高频电子设备的信号的接地都统一接到建筑物的基础上或室外接地装置上。为避免杂散电流,单点接地系统必须采用绝缘线,其主接地板必须置于建筑的最底层且直接与基础或室外接地装置连接。
二、公安消防机构应积极开展经常性检查,以预防雷电火灾的发生
1.消防监督检查部门对于重要场所或消防重点保卫单位,应在每年雷雨季节以前作定期检查,对于一般性场所或单位,应每2～3年在雷雨季节以前作定期检查,如有特殊情况,还要进行临时性的检查。笔者认为应主要从以下几个方面进行监督检查:
(1)检查是否由于维修建筑物或建筑物本身形状有变动,使防雷装置的保护范围出现缺口。(2)当防雷装置各部分导体出现因腐蚀或其他原因引起的折断、锈蚀达30%以上时,必须进行更换。(3)检查接闪器有无雷击后而发生熔化和折断,避雷器瓷套有无裂纹、碰伤等情况,并应定期进行预防性试验。(4)检查明装引下线有无在验收后又装设了交叉或平行电气线路;检查断接卡于有无接触不良情况和木结构的接闪器支杆有无腐朽现象;并检查接地装置周围的土壤有无沉陷现象等。(5)测量全部接地装置的接地电阻,应符合安全要求。若发现接地电阻值有很大变化时,应对接地系统进行全面检查。必要时可补打电极。(6)检查有无因挖土、敷设其他管道或种植树木而挖断接地装置等。(7)独立的避雷针及其接地装置不得设在行人经常通过或堆放易燃物的地方。对装有避雷针或避雷带的构架,不准装设低压线或通讯线等。避雷针、避雷带与引下线应采用焊接方法。
2.具有雷电火灾危险性的单位,应加强对防雷装置的维护保养,并严格执行以下规定:(1)单位应定期由有资质的专业防雷检测机构检测防雷设施。评估防雷设施是否符合国家规范要求,一般要求避雷设施应一年检测一次。(2)单位应设立防范雷电灾害责任人,负责防雷安全工作,建立各项防雷安全工作制度、防雷设施的定期检测制度,以及雷雨后的检查和日常维护。(3)建设单位设计和建设防雷设施时,应根据地质、土壤、气象、环境和被保护物的特点,雷电活动规律等因素综合考虑,采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。(4)新增加建设和新增加安装设备时,应同时对防雷系统进行重新设计和建设。总之,我们应当加强防雷意识,做好预防工作,将雷电所引发的火灾事故降到最低限度。
雷电的灾害主要表现为雷电所造成的雷击具有极大的破坏性。每个闪电的强度可以高达10亿伏,一个中等程度的雷电功率有10万千伏,相当于一个小型核电站的输出功率。全世界平均每分钟发生雷暴二千次,每年因雷击造成的人员伤亡超过一万人,导致火灾、爆炸、信息系统瘫痪等事故频繁发生。因此,弄清雷电的火灾危险性,掌握对策,对于预防雷电火灾,减少人身伤亡和财产损失,具有十分重要的意义。
一、建筑物的防雷设计及防雷措施
要防止雷击火灾必须首先认清与火灾有关的雷电效应。雷电的特点主要是电压高,电流大瞬间可产生极大的能量。这种能量有多种表现形式,即多种效应,包括热效应、电磁效应、力学效应、接触电压和跨步电压等,其中可造成火灾的主要是热效应和电磁效应(包括电磁感应和静电感应雷电的热效应)。
(一)外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器有三种形式:避雷针、避雷带、避雷网,它位于建筑物的顶部,其作用是引雷或称截获闪电,即把雷电流引下。引下线上与接闪器连接,下与接地装置连接,它的作用提把接闪器截获的电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处,它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。
内部防雷装置的作用是减小建筑物内的雷电流和产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压二次雷害。除外部防雷装置外,内部防雷装置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(内部)良好接地等措施。就防火而言,只有外部防雷装置,没有内部防雷装置,建筑物内的安全是没有保证的,因为接闪装置接闪后,其引下线周围的感应范围较大,导体与导体之间如处理不当,极易产生火花放电,引燃附近的易燃物,造成火灾。防雷工程是一种系统工程,人们要整体地考虑外部防雷装置和内部防雷装置。建筑物防雷设计应主要考虑以下四项要素:
1.接闪功能。指实现接闪功能所应具备的条件,包括接闪器的形式(避雷针、避雷带、或避雷网)、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性。
2.均衡电位。指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位,即等电位。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设备及金属管线都能接成统一的电位,建筑物内就不会产生不同的电位。这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压,同时对防止雷电电磁脉冲危害微电子设备也有很大的好处,钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件。
3.屏蔽作用。屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。因此,良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。
4.接地效果。良好的接地效果也是防雷的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。笔者认为,对木结构和砖混结构建筑物,必须作独立引下线并采用独立接地方式。当钢筋混凝土结构的建筑符合规范条件时,应用基础内的钢筋作为接地装置。
(二)雷电电磁脉冲。随着现代科技的进步,电子技术已渗透到各行各业,建筑物内的电子设备也越来越多。这些电子设备非常敏感,遭受雷电电磁脉冲的干扰已成为建筑物内电子设备的突出事故。
1.建筑物内的雷电电磁脉冲干扰指以下三种情况。(1)天空中雷电波的电磁对建筑物内电子设备的电磁干扰;(2)建筑物的防雷装置接闪时,强大的雷电流对建筑物内电子设备的干扰;(3)由外部各种架空或电缆线路引来的电磁波对建筑物内电子设备的干扰。
2.防御雷电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。建筑物中的电源和通信等线路的主干线不应靠近外墙,最好设置在建筑物的中心部位,如电梯井在中心部位,可设置在电梯井的近旁。建筑物内的各种馈线都要穿金属管保护或采用双层屏蔽电缆(或同轴电缆)。在一些有特殊要求的线路电源侧,还应加装过电压保护器、隔离变压器、稳频、稳压以及滤波等装置。
3.防御雷电电磁脉冲对接地的要求也很严格。电子系统的低频信号工作接地应采用单点接地系统,在整个建筑物内应为树干式结线布置。各层或各段的低频信号工作接地均应直接接到单点接地板上,不得形成环路。单点接地系统不应与用作防雷引下线的柱子平行,以防强磁场干扰。由于利用建筑物结构钢筋作屏蔽,因此必须采用综合共用接地,即将防雷接地、电源的工作接地、各种装置的外壳、铁管外皮和高频电子设备的信号的接地都统一接到建筑物的基础上或室外接地装置上。为避免杂散电流,单点接地系统必须采用绝缘线,其主接地板必须置于建筑的最底层且直接与基础或室外接地装置连接。
二、公安消防机构应积极开展经常性检查,以预防雷电火灾的发生
1.消防监督检查部门对于重要场所或消防重点保卫单位,应在每年雷雨季节以前作定期检查,对于一般性场所或单位,应每2～3年在雷雨季节以前作定期检查,如有特殊情况,还要进行临时性的检查。笔者认为应主要从以下几个方面进行监督检查:
(1)检查是否由于维修建筑物或建筑物本身形状有变动,使防雷装置的保护范围出现缺口。(2)当防雷装置各部分导体出现因腐蚀或其他原因引起的折断、锈蚀达30%以上时,必须进行更换。(3)检查接闪器有无雷击后而发生熔化和折断,避雷器瓷套有无裂纹、碰伤等情况,并应定期进行预防性试验。(4)检查明装引下线有无在验收后又装设了交叉或平行电气线路;检查断接卡于有无接触不良情况和木结构的接闪器支杆有无腐朽现象;并检查接地装置周围的土壤有无沉陷现象等。(5)测量全部接地装置的接地电阻,应符合安全要求。若发现接地电阻值有很大变化时,应对接地系统进行全面检查。必要时可补打电极。(6)检查有无因挖土、敷设其他管道或种植树木而挖断接地装置等。(7)独立的避雷针及其接地装置不得设在行人经常通过或堆放易燃物的地方。对装有避雷针或避雷带的构架,不准装设低压线或通讯线等。避雷针、避雷带与引下线应采用焊接方法。
2.具有雷电火灾危险性的单位,应加强对防雷装置的维护保养,并严格执行以下规定:(1)单位应定期由有资质的专业防雷检测机构检测防雷设施。评估防雷设施是否符合国家规范要求,一般要求避雷设施应一年检测一次。(2)单位应设立防范雷电灾害责任人,负责防雷安全工作,建立各项防雷安全工作制度、防雷设施的定期检测制度,以及雷雨后的检查和日常维护。(3)建设单位设计和建设防雷设施时,应根据地质、土壤、气象、环境和被保护物的特点,雷电活动规律等因素综合考虑,采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。(4)新增加建设和新增加安装设备时,应同时对防雷系统进行重新设计和建设。总之,我们应当加强防雷意识,做好预防工作,将雷电所引发的火灾事故降到最低限度。