圖書館雷電災害防范措施探析

杜衛(wèi)東

摘 要:做好防雷工作,是確保圖書館系統(tǒng)安全運行的重要環(huán)節(jié)。本文分析了圖書館建筑、電子信息設備遭受雷電入侵的途徑和雷擊災害原理,結合當前國內(nèi)外防雷手段,提出了圖書館具體的防雷措施。

關鍵詞:直擊雷感應雷圖書館系統(tǒng)原則措施技術措施等電位連接

中圖分類號:X43 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0221-01

1 雷電災害發(fā)生機理

歷史上人們對雷擊形式、雷電引發(fā)災害機理的認識和防護不斷推陳出新。1754年前后,以富蘭克林為代表的一批歐美科學家用試驗證實了“雷就是電”,并發(fā)明了用金屬材料接閃、引下和接地的直擊雷防護系統(tǒng),雷擊 (lightning stroke)這種在對流旺盛的積雨云團之間、云團內(nèi)部上下或云團與地面之間形成的強正負電荷放電及爆震的天氣現(xiàn)象得到揭示。后續(xù)專家研究表明,雷電引發(fā)災害起因于云團與地面之間形成的正負電荷放電;直擊雷(直接雷擊)、感應雷(感應雷擊)是當前公認的雷擊已知形式。直擊雷意味著雷電直接對建筑物、電子儀表設備或與之連接的管路放電。感應雷可理解為雷云來臨時,地面物體,尤其是導體本身感應出大量電荷聚積產(chǎn)生放電;也表現(xiàn)為電磁脈沖輻射,即雷電流在其通道周圍的空間產(chǎn)生電磁場,通過耦合到計算機、儀表以及各類金屬導體上,產(chǎn)生感應電動勢或感生電流。有數(shù)據(jù)顯示,雷擊發(fā)生時,雷電電流可達20萬安培;二次感應電流也達l萬安培;對地感電壓可達 6000伏1,直擊雷放電或感應雷生電都將在雷擊區(qū)域產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓、過電流,此瞬態(tài)過電壓、過電流沿各種外接金屬管道、電纜槽、電纜線路進入建筑內(nèi)部供電、通信、天饋線路系統(tǒng),強大的電流會通過各種途徑間接或直接地侵入設備,擊穿、損毀不堪負荷的設備,甚至引發(fā)火災。直擊雷對建筑物構成主要威脅,感應雷成為電子設備主要殺手。

2 圖書館可用防雷措施

2.1 原則措施

(1)圖書館新建或改擴建必須依據(jù)最新防雷規(guī)范建立良好雷電防護體系,防范直擊雷和感應雷擊。可參照IEC 62305系列防雷規(guī)范建設驗收。(2)電氣電子設備和信息系統(tǒng)集中放置建筑中心部位或下部樓層,確保處在防護處理后的安全空間內(nèi)。(3)嚴禁在雷電防護設備或室外架空線路上懸掛電源線、電話線、網(wǎng)線及其它電氣線路。(4)新建避雷設施應根據(jù)地質、土壤、氣象、環(huán)境、建筑物特點以及雷電活動規(guī)律,采用安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的設計施工方式。杜絕使用非標準或偽劣防雷產(chǎn)品和器件。(5)把防雷工作和防火工作接軌,設立專人負責防雷工作,建立防雷設施年檢制度,雷雨前后做好檢查維護。如檢查安裝在電話程控交換機、電腦等電器設備電源和信號線上的過壓保護器有無損壞,發(fā)現(xiàn)損壞時應及時更換。(6)消除防雷思想誤區(qū),既杜絕處處防雷造就的防雷矛盾,又摒棄雷擊是突發(fā)偶然性事件、不必防雷的消極作法。觀察圖書館建筑區(qū)域雷電規(guī)律,不斷總結防雷經(jīng)驗,自覺完善已有避雷系統(tǒng)。

2.2 技術措施

(1)法拉弟籠的衍生應用。

現(xiàn)代建筑很多是鋼筋水泥或金屬框架結構,因此可將女兒墻內(nèi)鋼筋引出圍屋面敷一圈避雷帶接閃,利用柱子的鋼材作為引下線和利用基礎鋼筋為接地裝置。同時縱橫布設的鋼筋把建筑物構成了一個鐵籠子,即形成法拉弟籠,能對空間傳導的雷電磁場進行初級屏蔽。采用法拉弟籠作為外部防雷裝置后,無需專門再設置接閃器、引下線和接地體。在對電子設備耐過電壓水平調(diào)查的基礎上,再增設電器單元屏蔽和各種線纜(包含管道)屏蔽,形成三位一體,層層設防,使雷擊時的電磁場層層衰減。

(2)新加設備應重新設計和建設防雷系統(tǒng)。如重新鋪設電腦網(wǎng)絡線、室外天線的移位和加高等都應該重新設計和建設防雷設施。

(3)嚴格控制建筑頂部設備安裝,以減少雷電入侵的可能。必須外置的設備如天線、空調(diào)等盡量置于避雷網(wǎng)45度角內(nèi)的保護區(qū)。在距離天線三米以外加裝獨立避雷針,避免電磁感應的產(chǎn)生,同時采用可靠的接地措施。

(4)過電壓保護。

總供電電源及分配電箱安裝符合標準的電涌(過電壓)保護器(SPD);消防報警、視頻監(jiān)控、電話網(wǎng)絡供電部分和信號部分分別安裝符合規(guī)范的電涌保護器,并聯(lián)在線路中會泄放電涌電流,抑制沿線路傳導來的過電壓和過電流通過電子設備,保護設備安全。SPD只適用于1000V以下的低壓系統(tǒng),這種元件在沒有電涌時呈高阻值,一旦響應電涌電壓會突變?yōu)榈妥柚?隨著電涌電流和電壓的增加,其阻抗會不斷減少。

(5)等電位連接。

等電位連接是內(nèi)部防雷裝置的一部分,其目的在于減少雷電引起的電位差。等電位是用連接導線或電涌(過電壓)保護器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來的導線、電氣裝置、電信裝置等連接起來,形成一個等電位連接網(wǎng)絡,以實現(xiàn)均壓等電位,預防火災、爆炸、生命危險和設備損壞。為實施等電位連接和電涌保護器的安裝,IEC標準將需要保護的空間劃分為不同的雷電防護區(qū)(LPZ),以規(guī)定各部分空間不同的雷電電磁脈沖(LEMP)的嚴重程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點的位置,等電位連接要引入共用接地系統(tǒng)。接地時要求接地點應盡量集中,即電源線,電話線,水管等應與避雷網(wǎng)接入同一“地”。

3 圖書館防雷措施應用分析及結論

當前國內(nèi)外的防雷措施就是采用轉移雷擊目標的辦法,也就是為雷電流提供一條低阻抗迅捷通道,把雷電發(fā)生時瞬間聚集的能量通過設定通道向大地釋放的辦法。無論采用建筑外部防護還是內(nèi)部防護都是基于此法。由此筆者認為,作為圖書館,首要抓好原則性防雷措施建設,即必須建立一套防雷體系(即便是最陳舊的)和管理制度,再因地制宜強化他人技術性研究成果的應用,不斷提升抗雷擊打的能力,防雷工作就能事半功倍。

在信息網(wǎng)絡迅速發(fā)展的今天,雷電這種常見的自然現(xiàn)象,給人類經(jīng)濟和社會生活帶來了從未有過的嚴重危害。圖書館只有強化防雷意識,緊抓原則措施不放松,不斷提高技術能力,才能保障作為國家文化傳承主陣地的圖書館運行安全。

參考文獻

[1] 關象石.國內(nèi)外雷電災害事故案例[M].氣象出版社,1997.

[2] 中華人民共和國國家標準建筑物防雷設計規(guī)范[M].GB50057-94(2000年修訂版)中國計劃出版社.

[3] 許穎.防雷保護計算中雷電放電基本特性和參數(shù)[J].防雷世界2003(11).

[4] 龐萬林.計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)雷電侵害及防護[J].黑龍江科技信息2008(34).

[5] 關象石,丁海芳.國內(nèi)外雷電防護技術標準發(fā)展分析[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_727939ab0100 u09k.html 2012.1.

[6] 雷擊危害[EB/OL]http://www.ahnw.gov.cn/xxg/bxqm/qmqxj/qmfn/qmqxj_fnzy_lr11.htm2012.3.

注

[1] 雷擊的危害及其預防http://www.sddikai.com/09.html.