圖書館雷電災(zāi)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(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。本文分析了圖書館建筑、電子信息設(shè)備遭受雷電入侵的途徑和雷擊災(zāi)害原理,結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外防雷手段,提出了圖書館具體的防雷措施。

關(guān)鍵詞:直擊雷感應(yīng)雷圖書館系統(tǒng)原則措施技術(shù)措施等電位連接

中圖分類號(hào):X43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0221-01

1 雷電災(zāi)害發(fā)生機(jī)理

歷史上人們對(duì)雷擊形式、雷電引發(fā)災(zāi)害機(jī)理的認(rèn)識(shí)和防護(hù)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(xué)家用試驗(yàn)證實(shí)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(hù)系統(tǒng),雷擊 (lightning stroke)這種在對(duì)流旺盛的積雨云團(tuán)之間、云團(tuán)內(nèi)部上下或云團(tuán)與地面之間形成的強(qiáng)正負(fù)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(zāi)害起因于云團(tuán)與地面之間形成的正負(fù)電荷放電;直擊雷(直接雷擊)、感應(yīng)雷(感應(yīng)雷擊)是當(dāng)前公認(rèn)的雷擊已知形式。直擊雷意味著雷電直接對(duì)建筑物、電子儀表設(shè)備或與之連接的管路放電。感應(yīng)雷可理解為雷云來臨時(shí),地面物體,尤其是導(dǎo)體本身感應(yīng)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(chǎng),通過耦合到計(jì)算機(jī)、儀表以及各類金屬導(dǎo)體上,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感生電流。有數(shù)據(jù)顯示,雷擊發(fā)生時(shí),雷電電流可達(dá)20萬安培;二次感應(yīng)電流也達(dá)l萬安培;對(duì)地感電壓可達(dá) 6000伏1,直擊雷放電或感應(yīng)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(jìn)入建筑內(nèi)部供電、通信、天饋線路系統(tǒng),強(qiáng)大的電流會(huì)通過各種途徑間接或直接地侵入設(shè)備,擊穿、損毀不堪負(fù)荷的設(shè)備,甚至引發(fā)火災(zāi)。直擊雷對(duì)建筑物構(gòu)成主要威脅,感應(yīng)雷成為電子設(shè)備主要?dú)⑹帧?/p>

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(kuò)建必須依據(jù)最新防雷規(guī)范建立良好雷電防護(hù)體系,防范直擊雷和感應(yīng)雷擊。可參照IEC 62305系列防雷規(guī)范建設(shè)驗(yàn)收。(2)電氣電子設(shè)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(hù)處理后的安全空間內(nèi)。(3)嚴(yán)禁在雷電防護(hù)設(shè)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(shè)施應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境、建筑物特點(diǎn)以及雷電活動(dòng)規(guī)律,采用安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)施工方式。杜絕使用非標(biāo)準(zhǔn)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(shè)立專人負(fù)責(zé)防雷工作,建立防雷設(shè)施年檢制度,雷雨前后做好檢查維護(hù)。如檢查安裝在電話程控交換機(jī)、電腦等電器設(shè)備電源和信號(hào)線上的過壓保護(hù)器有無損壞,發(fā)現(xiàn)損壞時(shí)應(yīng)及時(shí)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(jié)防雷經(jīng)驗(yàn),自覺完善已有避雷系統(tǒng)。

2.2 技術(shù)措施

(1)法拉弟籠的衍生應(yīng)用。

現(xiàn)代建筑很多是鋼筋水泥或金屬框架結(jié)構(gòu),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(chǔ)鋼筋為接地裝置。同時(shí)縱橫布設(shè)的鋼筋把建筑物構(gòu)成了一個(gè)鐵籠子,即形成法拉弟籠,能對(duì)空間傳導(dǎo)的雷電磁場(chǎng)進(jìn)行初級(jí)屏蔽。采用法拉弟籠作為外部防雷裝置后,無需專門再設(shè)置接閃器、引下線和接地體。在對(duì)電子設(shè)備耐過電壓水平調(diào)查的基礎(chǔ)上,再增設(shè)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(shè)防,使雷擊時(shí)的電磁場(chǎng)層層衰減。

(2)新加設(shè)備應(yīng)重新設(shè)計(jì)和建設(shè)防雷系統(tǒng)。如重新鋪設(shè)電腦網(wǎng)絡(luò)線、室外天線的移位和加高等都應(yīng)該重新設(shè)計(jì)和建設(shè)防雷設(shè)施。

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

(4)過電壓保護(hù)。

總供電電源及分配電箱安裝符合標(biāo)準(zhǔn)的電涌(過電壓)保護(hù)器(SPD);消防報(bào)警、視頻監(jiān)控、電話網(wǎng)絡(luò)供電部分和信號(hào)部分分別安裝符合規(guī)范的電涌保護(hù)器,并聯(lián)在線路中會(huì)泄放電涌電流,抑制沿線路傳導(dǎo)來的過電壓和過電流通過電子設(shè)備,保護(hù)設(shè)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(shí)呈高阻值,一旦響應(yīng)電涌電壓會(huì)突變?yōu)榈妥柚?隨著電涌電流和電壓的增加,其阻抗會(huì)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(dǎo)線或電涌(過電壓)保護(hù)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(gòu)架、金屬裝置、外來的導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接起來,形成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò),以實(shí)現(xiàn)均壓等電位,預(yù)防火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)和設(shè)備損壞。為實(shí)施等電位連接和電涌保護(hù)器的安裝,IEC標(biāo)準(zhǔn)將需要保護(hù)的空間劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)(LPZ),以規(guī)定各部分空間不同的雷電電磁脈沖(LEMP)的嚴(yán)重程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點(diǎn)的位置,等電位連接要引入共用接地系統(tǒng)。接地時(shí)要求接地點(diǎn)應(yīng)盡量集中,即電源線,電話線,水管等應(yīng)與避雷網(wǎng)接入同一“地”。

3 圖書館防雷措施應(yīng)用分析及結(jié)論

當(dāng)前國內(nèi)外的防雷措施就是采用轉(zhuǎn)移雷擊目標(biāo)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(shí)瞬間聚集的能量通過設(shè)定通道向大地釋放的辦法。無論采用建筑外部防護(hù)還是內(nèi)部防護(hù)都是基于此法。由此筆者認(rèn)為,作為圖書館,首要抓好原則性防雷措施建設(shè),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(qiáng)化他人技術(shù)性研究成果的應(yīng)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(luò)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(jì)和社會(huì)生活帶來了從未有過的嚴(yán)重危害。圖書館只有強(qiáng)化防雷意識(shí),緊抓原則措施不放松,不斷提高技術(shù)能力,才能保障作為國家文化傳承主陣地的圖書館運(yùn)行安全。

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[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(yù)防http://www.sddikai.com/09.html.