基于三亞農村學校防雷現狀淺談梅聯小學的防雷設計

海南省三亞市氣象局 海南三亞 572000

摘要：隨著雷暴天氣的到來，雷擊學校造成人員傷亡和財產損失的事件時有發生，學校雷電安全問題也越來越受到社會的關注。本文通過分析梅聯小學在雷電防護上存在的主要問題，探討了學校直擊雷防護、感應雷防護和防雷電波侵入的基本對策，為學校雷電防護設計和施工提供參考。

關鍵詞：學校；雷電防護；SPD

引言

2005年9月14日湖南第一師范發生雷擊事故，2007年5月23日，重慶開縣義和鎮山坡上的興業小學遭受雷擊，均造成人員傷亡。全國學校雷擊事故頻繁發生，對三亞市學校防雷安全敲響了警鐘。但三亞部分學校，特別是農村和偏遠山區的學校許多建筑物和弱電設備等未按照規范要求采取防雷措施，存在較大的雷擊隱患。本文將探討三亞農村學校防雷的現狀并針對客觀存在的問題，對崖城鎮梅聯小學教學樓、教師工作間進行防雷設計。

1 三亞市農村學校防雷現狀

三亞全市共有181所中小學，其中有140多所學校分布在農村地區。廣大農村地域廣闊，農戶居住較為集中，部分村落處于海邊或山附近，房屋遭受雷擊的可能性較大。學校房屋在農村中比較高，這又增加了落雷概率，從而增加了事故發生的概率。

三亞市防雷中心對全市中小學防雷安全檢測，發現市區學校防雷措施相對良好，農村學校防雷狀況就不盡如人意。農村中小學存在的主要問題有：

（1）、學校新建樓房大部分采用斜屋面設計，但有些建筑在易受雷擊的部位（斜屋面、檐角及外沿）沒有安裝接閃裝置。其他建筑物由于時間較長，天面基本上沒有安裝防直接雷裝置或者安裝不符合國家規范要求。

（2）、農村中小學屋面基本都安裝水箱，部分建筑物安裝了護欄、標語牌等其他金屬物，這些金屬物在裝設時沒有考慮到防雷因素，基本上沒有做等電位處理。

（3）、三亞農村學校均配備了計算機房，但是大部分的學校計算機房沒有采取防雷措施。

（4）、在用電設備方面，農村中小學大部分沒有安裝適配電源浪涌保護器，部分裝設了電源浪涌保護器的學校，其浪涌保護器也出現了標稱電流過小，接線錯誤等問題。

根據以上這些問題并結合實際，現對崖城鎮梅聯小學教學樓、教師工作間進行防雷設計。

2 實地調查情況

2.1 梅聯小學教學樓

教學樓為五層框混結構，樓頂女兒墻、斜屋面檐角及外沿均敷設一圈接閃帶，材料為Φ10熱鍍鋅圓鋼，引下線采用柱內鋼筋，接閃帶與引下線連接可靠。經測試，接閃帶接地電阻值為1.5歐，符合規范要求。

學校電源為架空線路，采用TN-C-S系統，總開關箱裝設在距教學樓墻角邊，教學樓總配電箱位于1層樓梯口。電源總開關箱及教學樓總配電箱接地電阻值符合要求，但無防雷電波侵入措施。學生計算機房（采用局域網）位于教學樓4層，內有機房配電箱（無SPD）、交換機、幾十臺計算機等設備，各設備均未接地。教師用網絡位于一樓辦公室，從戶外入戶的網絡數據為電話線路，沒有弱電防雷保護措施。

2.2 梅聯小學教師工作間

教師工作間為兩層磚混結構，平屋面，建筑較為老舊。工作間高10.8米，長57.0米，寬9.0米；天面頂部角落有一儲水箱（高度低于女兒墻），未做接地。整幢大樓沒有任何直擊雷防護裝置，直擊雷防護措施未滿足防雷規范要求。

工作間總配電箱位于1層樓梯口，供電線纜從學校總開關箱出引入，配電箱接地電阻值符合要求，但無防雷電波侵入措施。教師工作間無網絡系統，平時上網均在教學樓辦公室。

3 簡單雷擊風險評估

經查閱近50年三亞雷暴資料，全市雷暴日最多年100d（1975年），最少年28d（2006年），平均雷暴日年57.1d。

建筑物年預計雷擊次數參照GB50057-2010《建筑防雷設計規范》中采用的公式確定：

式中：—建筑物年預計雷擊次數（次/a）；—校正系數；—建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度（次/km2/a）；—與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（km2）；梅聯小學兩建筑取1。

雷擊大地的年平均密度應按下式確定：

建筑物等效面積應按下式確定：

式中：、、—分別為建筑物的長、寬、高（m）

根據學校實際情況，將建筑物長、寬、高代入得出教學樓≈0.0994次/年，教師工作間≈0.0737 次/年。

根據GB50057-2010的規定，教學樓為人員較密集的公共建筑物，大于0.05次/a，故按第二類防雷建筑物設防；教師工作間為一般性民用建筑物，大于或等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a，故按第三類防雷建筑物設防。

4 學校防雷綜合設計

4.1 教學樓防雷綜合設計

梅聯小學教學樓防直擊雷措施符合國家規范要求，故不需要進行設計。

4.1.1 電源系統防護

學校電源為架空線路，采用TN-C-S系統，三級SPD（浪涌保護器）的安裝應分別設在總電源開關箱、總配電箱及計算機房配電箱。見圖1。

圖1 SPD的安裝示意圖

（1）第一級電源SPD，在電源開關箱處安裝一組沖擊電流電流為12.5KA（10/350us）的浪涌保護器，與供給學校電源開關輸出端的L1、L2、L3、N線并接，SPD與相線連接的導線截面積為6mm2，接地端連接銅線為10mm2。

（2）第二級電源SPD，在教學樓總配電箱處安裝一組標稱放電電流為20KA（8/20us），的浪涌保護器，與配電箱交流接觸器的輸出端并聯，SPD與相線相連的導線截面積為4mm2，接地端導線截面積為6mm2。

（3）第三級電源SPD，在4樓計算機房配電箱處安裝一組標稱放電電流為5KA（8/20us），的浪涌保護器，與配電箱交流接觸器的輸出端并聯，SPD與相線相連的導線截面積為2.5mm2，接地端導線截面積為4mm2。

浪涌保護器的安裝應注意連接導線應短直，其總長度不宜大于0.5m；限壓型SPD 之間的線路長度不宜小于5m，否則應采取相應退耦措施。

4.1.2 信號系統防護

教師辦公室網絡采用電話線路戶外架空引入，因此在電話線路連接電子設備的端口處安裝一組沖擊電流為1KA（10/3500us）的信號浪涌保護器，接地端導線截面積為10mm2。

4.1.3 防靜電處理

為使4層計算機房內各部位形成一個相等的電位，應在機房內安裝M型等電位連接網絡，其目的是減小機房內設備與設備之間、地線與地線之間因電阻過大而形成電位差。

機房內采用600mm×600mm×35mm的防靜電地板鋪設，在其下方M型等電位網絡采用30mm×3mm的扁銅，沿機房四周明敷并與建筑物內柱筋連接。由于機房有數十臺計算機及其他設備因此將等電位網絡敷設為3000mm×3000mm的網格。然后將交換機柜、計算機主機、靜電地板、線槽、電源PE線、SPD地線等以最短距離與M型等電位網絡接地端子連接，接地線采用6mm2多股銅線，使所有設備形成一個環形等電位系統。見圖2。

圖2 M型等電位連接網絡示意圖

4.2 教師工作間防雷綜合設計

梅聯小學教師工作間經計算，為三類防雷建筑物。具體防雷設計如下。

4.2.1 接閃器

在工作間屋面沿女兒墻外表面設置一圈接閃帶并在屋面組成19m×9m的網格，接閃帶之間的焊接采用雙面焊接，焊接長度大于圓鋼直徑的6倍，焊接處刷漆以防腐蝕。接閃帶材料采用Φ10熱鍍鋅圓鋼，支撐高度為0.15m，支撐間距為1m，拐角處懸空段為0.3m。見圖3。

天面角落處儲水箱由于低于女兒墻，故不需要設立接閃裝置保護，只需用Φ10 熱鍍鋅圓鋼將儲水箱首末兩端支架就近與旁邊的接閃帶焊接，焊接方法與接閃帶相同。

4.2.2 引下線

教師工作間引下的敷設方法為沿建筑外墻明敷，材料采用Φ10熱鍍鋅扁鋼，