大廈發(fā)電機房雷災(zāi)成因調(diào)查及改進措施研究

陳東

(上海市防雷中心,上海 201615)

大廈發(fā)電機房雷災(zāi)成因調(diào)查及改進措施研究

陳東

(上海市防雷中心,上海 201615)

現(xiàn)代防雷技術(shù)包括建筑物防雷和電氣電子設(shè)施安全防護兩大部分,如今,直擊雷的事故相比過去有了明顯的減少,但電子電氣的線路由于雷電效應(yīng)受損的事件卻屢見不鮮.結(jié)合閃電定位的信息,對一起大廈發(fā)電機房雷電災(zāi)害事故展開調(diào)查,分析了雷災(zāi)產(chǎn)生的原因,并提出了大廈發(fā)電機房相應(yīng)的改進措施.

發(fā)電機房;雷災(zāi);改進措施;電子通信

2017-07-18T14:00,上海市浦東新區(qū)的一處大廈的發(fā)電機房內(nèi)電子通信設(shè)備受雷電影響,發(fā)電機房電子通信板以及相連線路上的設(shè)備均有不同程度的損壞,直接財產(chǎn)損失數(shù)萬元,無人員傷亡和其他電子電氣損壞.災(zāi)情發(fā)生后,筆者和相關(guān)技術(shù)人員立即趕赴現(xiàn)場進行了實地勘察,分析了此次事故產(chǎn)生的原因,并提出了相應(yīng)的改進措施.

1 概況

1.1 周邊環(huán)境

該大廈現(xiàn)場周邊無高大建(構(gòu))筑物,四周環(huán)境較為空曠,建筑物西側(cè)約300 m處有一處河流.

1.2 現(xiàn)場勘查情況

現(xiàn)場共有3棟建筑物,分別是大廈主樓、1#輔樓發(fā)電機房、2#輔樓發(fā)電機房,其均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),屋面均已安裝了完善的直擊雷防護裝置.主樓1樓強電值班室內(nèi)工控機柜的串口擴展卡、1#輔樓發(fā)電機房高壓配電柜內(nèi)(10 kV)的繼保裝置通信板(3塊)、2#輔樓2樓計量室NPORT箱內(nèi)的1臺串口服務(wù)器及與其相連的1根485雙絞線、2#輔樓1樓發(fā)電機房高壓電柜內(nèi)(10 kV)的繼保裝置通信板(1塊)均已損壞,但相關(guān)的低壓配電系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài),電氣開關(guān)無異常情況發(fā)生.

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)并確認的有以下3種情況:①主樓1樓強電值班室內(nèi)工控機柜和2#輔樓2樓計量室NPORT箱外殼均未采取可靠的局部等電位連接措施;②主樓1樓強電值班室內(nèi)工控機柜的部分通訊端口、一期輔樓發(fā)電機房配電柜內(nèi)的繼保裝置、2#輔樓2樓計量室NPORT箱的通訊端口、2#1樓發(fā)電機房配電柜內(nèi)的繼保裝置以及線路均未采取防閃電電涌侵入措施(線路只有PVC穿線管保護);③主樓1樓強電值班室內(nèi)工程機柜內(nèi)現(xiàn)已安裝的SPD接地線長度大于0.5 m.

1.3 雷擊情況

據(jù)大廈內(nèi)機房值班人員描述,2017-07-18T14:00聽到震耳的雷鳴,持續(xù)了一段時間,在一聲較響的雷聲后,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機房內(nèi)電子通信設(shè)備停止了工作,遭到了損壞.事故發(fā)生時相關(guān)的低壓配電線路均未有明顯的過電流流過痕跡.

2 事故原因分析

2.1 閃電定位信息

根據(jù)閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析,2017-07-18T12:00-2017-07-18T14:30,在本次災(zāi)害事故附近3 000 m半徑范圍內(nèi)有3個地閃發(fā)生,距離災(zāi)害點最近的一個約626 m,閃電強度79.67 kA.地閃發(fā)生的時間和強度如表1所示.

表1 3 000 m半徑范圍內(nèi)3個地閃情況

2.2 事故發(fā)生場所特點

事故發(fā)生地點位于高層商務(wù)辦公樓區(qū)域,其辦公主樓附近還有2棟低層的發(fā)電機房,高層商務(wù)辦公樓約300 m處有1條河流,3棟建筑物內(nèi)部電子電氣線路互相連接.其中,大部分電子通訊線路端口未采取完善的防閃電電涌侵入措施,部分設(shè)備金屬外殼也未采取可靠局部等電位連接措施,其中,穿越防雷分區(qū)的電子線路的屏蔽與接地措施現(xiàn)場是埋于地下電纜溝中.

2.3 雷電電磁感應(yīng)的危害

根據(jù)閃電定位資料可知,事故發(fā)生前后時間該大樓區(qū)附近探測到了3個地閃,最近的1個距離受災(zāi)點僅約626 m.因此,綜合以上的情況來推測,雷電直擊在主樓、1#輔樓發(fā)電機房、2#輔樓發(fā)電機房附近區(qū)域,雷電流通過電磁感應(yīng)效應(yīng)在電子通訊線路上產(chǎn)生電涌,該電涌順著1#輔樓發(fā)電機房與主樓電子通訊連接線路傳輸?shù)皆O(shè)備端.由于傳輸線路未采取屏蔽和接地措施,且1#輔樓發(fā)電機房中繼保裝置也未裝信號SPD,使得進入室內(nèi)的電涌無任何衰減,導(dǎo)致通信板損壞了3塊,而主樓1樓強電值班室內(nèi)工控機柜部分安裝了信號SPD的串口擴展卡端口未發(fā)生損壞,但其余未安裝SPD的端口受到浪涌電壓的影響,遭到了損壞.2#輔樓發(fā)電機房內(nèi)的繼保裝置通信板遭到損壞的原因也可能是雷擊在其附近區(qū)域發(fā)生,在通訊線路產(chǎn)生了感應(yīng)電流和浪涌電壓,導(dǎo)致設(shè)備損壞(與1#輔樓發(fā)電機房內(nèi)繼保裝置損壞原因相同).除上述直接原因外,從更深層次分析事故原因,機房應(yīng)該處于一棟大廈的中部,這是電磁感應(yīng)較弱的區(qū)域,而該機房位于整棟大廈的1層,且其部分設(shè)備靠近大廈四周結(jié)構(gòu)柱附近,這均是屬于電磁干擾較強的區(qū)域,進而給該機房受雷電效應(yīng)影響提供了潛在因素.

3 改進措施

按照國家技術(shù)規(guī)范《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷設(shè)計規(guī)范》(GB 50343-2012)的要求,采取等電位連接措施、屏蔽、分流、限流、綜合布線、合理接地等保護措施.僅針對此次事故區(qū)域的裝置和線路,筆者根據(jù)多年實踐經(jīng)驗提出了以下4條具體改進建議:①電子信息系統(tǒng)應(yīng)采取防閃電電涌侵入措施(信號端口安裝信號浪涌保護器,且信號浪涌保護器的連接線長度應(yīng)小于0.5 m等措施).②主樓1樓強電值班室內(nèi)工控機柜和2#輔樓2樓計量室NPORT箱等設(shè)備的外殼應(yīng)采取可靠的局部等電位連接措施.③主樓與輔樓之間連接的電子電氣線路均應(yīng)埋地通過電纜溝進入室內(nèi),且應(yīng)做好屏蔽及接地措施,并在跨越不同的防雷分區(qū)界面處增設(shè)雷電波侵入裝置(比如電源SPD、信號SPD等).信號線纜敷設(shè)應(yīng)與電源等其他線路保持一定的最小間距,防止因空間內(nèi)部電磁場發(fā)生突變,即便未受到雷電擊中的信號線路也會形成感應(yīng)過電壓.④加強防雷培訓宣傳,提高設(shè)備安裝、維護人員的電子信息防雷技術(shù)的水平.

4 結(jié)束語

雷電是發(fā)生在大氣層中的聲、光、電物理現(xiàn)象,也是一種不規(guī)律的自然現(xiàn)象,會給人們生活帶來一定影響.目前,人們對雷電形成的機理的認識十分有限,但在長期實踐中和一次次的事故調(diào)查分析匯總中,逐步掌握了一些雷電的主要規(guī)律,減輕了雷電造成的損失,這也是我們今后長期的工作.

[1]劉蕊霞.電子信息系統(tǒng)機房的防雷、防靜電設(shè)計[J].現(xiàn)代建筑電氣,2011,2(17).

〔編輯:張思楠〕

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.078

2095-6835(2017)22-0078-02