图书馆雷电灾害防范措施探析

杜卫东

摘 要:做好防雷工作,是确保图书馆系统安全运行的重要环节。本文分析了图书馆建筑、电子信息设备遭受雷电入侵的途径和雷击灾害原理,结合当前国内外防雷手段,提出了图书馆具体的防雷措施。

关键词:直击雷感应雷图书馆系统原则措施技术措施等电位连接

中图分类号:X43 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0221-01

1 雷电灾害发生机理

历史上人们对雷击形式、雷电引发灾害机理的认识和防护不断推陈出新。1754年前后,以富兰克林为代表的一批欧美科学家用试验证实了“雷就是电”,并发明了用金属材料接闪、引下和接地的直击雷防护系统,雷击 (lightning stroke)这种在对流旺盛的积雨云团之间、云团内部上下或云团与地面之间形成的强正负电荷放电及爆震的天气现象得到揭示。后续专家研究表明,雷电引发灾害起因于云团与地面之间形成的正负电荷放电;直击雷(直接雷击)、感应雷(感应雷击)是当前公认的雷击已知形式。直击雷意味着雷电直接对建筑物、电子仪表设备或与之连接的管路放电。感应雷可理解为雷云来临时,地面物体,尤其是导体本身感应出大量电荷聚积产生放电;也表现为电磁脉冲辐射,即雷电流在其通道周围的空间产生电磁场,通过耦合到计算机、仪表以及各类金属导体上,产生感应电动势或感生电流。有数据显示,雷击发生时,雷电电流可达20万安培;二次感应电流也达l万安培;对地感电压可达 6000伏1,直击雷放电或感应雷生电都将在雷击区域产生瞬态过电压、过电流,此瞬态过电压、过电流沿各种外接金属管道、电缆槽、电缆线路进入建筑内部供电、通信、天馈线路系统,强大的电流会通过各种途径间接或直接地侵入设备,击穿、损毁不堪负荷的设备,甚至引发火灾。直击雷对建筑物构成主要威胁,感应雷成为电子设备主要杀手。

2 图书馆可用防雷措施

2.1 原则措施

(1)图书馆新建或改扩建必须依据最新防雷规范建立良好雷电防护体系,防范直击雷和感应雷击。可参照IEC 62305系列防雷规范建设验收。(2)电气电子设备和信息系统集中放置建筑中心部位或下部楼层,确保处在防护处理后的安全空间内。(3)严禁在雷电防护设备或室外架空线路上悬挂电源线、电话线、网线及其它电气线路。(4)新建避雷设施应根据地质、土壤、气象、环境、建筑物特点以及雷电活动规律,采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工方式。杜绝使用非标准或伪劣防雷产品和器件。(5)把防雷工作和防火工作接轨,设立专人负责防雷工作,建立防雷设施年检制度,雷雨前后做好检查维护。如检查安装在电话程控交换机、电脑等电器设备电源和信号线上的过压保护器有无损坏,发现损坏时应及时更换。(6)消除防雷思想误区,既杜绝处处防雷造就的防雷矛盾,又摒弃雷击是突发偶然性事件、不必防雷的消极作法。观察图书馆建筑区域雷电规律,不断总结防雷经验,自觉完善已有避雷系统。

2.2 技术措施

(1)法拉弟笼的衍生应用。

现代建筑很多是钢筋水泥或金属框架结构,因此可将女儿墙内钢筋引出围屋面敷一圈避雷带接闪,利用柱子的钢材作为引下线和利用基础钢筋为接地装置。同时纵横布设的钢筋把建筑物构成了一个铁笼子,即形成法拉弟笼,能对空间传导的雷电磁场进行初级屏蔽。采用法拉弟笼作为外部防雷装置后,无需专门再设置接闪器、引下线和接地体。在对电子设备耐过电压水平调查的基础上,再增设电器单元屏蔽和各种线缆(包含管道)屏蔽,形成三位一体,层层设防,使雷击时的电磁场层层衰减。

(2)新加设备应重新设计和建设防雷系统。如重新铺设电脑网络线、室外天线的移位和加高等都应该重新设计和建设防雷设施。

(3)严格控制建筑顶部设备安装,以减少雷电入侵的可能。必须外置的设备如天线、空调等尽量置于避雷网45度角内的保护区。在距离天线三米以外加装独立避雷针,避免电磁感应的产生,同时采用可靠的接地措施。

(4)过电压保护。

总供电电源及分配电箱安装符合标准的电涌(过电压)保护器(SPD);消防报警、视频监控、电话网络供电部分和信号部分分别安装符合规范的电涌保护器,并联在线路中会泄放电涌电流,抑制沿线路传导来的过电压和过电流通过电子设备,保护设备安全。SPD只适用于1000V以下的低压系统,这种元件在没有电涌时呈高阻值,一旦响应电涌电压会突变为低阻值,随着电涌电流和电压的增加,其阻抗会不断减少。

(5)等电位连接。

等电位连接是内部防雷装置的一部分,其目的在于减少雷电引起的电位差。等电位是用连接导线或电涌(过电压)保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导线、电气装置、电信装置等连接起来,形成一个等电位连接网络,以实现均压等电位,预防火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。为实施等电位连接和电涌保护器的安装,IEC标准将需要保护的空间划分为不同的雷电防护区(LPZ),以规定各部分空间不同的雷电电磁脉冲(LEMP)的严重程度和指明各区交界处等电位连接点的位置,等电位连接要引入共用接地系统。接地时要求接地点应尽量集中,即电源线,电话线,水管等应与避雷网接入同一“地”。

3 图书馆防雷措施应用分析及结论

当前国内外的防雷措施就是采用转移雷击目标的办法,也就是为雷电流提供一条低阻抗迅捷通道,把雷电发生时瞬间聚集的能量通过设定通道向大地释放的办法。无论采用建筑外部防护还是内部防护都是基于此法。由此笔者认为,作为图书馆,首要抓好原则性防雷措施建设,即必须建立一套防雷体系(即便是最陈旧的)和管理制度,再因地制宜强化他人技术性研究成果的应用,不断提升抗雷击打的能力,防雷工作就能事半功倍。

在信息网络迅速发展的今天,雷电这种常见的自然现象,给人类经济和社会生活带来了从未有过的严重危害。图书馆只有强化防雷意识,紧抓原则措施不放松,不断提高技术能力,才能保障作为国家文化传承主阵地的图书馆运行安全。

参考文献

[1] 关象石.国内外雷电灾害事故案例[M].气象出版社,1997.

[2] 中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范[M].GB50057-94(2000年修订版)中国计划出版社.

[3] 许颖.防雷保护计算中雷电放电基本特性和参数[J].防雷世界2003(11).

[4] 庞万林.计算机网络系统雷电侵害及防护[J].黑龙江科技信息2008(34).

[5] 关象石,丁海芳.国内外雷电防护技术标准发展分析[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_727939ab0100 u09k.html 2012.1.

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

注

[1] 雷击的危害及其预防http://www.sddikai.com/09.html.