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中国建筑学会雷电防护委员会专家调研乌镇防雷现状并提出建议

作者:日博; 来源:日博官网; 更新时间:2019-07-28 点击:

  中国建筑学会建筑雷电防护学术委员会6月28日在上海现代建筑设计大厦召开第一届第三次会员代表大会暨2019年学术年会.

  6月29日,中国建筑学会建筑雷电防护委员会调研组到浙江乌镇进行古建筑雷电防护现场考察。本次考察活动由上海电科臻和智能科技有限公司(简称“上海电科臻和”)协办。

  古建筑多为砖木结构形式,且大多有高耸的屋顶和屋脊,而这也正好为带电云层创造放电条件。一些古建寺庙、陵园建在地势较高的山上,易被雷电侵袭。一些亭式建筑安装有铜制宝顶构件、大型古建筑屋面铺设防水层、屋面正脊中往往暗藏金属宝匣。在遇雷电气候时,这些构件、金属物都为促成雷电形成、发展创造良好的条件,雷电先驱自然被吸引到建筑物上来,增加建筑物接闪放电的可能性。所以,砖木结构的古建筑被雷击后遭受的损失是相当严重的,甚至是毁灭性的。

  乌镇分东栅、南栅、北栅、西栅和中市五块,相对独立。其中西栅古镇街区内80%以上是明清时期的砖木结构建筑。雷电防护委员会专家调查后发现,西栅古镇街区大都安装防雷装置;但采用的是常规防雷保护方式,通过增加建筑物外部和内部防雷装置解决雷电灾害事故的发生:建筑物外部防雷,包括加装避雷针(接闪器),铺设防雷接地网;建筑物内部防雷,包括接地、等电位联结、屏蔽、加装电涌保护器(SPD)。其隐患在于防雷装置为独立运行设备,平时没有专业技术人员对这些防雷装置进行管理和维护,从而设备因长时间的运行及劣化而导致保护失效。如有雷击发生,会对人员及设备造成不可预估的损失。

  在西栅古镇街区建筑雷电防护的基础上打造新型的智能雷电防护、用电安全监管服务系统,实现现场保护设备在线监测,对现有的防雷设施、用电设备进行信息化提升,提高古镇街区古建筑安全保护整体运营管理水平,运用在线监测系统对接闪器的雷电流数据、电气设施的防雷设备状态、接地电阻值变化的情况、供电线路线缆温度、剩余电流等参数进行监测,能远程监测和恢复视频和网络防雷设备的损坏,提高对古镇街区建筑的雷电防护、安全用电、视频监控等监管能力,为古镇街区建筑提供防雷预警和安全防护保障,具有很高的社会效益和经济效益。

  大气电场监测与雷电预警系统是目前公认的能大幅降低雷击伤亡与灾害最有效的措施之一。雷电预警系统能及时、准确地预报当地雷击活动情况,为企业的安全生产管理提供科学的依据,成为能大幅减少重大雷击事故的科学措施。

  接闪器在雷电防护装置里面起到至关重要的作用,其主要是将周边雷云里所产生的电荷进行指定的引导和泄放,同时来保障该区域内的设备及人员的安全。通常只能通过肉眼来观察接闪器受到雷击的现象,因此需要将这些数据进行存储并转成数学模型,以提供具有价值的科学依据。

  针对雷电波形及能量的实验数据开发出具有在线检测的雷电峰值检测器设备,实现雷电数据的采集(雷电极性、雷击次数、雷击峰值、雷击发生时间或雷电波形等),将线性度的测量曲线转换图形或数字显示雷电流的峰值等参数呈现给用户或科研机构。

  具体实施方案:在建筑物接闪器的引下线处安装雷电峰值检测器,当接闪器受到雷击时,能瞬时记录雷电流峰值、发生时间、极性等参数,有效地将数据采集管控,提高对建筑物的防雷运行管理能力。

  接地装置长期处在地下,特别是土壤率低的地方,如潮湿且含有一些可溶的电解质、酸、碱、盐等成分的地方。这些水分和电解质容易对接地装置产生腐蚀,极大地影响接地装置的使用寿命。腐蚀会造成接地网局部断裂,接地线与接地网脱落,形成严重的接地隐患或结构事故。每年都会发生因接地装置腐蚀造成接地电阻超标,甚至断裂使一些设备“失地”的情况。防雷设备和电力设备“失地”会造成严重的后果,防雷设备失去作用,在接地短路故障发生时,使局部电位升高造成反击,使事故扩大。因而对接地装置的腐蚀问题必须认真对待,并采取切实可行的防腐措施。

  目前,接地系统现采用的监测管理手段相对落后,都是通过后期人工巡检的方式来测量接地电阻值的状况,相对来说维护的智能化管理程度低,没有一个系统性的监测和报警系统软件平台。设备状态无法做到实时监测,不能确保设备的正常运行,并及时对异常情况进行处理。此外,古建筑(场所)地理位置具有分布广泛、零星分散等特点,使其接地装置安装较为分散,不能将实时的接地电阻数值信息反馈到古建筑(场所)管理人员,导致很多异常状态时不能及时发现,给用户带来安全隐患,存在静电泄放失效、感应雷、雷电波侵入和雷电电磁脉冲(LEMP)侵害的风险。

  为了加强管理,降低管理成本和因管理工作不到位造成的风险和损失,有必要建设接地电阻在线监测管理系统。

  目前,古建筑管理单位现采用的监测管理手段相对落后,维护的智能化管理程度低,没有一个系统性的雷电防护监测和报警系统,古建筑单位(场所)的设备状态无法做到实时监测,无法实时确保设备的正常运行,并及时对异常情况进行处理。其低压配电系统和信息系统安装和配备的电源SPD,不能实现SPD故障自动报警反馈信息到古建筑(场所)管理人员,从而导致很多SPD异常状态时不能及时发现,给用户带来安全隐患,存在遭受感应雷、雷电波侵入和雷电电磁脉冲(LEMP)侵害的风险。

  为确保古建筑的安全,预防和杜绝重、特大防雷安全事故的发生。运用智能SPD在线监测系统,确保可以对古建筑电气设备电源SPD的工作状态进行远程实时监测,通过智能系统,将对所有的防雷监测器进行联网,辖区内所有被监控的SPD状态都将在主机系统上一一呈现。一旦某个点或者某个场所的SPD有失效或者故障,系统将进行告警,将及时派专业技术人员去现场进行处理,以进一步提高防雷管理工作的科学化、专业化和规范化水平,及时封锁遭受雷击危害的通道,降低雷击风险,保证各单位(场所)的安全生产和正常运作,保证市民和游客生命和财产的安全。

  防雷装置在线监测系统助力智能化监测的发展,利用物联网技术,实现古建筑景区各个区域场所的SPD等需要监测要素的实时在线管理,包括但不限于无人值守站所,一旦出现问题,即可准确定位并实时远程报警,无需人员巡查,即可在第一时间掌握现场情况,迅速安排处理。

  防雷装置在线监测系统基于云物联、传感器、智能算法技术、大数据、移动互联等技术手段,可实现入侵浪涌的峰值采集、电涌入侵时间采集、电涌入侵持续时间采集、电涌能量采集、电涌入侵极性采集、SPD劣化状态采集、SPD漏电流采集、SPD温度采集、SPD接地状态采集、SPD环境湿度采集、SPD后备保护器工作状态采集、故障点位置定位采集、网络传输状态的实时监测。同时将雷电防护系统的监测数据进行大数据处理,通过互联网实现对古建筑重点场所的雷电监测与SPD状态的监测管理功能。

  随着现代电子技术的不断发展,各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用,计算机网络系统和视频系统广泛应用于古建筑、政府机关、学校、交通、公安等企事业单位中,由于这些网络、视频监控系统的电子设备内部结构的高度集成化,耐过电压的水平极低,因而极易遭受雷电流的冲击而损坏,造成通信设备、监控设备损坏、通信中断、各种信息无法传递:监控摄像机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递;网络主机损坏,导致网络瘫痪,工作无法进行。因此,增加一些常规信号防雷器来保护设备的安全运行。

  通常网络、视频监控系统防雷器受到感应雷和过电压冲击时,防雷保护器容易出现故障,导致信号、数据、视频等传输中断。如果出现应急事件,会造成经济财产损失和安全管理隐患的发生。

  上海电科臻和创新开发一种信号劣化失效查询检测方式的信号防雷器。通过智能监测系统远程控制防雷保护器能恢复通讯线路状态的功能,鉴别故障问题是否是信号防雷器的故障。系统检测发现信号防雷器出现故障后,智能监测系统会对其发送指令信号,恢复通讯线路工作状态,保障设备的正常工作。

  具体实施方案:在网络、视频线路中串联智能信号防雷器,通过通讯网络组成智能监测系统在线管理平台。针对信号防雷器劣化失效导致的问题,可进行恢复,确保设备工作正常,并提供报警信号告知管理人员,进行后期维护。

  安装智慧用电安全隐患监管服务系统是为认真贯彻落实《国务院安全生产委员会关于开展电气火灾综合整治工作的通知》(安委〔2017〕4号)和公安部《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》(公消〔2017〕297号),以及各省政府关于加强安全生产的一系列重要文件和指示精神,深刻吸取近年来由于电气火灾引发的事故教训,加快“智慧安监”、“智慧消防”建设步伐,深入推进安全生产社会化服务体系和安全事故防控综合治理体系建设,在全社会进一步形成安全用电、智慧用电的良好氛围,实现科学防范、实时预警和有效控制各类电气火灾安全事故。

  “智慧用电安全监管服务系统”改变了传统的被动监管模式,采取主动防护、服务理念,填补古建筑当前用电安全隐患监管智能化需求的空白,同时也最大化提升过电压防护与用电安全隐患监管综合效果,进一步提高过电压防护与用电安全隐患监管工作的科学化、专业化和规范化水平,及时封锁遭受电气火灾危害的通道,降低过电压隐患风险,保证景区内各单位的安全和正常运作,避免经济损失,保障人民生命和财产的安全。

  具体实施方案:配置剩余电流探测器终端、电弧故障保护终端、SPD及智能检测终端等设备对引发电气火灾的主要因素( 线缆温度、电压、电流、漏电流、电弧、雷击危害)进行不间断的数据跟踪与统计预测,实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患(如线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电、电弧光、过电压等),及时向安全管理人员发送预警信息,进行隐患排查,消除潜在的电气火灾危险,“防患于未燃”,促进古建筑场所用电安全监管。

  根据中国建筑学会雷电防护委员会调研组专家建议:针对古建筑原有防雷设施、用电设施进行必要的改造升级,增加智能化雷电防护、用电安全隐患监管服务系统,建立可追溯的智能化监测管理平台,实现远程监控及统计等多元管理任务。

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