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城市公园雷电防护安全

来源:德恩拓 发布时间:2011-11-19 9:50:49

 | 来源:本站 |

1 平湖市主要城市公园的雷电防护现状

1.1 平湖地处长江三角洲,位于浙江省杭嘉湖平原东北部,南濒杭州湾东临上海市,属江南古陆外缘杭州湾凹陷为一冲积平原。此地年雷暴日为40天,为多雷区。平湖市城市公园多为临湖临河而建,笔者调查了平湖具有代表性的公园——东湖公园、案山公园、李叔同公园、当湖公园的防雷安全状况。

1.2 东湖公园是大型户外场所,人员密集,并处于水陆交接处,公园内建筑只有高建筑九峰一览楼有完善的外部防雷装置,游廊、书院建筑、茶室、凉亭等建筑均无防雷装置。公园内照明系统、监控系统未安装防雷电感应装置。

1.3 李叔同公园三面临湖,园内高大树木密集,公园电源系统有采取防雷电感应措施,管理中心和李叔同纪念馆有完善的外部防雷装置,公共厕所、凉亭和监控系统无防雷装置。

1.4 案山公园、当湖公园内所有附属设施均无任何防雷装置。

1.5 通过调查发现存在以下共同特点:一是由于公园的特殊性,凹凸不平人地形地貌和普遍存在大面积的水域,增加了雷击风险,一些公共娱乐设施、花草名树古木以及孤立高耸景观等,由于其特殊的观赏要求而无法实现安装防雷装置,且很难去做好雷电防护措施;二是公园里的建(构)筑物由于造型原因也决定了无法完善防雷措施;三是公园里的供电、监控系统线缆距离长,布设位置受客观影响,对雷电感应防护措施带来诸多的不利因素。

城市公园普遍存在的雷电安全隐患分析

2.1 雷击的选择性分析

2.1.1 大量的雷击事故的统计资料和实验研究证明,雷击的地点是有一定的规律的。由于在雷雨云下方,地面上各类向上凸起的尖端附近聚集大量电荷,使之较附近电场强,如图一所示,因此突出地面越高的物体越易受雷击。在空旷的公园内灯杆、高大树木、监控摄像机支架、附属建筑物等都是易受雷击部位

2.1.2 在雷电先导放电过程中,地中的导电电流主要是沿着电阻率较小的路径流通,使地面电阻率较小的区域被感应而积累大量与雷云相反的异性电荷,雷电自然朝着这些地方发展。因此,土壤电阻率不均匀时,土壤电阻率小的地方易受雷击,不同土壤交界地段易受雷击。公园多为临河(湖)而建,有些公园存在大面积的人工河(湖),所以,城市公园所处位置的自然条件或人为因素,决定了该区域的落雷密度大于城市的其他地方,相对来说也构成雷击事故易发的先决条件。

2.2 雷击事故的破坏性分析

2.2.1 在公园里最常见的雷击事故主要有雷击人员、动物伤亡,古树名木起火燃烧、木结构的古建筑引发火灾,公园附属建筑物被损毁,电能高速运转游乐设施故障风险,监控、广播等弱电系统和路灯照明系统的损坏等等。总之,在公园诸多设施未安装防雷装置的情况下,不管是直击雷还是雷击电磁脉冲都会对公园内的人、动物、树木、景观等造成损害。

2.2.2 在公园树木遭到直击雷时,通过树木中的电流非常大,产生大量的热,使树木中的水分温度迅速升高而汽化,变成高温高压的水蒸气,气体膨胀做功,从而树木炸开。在树木接闪瞬间与大地间存在着很高的电压。树干上的电压可按下式计算:

式中:i—雷电流,kA

      Ri—树木本身接地冲击电阻,Ω;

      L0—树木单位长度的电感量,μH/m

     l—计算点距地面的长度,m

    —雷电流的陡度,kA/μs

如果当人的某部位接触到被雷击的树木时,雷电流就从接触点流入人体,从另一接触点流出或从脚底流出,受害者轻则短时麻痹,重者甚至昏迷甚至死亡,当人未接触树木,但与树的距离小于Sa时,  

树木上的高电压将对旁边的人发生闪络,这样的情况发生造成人员伤亡的概率很大。

2.2.3在公园中,当雷电击中公共娱乐设施、路灯桅杆、摄像机桅杆时除了对附近的人构成旁侧闪络的危害外,雷电流流经灯杆、摄像机支架的接地体,流散入周围土壤时,在周围行走的人就会受到雷电流所造成的“跨步电压”的危害。与此同时,雷电过电压波沿线路传导,对路灯控制系统、供电系统、监控系统造成危害。

2.2.4 雷雨来临时,公园里的人们会下意识的到公园里的凉亭、连廊避雨,当雷电击中这些没有防雷装置的建(构)筑物时,雷电流无法正常泄放到大地,将会造成建筑物损坏甚至人员伤亡。 

2.2.5 在公园中,雷雨天气容易发生间接雷击事故,间接雷击虽没有直击雷猛烈,但间接雷击发生概率要比直击雷的概率大的多,不管是云际闪、云内闪还是云地闪,只要闪电发生都会产生当量的雷电感应、雷击电磁脉冲。当公园附近发生雷击,足够强大雷电流将会对公园监控系统、公共广播系统、路灯系统等强弱电系统造成严重的损坏。

3 城市公园雷电防护安全对策

3.1 ()筑物、电气装置的雷电防护

3.1.1 公园内的凉亭、公共厕所、管理中心、景观建筑、连廊等建(构)筑物,是人们在雷雨天气时躲避的场所,是保证人身安全、防止被雷击最重要的场所地方,应参照GB50057-942000版),按三类防雷建筑对其进行防雷设计施工。在完善上述建(构)筑物防雷安全的基础上,还应当在一些特殊的区域设立具有防雷功能的应急避灾点,并在显著位置设立避灾点指示牌,供游客在危急情况下避险。

3.1.2 路灯桅杆、监控摄像机桅杆顶端安装避雷针,路灯、摄像机及其供电、控制线路应与避雷针保持足够距离。路灯的供电电缆放置在金属杆内。监控系统的接线盒和摄像机之间的连接电缆同样放置在金属杆的内部敷设。如果无法做到,摄像机的电缆应放置到一金属管中,并将金属管两端做等电位接地处理。

3.1.3 对于公园内较空旷、娱乐健身设施集中的地方建议在附近设置独立避雷针进行保护,根据不同的地形、地势,结合实际情况安装适当高度的避雷针。同时应做好防止接触电压和跨步电压的威胁,一要适当增加防雷装置接地体的埋地深度,最好避雷针下端及接地系统周围做绝缘处理,二要在避雷针旁边树立警示标语或栏杆,雷雨时禁止游人靠近。

3.2 供电、监控、弱电系统的雷电防护

3.2.1引入公园每个单体的电力线路、通信线路等其他外来线路应穿金属管埋地进入,金属管两端应与接地装置相连,在防雷区交界处安装两级以上适配的避雷器。

3.2.2公园里最容易被雷击坏的就是监控系统,对监控系统要加强防范,带云台的摄像机在前端接线盒配置电源、视频、控制线路三合一组合式电涌保护器。

3.2.3监控中心机房在完善电源部分的电涌保护器之外,在矩阵主机、视频分割器的各控制线路接入端、视频线路接入端,安装适配的控制信号、视频信号电涌保护器。

3.3 重点区域设立防雷警示牌、防雷宣传栏

3.3.1 在公园中,古树名木以及孤立高耸景观众多,要实现全方位装上防雷装置在经济上是一笔巨大的支出,不符合“经济合理,美观实用”这一防雷设计原则。

3.3.2 当雷暴临近时,公园的安全管理部门应当了解和掌握当地天气现象,一要及时采取应急措施,通过广播喇叭、电子警示系统,提醒处在大树周围、河(湖)水域等易遭雷击区域的游客,迅速进入安全地带,防止雷击伤人事件的发生。二要在公园里高大的树木或做了防雷装置的珍树嘉木旁竖立警示牌,提醒人们雷雨时请勿靠近。在安装了防雷装置的树木或建筑物附近设立防雷知识宣传栏,让市民了解和掌握防雷常识提升市民防雷意识和自防自救能力

结束语

城市公园是大型户外休闲且人员密集的场所,国家应尽快出台公园、公益性场所防雷的法律法规,让公园的防雷安全管理得到进一步完善。

 

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