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摘要:舰船是海面和江面上最容易遭受雷电袭击的目标。由于舰船防雷法律法规和技术规范欠缺等原因,近年来,舰船遭受雷击的事故时有发生。新建建筑物防雷法律法规和技术规范健全,防雷质量安全监管工作到位。借鉴新建建筑物防雷审批的经验,可以提高舰船防雷设计和施工质量,有效降低舰船雷击事故的发生。
关键词:建筑物;防雷;审批;舰船;借鉴
1.引言
雷电是自然界最频繁的大气放电现象,卫星监测结果显示,全球每秒钟发生100次左右闪电;雷电的脉冲功率可达2亿KW;脉冲电流峰值高达数KA到300KA。雷电流强大的机械效率和热效应以及伴随的电磁脉冲效应,对各类建筑物、电子设备和系统、大型装备等产生非常严重的破坏。
随着电子设备使用的增加,社会对防雷安全越来越重视。十多年来,我国相继出台了一批防雷法律法规,防雷技术规范也日益完善。在建筑物防雷方面,完善的审批流程保证了新建建筑物各项防雷措施的落实,有效降低了雷击事故的发生。在海面和江面上行驶的舰船,极易成为雷击的目标。舰船遭受直接雷击造成桅杆、船体的损坏,遭受感应雷击造成各种电子设备的损坏,所以做好舰船防雷工作非常重要。由于舰船防雷法律法规和技术规范的欠缺,舰船防雷的设计和施工有许多不符合技术规范要求,导致外部防雷和内部防雷的各项措施不能落实到位,舰船遭受雷击的事故时有发生,严重影响了舰船各项工作的开展。
借鉴新建建筑物防雷审批的成功经验,根据国内外防雷技术规范的要求,抓住舰船防雷的关键,认真落实防雷各项措施,可有效减少舰船各种雷击事故的发生。
2.新建建筑物防雷审批流程简述
2.1 初步设计阶段
在初步设计完成后,建设单位将初步设计文件送交项目所在地行政服务中心气象窗口进行初步设计审查,窗口工作人员根据项目情况确定该项目是否需要进行雷电灾害风险评估。根据中国气象局《防雷减灾管理办法》的规定:大型建设工程、重点工程、爆炸和火灾危险环境、人员密集场所等项目应当进行雷电灾害风险评估,以确保公共安全。
对于需要进行雷电灾害风险评估的项目,防雷技术服务机构根据项目情况,依据国内外相关防雷技术规范对项目可能存在的雷电风险进行评估,并提出切实可行的防范措施。由于不同项目在项目规模、地理位置、闪电发生情况、重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果等方面的差异,雷电灾害防御措施也会存在差异。通过评估,将防雷技术规范的定性化要求明确为定量化要求,设计单位依据《雷电灾害风险评估报告》对项目进行设计,既能保证安全可靠,又能保证经济合理。
另一方面,防雷是一项专业性很强的工作,精通电气专业的设计人员在对防雷技术规范的熟悉和理解方面与防雷专业人员相比,有可能存在差距。根据每个项目编制的《雷电灾害风险评估报告》,对设计人员有很大的指导作用。
在国家行政审批改革的过程中,雷电灾害风险评估目前已经被取消。但我们认为,对于特殊项目进行雷灾害风险评估还是非常必要,无论是从安全性还是经济方面考虑。
2.2 施工图审查阶段
设计单位根据相关防雷技术规范和《雷电灾害风险评估报告》完成新建建筑物防雷设计后,把防雷施工图送交项目所在地行政服务中心气象窗口进行施工图审查。主要审查两个方面内容:一是图纸是否符合防雷技术规范要求;二是图纸是否按照《雷电灾害风险评估报告》进行设计。
对于审查中发现设计存在问题的,发放《防雷装置设计修改意见书》,设计单位进行修改,符合要求后,发放《防雷装置设计核准意见书》。
2.3 施工阶段
施工单位依据防雷施工图纸进行施工。在施工过程中,防雷技术服务机构会在施工关键环节对施工质量进行检查,如基础接地完成后、均压环焊接完成后、天面浇筑前等隐蔽工程的施工质量。
对于检查中发现的问题,检查人员出具《防雷装置整改意见书》,施工单位进行整改,整改經复检合格后,进入下一道施工工序。现场检查时,施工和监理人员必须在检查记录单上签字确认。
2.4 竣工阶段
全部施工完成后,必须进行竣工检测。竣工检测合格,发放防雷验收合格证。建设部门把防雷专项验收作为进行整体验收的前置条件,确保新建建筑物防雷施工质量符合技术规范要求。
新建建筑物防雷审批流程见图1。
据我们了解,新建建筑物防雷审批流程在各地执行情况良好,主要有三方面原因:一是法律法规的健全。《中华人民共和国气象法》、《气象灾害防御条例》、《防雷减灾管理办法》等都有明确要求,特别是《防雷装置设计审核和竣工验收规定》对审批流程做了明确要求,有利于贯彻执行;二是全社会对防雷安全的重视,发改、建设、规划等部门将相关防雷规定的执行纳入了审批的前置条件,保证各项规定得到落实;三是防雷技术规范的完善。《建筑物防雷设计规范》是建筑物防雷最重要的一本规范,1994年发布,2000年进行了第一次修改,2010年进行了第二次修改。2008年发布了《建筑物防雷装置检测技术规范》,2015年进行了第一次修改。2010年发布了《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》……这些规范的发布和不断修改,推动了防雷技术进步和规范化工作。
新建建筑物防雷审批流程的贯彻执行,提高了防雷装置设计和施工质量,大大降低了雷击事故的发生。
3.舰船防雷的借鉴
3.1 雷电对舰船的危害
行驶在开阔海面和江面的大型舰船,由于其高高耸立的桅杆和各类突出的天线,使其极容易成为雷电袭击的目标。在同一片水域,舰船越大,高度越高,遭受雷击的概率越大。
雷电对舰船的危害效应包括雷电的直接效应和雷电流引起的间接效应。直接效应即直接由雷击产生的物理效应,表现为燃烧、侵蚀、爆炸、结构变形、高压冲击波、强电流形成的磁场,以及雷电沿避雷装置引下线向大地(海面)泄放时所形成的足以致命的接触电压和跨步电压等;雷电流引起的间接效应即电磁辐射效应,也就是伴随着雷电产生的电磁脉冲辐射及其与设备和系统之间的相互作用。 随着电子设备使用的增加,雷电流引起的间接效应破坏力远远大于雷电直接效应破坏力,如雷电流引起的间接效应造成舰船控制和指挥系统的损坏,对于一艘正在行驶或执行任务的舰船来说将是致命的。
3.2 舰船防雷的现状
与建筑物防雷相比,舰船防雷无论是法律法规建设还是技术规范完善方面,都很欠缺。据不完全了解,国内外还没有一个专门针对舰船防雷的标准。在舰船防雷的设计和施工方面,完全是粗放式的,主要表现在以下几个方面:一是设计没有统一的规范和标准,设计人员对防雷专业不完全精通,在设计时,防雷措施使用不完全、不恰当,导致设计存在缺陷,埋下隐患。一个完全的防雷系统应包括外部防雷装置和内部防雷装置,如图2所示,外部防雷装置有接闪器、引下线和接地装置,内部防雷装置有屏蔽、等电位连接和安装浪涌保护器。在舰船甲板上安装的避雷针只是外部防雷装置的一部分,它只能防止直接雷击,防止雷电间接效应引起的感应雷击还需要各种内部防雷装置相互配合;二是在施工过程中,舰船防雷装置缺少监督检查或者專业的监督检查,在施工完成后,缺少应有的防雷专项竣工检测,防雷装置施工质量是否符合技术规范要求搞不清楚。
从雷电的发生规律和舰船遭受雷击的事故分析,舰船遭受直接雷击的情况发生不多,当舰船遭受直接雷击时,同时会发生感应雷击。舰船雷击事故更多的是感应雷击,在舰船附近发生雷击时,在电子设备的电源线、信号线和控制线上产生数百伏甚至上千伏的感应过电压,超过电路中许多元器件,特别是固体器件所允许的工作电平,对电子设备和系统构成破坏。图3为电子元器件遭受感应雷击后的图片。
3.3 舰船防雷的借鉴
从防雷技术方面分析,建筑物防雷和舰船防雷有许多共通的地方,同样属于构造物,同样使用电子设备,遭受雷击后损失也相同,所以它们采用的防雷措施也一样。
建议从以下几个方面开展工作:
根据新建舰船的重要性,选择进行雷击灾害风险评估,设计单位根据防雷技术规范和《雷电灾害风险评估报告》进行防雷设计,在施工过程中,请专业的防雷技术机构进行监督检查,在投入使用前进行竣工检测;
在对舰船进行雷击灾害风险评估时,考虑其与建设物的区别,建筑物是固定的,舰船是流动的,要对处于不同区域不同水质情况下舰船雷击风险进行评估,并拿出切实可行的防范措施;
对已经投入使用的舰船进行防雷检测,检测中发现不符合技术规范要求的认真落实整改;
认真总结分析已经发生的舰船雷击事故的原因,确保防雷整改的针对性,做到既安全可靠,又经济合理;
由于受空间的限制,舰船防雷的难度比建筑物防雷难度大,特别是设备的安全距离难以保证。注重加强新技术和新方法的运用,确保舰船防雷安全。
结语
利用新建建筑物防雷审批的经验,根据舰船防雷的实际情况,总结出符合舰船防雷安全监管的流程,从外部防雷和内部防雷两方面考虑,认真做好舰船防雷各项工作,可以减少舰船雷击事故的发生。具体措施需要在工作中不断调整,效果如何取决于措施的落实情况。
参考文献:
[1]郑生全等.舰船系统的雷电防护设计.河北科技大学学报
[2]防雷装置设计审核和竣工验收规定.中国气象局
[3]建筑物防雷设计规范.中国计划出版社
[4]建筑物电子信息系统防雷技术规范.中国建筑工业出版社
作者简介:
李红梅(1972-),女,山西武乡人,高级工程师,山西省长治市气象局,研究方向,雷电防御。
关键词:建筑物;防雷;审批;舰船;借鉴
1.引言
雷电是自然界最频繁的大气放电现象,卫星监测结果显示,全球每秒钟发生100次左右闪电;雷电的脉冲功率可达2亿KW;脉冲电流峰值高达数KA到300KA。雷电流强大的机械效率和热效应以及伴随的电磁脉冲效应,对各类建筑物、电子设备和系统、大型装备等产生非常严重的破坏。
随着电子设备使用的增加,社会对防雷安全越来越重视。十多年来,我国相继出台了一批防雷法律法规,防雷技术规范也日益完善。在建筑物防雷方面,完善的审批流程保证了新建建筑物各项防雷措施的落实,有效降低了雷击事故的发生。在海面和江面上行驶的舰船,极易成为雷击的目标。舰船遭受直接雷击造成桅杆、船体的损坏,遭受感应雷击造成各种电子设备的损坏,所以做好舰船防雷工作非常重要。由于舰船防雷法律法规和技术规范的欠缺,舰船防雷的设计和施工有许多不符合技术规范要求,导致外部防雷和内部防雷的各项措施不能落实到位,舰船遭受雷击的事故时有发生,严重影响了舰船各项工作的开展。
借鉴新建建筑物防雷审批的成功经验,根据国内外防雷技术规范的要求,抓住舰船防雷的关键,认真落实防雷各项措施,可有效减少舰船各种雷击事故的发生。
2.新建建筑物防雷审批流程简述
2.1 初步设计阶段
在初步设计完成后,建设单位将初步设计文件送交项目所在地行政服务中心气象窗口进行初步设计审查,窗口工作人员根据项目情况确定该项目是否需要进行雷电灾害风险评估。根据中国气象局《防雷减灾管理办法》的规定:大型建设工程、重点工程、爆炸和火灾危险环境、人员密集场所等项目应当进行雷电灾害风险评估,以确保公共安全。
对于需要进行雷电灾害风险评估的项目,防雷技术服务机构根据项目情况,依据国内外相关防雷技术规范对项目可能存在的雷电风险进行评估,并提出切实可行的防范措施。由于不同项目在项目规模、地理位置、闪电发生情况、重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果等方面的差异,雷电灾害防御措施也会存在差异。通过评估,将防雷技术规范的定性化要求明确为定量化要求,设计单位依据《雷电灾害风险评估报告》对项目进行设计,既能保证安全可靠,又能保证经济合理。
另一方面,防雷是一项专业性很强的工作,精通电气专业的设计人员在对防雷技术规范的熟悉和理解方面与防雷专业人员相比,有可能存在差距。根据每个项目编制的《雷电灾害风险评估报告》,对设计人员有很大的指导作用。
在国家行政审批改革的过程中,雷电灾害风险评估目前已经被取消。但我们认为,对于特殊项目进行雷灾害风险评估还是非常必要,无论是从安全性还是经济方面考虑。
2.2 施工图审查阶段
设计单位根据相关防雷技术规范和《雷电灾害风险评估报告》完成新建建筑物防雷设计后,把防雷施工图送交项目所在地行政服务中心气象窗口进行施工图审查。主要审查两个方面内容:一是图纸是否符合防雷技术规范要求;二是图纸是否按照《雷电灾害风险评估报告》进行设计。
对于审查中发现设计存在问题的,发放《防雷装置设计修改意见书》,设计单位进行修改,符合要求后,发放《防雷装置设计核准意见书》。
2.3 施工阶段
施工单位依据防雷施工图纸进行施工。在施工过程中,防雷技术服务机构会在施工关键环节对施工质量进行检查,如基础接地完成后、均压环焊接完成后、天面浇筑前等隐蔽工程的施工质量。
对于检查中发现的问题,检查人员出具《防雷装置整改意见书》,施工单位进行整改,整改經复检合格后,进入下一道施工工序。现场检查时,施工和监理人员必须在检查记录单上签字确认。
2.4 竣工阶段
全部施工完成后,必须进行竣工检测。竣工检测合格,发放防雷验收合格证。建设部门把防雷专项验收作为进行整体验收的前置条件,确保新建建筑物防雷施工质量符合技术规范要求。
新建建筑物防雷审批流程见图1。
据我们了解,新建建筑物防雷审批流程在各地执行情况良好,主要有三方面原因:一是法律法规的健全。《中华人民共和国气象法》、《气象灾害防御条例》、《防雷减灾管理办法》等都有明确要求,特别是《防雷装置设计审核和竣工验收规定》对审批流程做了明确要求,有利于贯彻执行;二是全社会对防雷安全的重视,发改、建设、规划等部门将相关防雷规定的执行纳入了审批的前置条件,保证各项规定得到落实;三是防雷技术规范的完善。《建筑物防雷设计规范》是建筑物防雷最重要的一本规范,1994年发布,2000年进行了第一次修改,2010年进行了第二次修改。2008年发布了《建筑物防雷装置检测技术规范》,2015年进行了第一次修改。2010年发布了《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》……这些规范的发布和不断修改,推动了防雷技术进步和规范化工作。
新建建筑物防雷审批流程的贯彻执行,提高了防雷装置设计和施工质量,大大降低了雷击事故的发生。
3.舰船防雷的借鉴
3.1 雷电对舰船的危害
行驶在开阔海面和江面的大型舰船,由于其高高耸立的桅杆和各类突出的天线,使其极容易成为雷电袭击的目标。在同一片水域,舰船越大,高度越高,遭受雷击的概率越大。
雷电对舰船的危害效应包括雷电的直接效应和雷电流引起的间接效应。直接效应即直接由雷击产生的物理效应,表现为燃烧、侵蚀、爆炸、结构变形、高压冲击波、强电流形成的磁场,以及雷电沿避雷装置引下线向大地(海面)泄放时所形成的足以致命的接触电压和跨步电压等;雷电流引起的间接效应即电磁辐射效应,也就是伴随着雷电产生的电磁脉冲辐射及其与设备和系统之间的相互作用。 随着电子设备使用的增加,雷电流引起的间接效应破坏力远远大于雷电直接效应破坏力,如雷电流引起的间接效应造成舰船控制和指挥系统的损坏,对于一艘正在行驶或执行任务的舰船来说将是致命的。
3.2 舰船防雷的现状
与建筑物防雷相比,舰船防雷无论是法律法规建设还是技术规范完善方面,都很欠缺。据不完全了解,国内外还没有一个专门针对舰船防雷的标准。在舰船防雷的设计和施工方面,完全是粗放式的,主要表现在以下几个方面:一是设计没有统一的规范和标准,设计人员对防雷专业不完全精通,在设计时,防雷措施使用不完全、不恰当,导致设计存在缺陷,埋下隐患。一个完全的防雷系统应包括外部防雷装置和内部防雷装置,如图2所示,外部防雷装置有接闪器、引下线和接地装置,内部防雷装置有屏蔽、等电位连接和安装浪涌保护器。在舰船甲板上安装的避雷针只是外部防雷装置的一部分,它只能防止直接雷击,防止雷电间接效应引起的感应雷击还需要各种内部防雷装置相互配合;二是在施工过程中,舰船防雷装置缺少监督检查或者專业的监督检查,在施工完成后,缺少应有的防雷专项竣工检测,防雷装置施工质量是否符合技术规范要求搞不清楚。
从雷电的发生规律和舰船遭受雷击的事故分析,舰船遭受直接雷击的情况发生不多,当舰船遭受直接雷击时,同时会发生感应雷击。舰船雷击事故更多的是感应雷击,在舰船附近发生雷击时,在电子设备的电源线、信号线和控制线上产生数百伏甚至上千伏的感应过电压,超过电路中许多元器件,特别是固体器件所允许的工作电平,对电子设备和系统构成破坏。图3为电子元器件遭受感应雷击后的图片。
3.3 舰船防雷的借鉴
从防雷技术方面分析,建筑物防雷和舰船防雷有许多共通的地方,同样属于构造物,同样使用电子设备,遭受雷击后损失也相同,所以它们采用的防雷措施也一样。
建议从以下几个方面开展工作:
根据新建舰船的重要性,选择进行雷击灾害风险评估,设计单位根据防雷技术规范和《雷电灾害风险评估报告》进行防雷设计,在施工过程中,请专业的防雷技术机构进行监督检查,在投入使用前进行竣工检测;
在对舰船进行雷击灾害风险评估时,考虑其与建设物的区别,建筑物是固定的,舰船是流动的,要对处于不同区域不同水质情况下舰船雷击风险进行评估,并拿出切实可行的防范措施;
对已经投入使用的舰船进行防雷检测,检测中发现不符合技术规范要求的认真落实整改;
认真总结分析已经发生的舰船雷击事故的原因,确保防雷整改的针对性,做到既安全可靠,又经济合理;
由于受空间的限制,舰船防雷的难度比建筑物防雷难度大,特别是设备的安全距离难以保证。注重加强新技术和新方法的运用,确保舰船防雷安全。
结语
利用新建建筑物防雷审批的经验,根据舰船防雷的实际情况,总结出符合舰船防雷安全监管的流程,从外部防雷和内部防雷两方面考虑,认真做好舰船防雷各项工作,可以减少舰船雷击事故的发生。具体措施需要在工作中不断调整,效果如何取决于措施的落实情况。
参考文献:
[1]郑生全等.舰船系统的雷电防护设计.河北科技大学学报
[2]防雷装置设计审核和竣工验收规定.中国气象局
[3]建筑物防雷设计规范.中国计划出版社
[4]建筑物电子信息系统防雷技术规范.中国建筑工业出版社
作者简介:
李红梅(1972-),女,山西武乡人,高级工程师,山西省长治市气象局,研究方向,雷电防御。