某机场航站楼雷击风险评估综述

某机场航站楼雷击风险评估综述
发布时间：2021-11-10T07:45:49.525Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷17期作者：王学1 李想2
[导读] 雷击损害风险评估是加强防雷安全保障体系建设和管理的关键环节。

王学1 李想2
（1.大连华云雷电防护工程有限公司，2.大连市防雷减灾中心，辽宁大连 116001）
摘要：雷击损害风险评估是加强防雷安全保障体系建设和管理的关键环节。

本文以某机场航站楼雷击风险评估为例，阐述雷击风险评估的意义和重要性。

关键词：航站楼雷电风险评估
一、前言
机场是人员密集、安全性要求非常高的公共场所，拥有大型电子信息系统，是防雷减灾工作的重点工作之一。

通过开展雷击损害风险评估工作，可以发现防雷安全存在的主要问题和矛盾，找到解决诸多关键问题的办法，为如何采取防雷措施提供合理可靠的依据。

二、雷击防护等级评估
航站楼长宽高118m×55m×18m，周围土壤电阻率经实测220Ω·m，从中心变电站直埋电缆500m引入10KV至航站楼变电站，采用TN-S方式供电。

计算建筑物遭直接雷电闪击的年预计雷击次数N1
该地区属于多雷区，根据多年气象观测资料得雷暴日Td=36天
年雷击大地密度Ng=0.024×361.3=2.5316 (次/km2a)
建筑物有效截收面积：
Ae=L×W+6H(L+W)+9πH2
=[118×55+6×18×（118+55）+9×3.14×182 ]×10-6
=0.0343（km2）(L、W、H分别为建筑物的长、宽、高)
建筑物年预计雷击次数为
N1=NgAe=2.5316×0.0343=0.0869（次/年）
建筑物入户设施年预计雷击次数：N2=2.57802（次/a）
取C=1.0＋3.0＋1.0＋1.0＋1.5＋1.0=8.5
因雷电磁脉冲引起设备损坏的可接受最大年平均雷击次数Nc
Nc =5.8·10-3/C=0.02158（次/a）
建筑物的防护分级参数E
E=1-Nc/(N1+N2)=0.99203
该航站楼年预计雷击次数0.0869次/年大于0.06次/年，由于该航站楼属于机场重要电子信息控制场所，应划为第二类防雷建筑物；航站楼的防护分级参数E=（0.99203），属于（A级）防护，在低压系统中应采取（4级）SPD进行保护。

按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）第5.4.1条规定，电源应安装4级SPD保护器，第一级选用标称电流In≥80kA（8/20μs）或In≥20kA（10/350μs）、第二级选用标称电流In≥40kA（8/20μs）、第三级选用标称电流In≥20kA（8/20μs）、第四级选用标称电流In≥10kA（8/20μs）。

二、雷电防护区评估
该机场建设工程有两处建（构）筑物较高：航管办公楼塔台（高30m）和锅炉房烟囱（高40m）。

当落雷点在这两处时，将引起这两处附近建筑物内的磁场强度的变化，对建筑物内各种仪器设备产生干扰，降低了设备的抗扰容限，严重时会使设备发生故障。

对建筑物和公共设施的理想防护应将受保护目标封闭在一个完善导电的适当厚度的接地的连续的屏蔽体内，且公共设施进入建筑物的进入点处和屏蔽体之间应提供足够的等电位连接。

因而能阻止雷击电流和有关电磁场穿透到受保护目标，并阻止电流的热效应和电动效应的损害，也阻止火花和过电压对电气和电子系统的险情。

实际上，防护只能达到接近理想状态，因为在实践中，建筑物和公共设施不可能完全封闭在连续的和足够厚度的屏蔽体中。

该航站楼整体处于LPZ0B区：对直接雷击进行防护，承受局部雷击电流或感应电流，以及全部雷击磁场，航站楼内机房、控制系统等重要电子信息场所处在LPZ1区：对直接雷击进行防护，承受局部雷击电流或感应电流，以及受衰减的雷击磁场。

三、雷电流磁场强度风险评估
雷电击中附近建筑物对航站楼的影响：
航站楼内计算机房、消防监控、配电站、安监监控等设施，雷电流磁场强度将直接影响这些设施的使用。

航站楼距航管办公楼塔台143m，位于塔台的南侧，距离锅炉房烟囱215m。

第二类防雷建筑物首次雷电流幅值I=150kA，航站楼高度为18m，根据查表得知R=260m,远远大于航站楼高度，H=18m，L=118m,则雷击点与屏蔽空间的平均距离sa为：
由于航管办公楼塔台与航站楼的距离143m小于sa，因此，当雷电击中塔台时，其产生的磁场将有可能损坏航站楼内的微电子设备，需要对敏感电子设备采取屏蔽措施。

由于锅炉房烟囱与航站楼的距离215m大于sa，因此，当雷电击中烟囱时，其产生的磁场将不会影响到航站楼。

航站楼处于LPZ0A和LPZ0B区内的磁场强度：
H0 = i0/(2πsa) A/m)
= 150000/（2×3.14×154.06）
= 152.6(A/m)
航站楼为钢框架和混凝土框架结构,采用Ф10圆钢做屏蔽，网格为10m×10m，其中SF=0.03,处于LPZ1区的磁场强度: H1=H0/10SF/20=152.6/1.03514=147.48(A/m)
根据规范要求，航站楼内靠近航管楼侧的现场指挥室、计算机房、UPS间等处的微电子设备，放置到距离墙体1.0m以外的地方并做好等电位链接；或在墙体内侧增加屏蔽层，并做好等电位链接。

结束语
随着电子信息技术的飞速发展，微电子设备在人们生活中越来越多地扮演着重要角色，它们对电磁脉冲的弱抗性，也使得防雷责任越来越重大、紧迫，风险评估将尽可能的给决策者提供有效回避风险的依据，在系统、设施、设备的预期损失和建设防雷工程的代价上寻找一个较完美的平衡点。

参考文献
[1]林维勇.建筑物防雷设计规范.北京：中国计划出版社，2001
[2]虞昊，臧庚媛，赵大铜编著.现代防雷技术基础.北京：气象出版社，1997
[3]国家标准.建筑物电子信息系统防雷技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2004。