雷电灾害风险评估方案报告

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№.KL080407
单位名称: 龙港房地产开发
项目名称:龙港·红树林三期工程
科雷电子科技开发有限责任公司
二○○八年五月四日
目录
一、概述 (1)
1.评估目的 (1)
2.评估围 (1)
3.评估依据 (1)
4.项目概况 (2)
二、雷电危害因素分析 (2)
1. 雷电危害要素 (2)
2. 雷电危害识别因素 (2)
三、评估容 (3)
四、大气雷电环境风险评估 (3)
1. 雷电活动时空分布特征 (3)
2. 雷电散流分布特征 (4)
五、雷击损害风险评估 (5)
1. 评估容 (5)
2. 雷击损害风险评估方法及公式 (6)
2.1. 评估方法 (6)
2.2. 评估公式 (6)
3. 龙港红树林三期4、5、24、25、26、27#楼雷击损害风险评
估计算 (12)
3.1 龙港红树林三期4、5、24、25、26、27#楼项目基本情况
(12)
3.2 4#雷击损害风险评估计算 (13)
3.3 5#雷击损害风险评估计算 (18)
3.4 24、25、26、27#雷击损害风险评估计算 (23)
六、评估结论及建议 (28)
1. 结论 (28)
2. 建议 (29)
2.1 组织措施 (29)
2.2 技术措施 (29)
一、概述
1.评估目的
贯彻“安全第一,预防为主”的安全生产方针,贯彻《中华人民全生产法》、《中华人民国气象法》、《防雷装置设计审核和竣工验收规定》(中国气象局第11号令)、《市防御雷电灾害管理办法》(市人民政府第78号令)等法律法规和相关技术标准要求,根据该地雷电参数和引起雷击的其他因素对该地的大气雷电环境、雷击损坏风险等两个方面进行分析评估,并在此基础上提出雷电防护建议。

为本项目防雷装置设计审核、竣工验收和安全评价提供可靠依据。

2.评估围
本评估项目为龙港·红树林二期项目。

3.评估依据
IEC61662:雷击损害风险评估
IEC60364:建筑物的电气设施
IEC60479:人畜的电流效应
IEC61024:建筑物防雷
GB50057-1994:建筑物防雷设计规
GB50343-2004:建筑物电子信息系统防雷技术规
DB50/214-2006 雷电灾害风险评估技术规
其他地方性法律法规
龙港·红树林三期工程电子版资料
其他国家规标准和公司提供的雷击损害风险评估所需资料
4.项目概况
该工程位于渝北区。

该工程包含4、5、24、25、26、27#号楼
二、雷电危害因素分析
1. 雷电危害要素
形成雷电危害的要素有:有雷电产生,雷电与建筑或物体某部位接触或通过雷电感应,防雷设施不完善或验收不合格等。

2. 雷电危害识别因素
雷电危害识别就是识别雷电危害的存在并确定其性质的过程。

主要包括以下容。

(1)工程地址
从工程地质、地形、雷电参数、周围环境、气候条件、交通、抢险救灾的支持条件等方面进行分析。

(2)工程平面布局
总图:建筑物、构筑物布置,风向、雷电活动主要方向等等。

(3)建(构)筑物
包括结构、高度、建筑占地、屋面材料、外墙材料、防雷装置设
置等。

三、评估容
本次评估的容包括:
1. 大气雷电环境风险评估
2. 雷击损害风险评估
四、大气雷电环境风险评估
1. 雷电活动时空分布特征
重庆市主城区雷电活动时空分布特征
20
40
60
80
1971
市主城区雷电活动路径分析(雷电的主导方向和次主导方向)
从上图可知,雷电的主导方向为NW,次主导方向为SW。

故建议在西北方和西南方加强雷电防护措施。

2. 雷电散流分布特征
我们对项目所在地的土壤电阻率进行了测试,根据场地土壤潮湿情况,季节系数取值为 2.0。

得下表:
方位 E SE S SW W NW N NE 平均值
ρ
(Ω·m)
226.8 151.2 107.1 157.5207.9264.6138.6113.4170.9
工程所在地土壤电阻率玫瑰图
根据土壤电阻率玫瑰图可以看出,工程所在地各方向土壤电阻率变化不大。

五、雷击损害风险评估
1. 评估容
计算该项目可能存在的雷击损害风险,其主要容包括:
⑴雷电闪击次数
⑵雷电闪击损害概率
⑶雷电闪击损害次数
⑷容许的雷电闪击次数
⑸防雷装置的拦截效率
⑹选择合适的防护措施
2. 雷击损害风险评估方法及公式
2.1. 评估方法
首先计算建筑物无防护措施时的直接闪击导致的年损害次数F d、间接闪击导致的年损害次数F i、建筑物的年损害次数F及建筑物所能接受的损害次数Fa 、然后将F d、F i、F与Fa比较,若F d>Fa ,F i>Fa ,F >Fa ,则说明建筑物需要采取防护措施。

计算拦截效率E,再计算采取拦截效率E的防护措施后的F d、F i、F新值,再与Fa 比较,直至满足F d<Fa ,F i<Fa ,F <Fa 。

2.2. 评估公式
2.2.1 损害风险公式
R d=NPδ=Fδ
式中:R d——损害风险,建筑物中可能的年平均损失(人和物);
N——建筑物的年预计雷电闪击平均次数;
P——建筑物损害概率;
δ——建筑物或其存放物可能损失数量的量度。

2.2.2 损害次数公式
F=F d+ F i
式中:F ——建筑物的年损失次数;
F d——直接闪击导致的年损失次数;
F i——间接闪击导致的年损失次数。

Fa=Ra/δ
式中:Fa——建筑物所能接受的损害次数的最大值;
Ra——可接受的损害风险最大值;
2.2.3 损害概率
2.2.
3.1 跨步电压及接触电压引致的损害概率
只考虑由于直接雷电闪击在建筑物外部的接触电压及跨步电压引致的损害概率,其它情况(在建筑物部的,邻近雷击引起的,作用于入户设施上的雷电闪击引起的)的跨步电压及接触电压引起的损害概率可忽略。

直接雷击建筑下,由于跨步电压及接触电压引致的损害概率由下式给出:
P h =K h P h'
式中:P h—直接雷击于无防护措施的建筑物时,由于跨步电压及接触电压引致的损害概率。

K h—与为减轻雷电后果而提供给建筑物的防护措施相关的缩减系数。

2.2.
3.2 着火、爆炸、机械作用及化学作用引致的损害概率
此类损害可能由建筑物遭受直接雷电闪击(S2成因)或由于间接
雷电闪击(S5成因)引起。

所涉及的各个分损害的概率是:
P t——引发着火或爆炸的危险火花放电的概率。

P1——金属装置上危险火花放电的概率。

P2——建筑物部电气装置上危险火花放电的概率。

P3——入户设施上危险火花放电的概率。

P4——入户的外部导电部件(ECP)上危险火花放电的概率。

分概率P1、P2及P4只与直接雷电闪击有关;分概率P3与直接雷电闪击有关也与间接雷电闪击有关。

在直接雷电闪击情况下,着火、爆炸、机械作用及化学作用的损害概率为:
P fd=1-[(1- P t P1)(1- P t P2)(1- P t P3)(1- P t P4)]
= P t(P1+P2+P3+P4)
在间接雷电闪击情况下,着火、爆炸、机械作用及化学作用的损害概率为:
P fi=P t P3
分概率P t为: P t=K t P t'
2.2.
3.3 过电压引致的损害概率
损害可能由对建筑物的直接闪击(成因S3)或间接闪击(成因S4)引起。

损害概率包括P2和P3两个分概率。

此两个分概率都与直接雷电
闪击有关,只有P3分概率与间接雷电闪击有关。

直接闪击下由设备上的过电压引致的损害概率为:
P od=1-(1-P2)(1-P3)=P2+P3 (如果P2P3>>1) 间接闪击下由于设备上过电压引致的损害概率为:
P od= P3
2.2.4 损害次数具体计算公式
表3 对每种损害类型按直接闪击及间接闪击
分别列出的各个损害次数分量
对第一类损害,损害次数具体计算公式为:
F d=H+A,F i=B+C
对第二类损害和第四类损害,损害次数具体计算公式为:
F d=A+D,F i=B+C+E+G
对第三类损害和第五类损害,损害次数具体计算公式为:
F d=A,F i=B+C
式中:
(1)H= N d P h
H——接触电压及跨步电压引致的损害次数分量;
N d——建筑物遭直接雷电闪击的年平均次数;
P h——直接雷电闪击下,由接触电压或跨步电压引起的损害概率。

其中:N d=N g A e ,P h=K h P h′
N g——雷击的年平均密度;
N g = 0.024Td1.3 (T d:该地区年平均雷电日)
A e——建筑物等效截收面积。

K h——与为减轻雷电后果而提供给建筑物的防护措施相关的缩减系数;
P h——直接雷击于无防护措施的建筑物时,由接触电压或跨步电压引起的损害概率。

(2)A = N d P fd
A——直接雷电闪击下由于着火、爆炸引致的损害次数分量; P fd——直接雷电闪击情况下,着火、爆炸、机械效应及化学效应引起的损害效率。

其中:P fd = P t(P1+ P2 + P3+ P4)
P t——引发着火或爆炸的危险火花放电的概率;
P1——金属装置上危险火花放电的概率;
P2——建筑物部电器装置上危险火花放电的概率;
P3——入户设施上危险火花放电的概率;
P4——入户的外部导电部件(ECP)上危险火花放电的概率;
其中:P t =K t ×P t ′
P 1=K 1×P 1′, P 2=K 2×P 2′ P 3=K 3×P 3′, P 4=K 4×P 4′
P t ′、P 1′、P 2′、P 3′、P 4′——引起着火、爆炸等与直接雷电闪击相关的损害概率的建筑特性;
K t 、K 1、K 2、K 3、K 4——防护措施相关缩减系数的值。

(3)B = N n P t P 3
B ——邻近雷电闪击导致的损害次数分量; N n ——建筑物附近的年平均雷击次数。

其中:N n = N g A g (A g :建筑物周围的截收面积) (4)
31n
t k k
k C P N P ==∑
C ——作用于n 个入户设施上的雷击,由于着火、爆炸导致的损害次数分量;
N k ——作用于一个入户设施上的雷电闪击年平均次数。

其中:N k = N g A k
A k ——该入户设施的影响面积 其中A k = A sk + A ak
A sk ——入户设施(电源线、通信线或信号线;
A ak ——通过设施而与所考虑建筑相连的相邻建筑物的有效截收面积。

(5) D = N d P od
D ——直接雷电闪击的损害次数分量;
P od ——直接闪击下由设备上的过电压导致的损害概率。

其中:P od =1-(1-P 2)(1-P 3) (6) E = N n P 3
E ——邻近雷电闪击下过电压导致的损害次数分量。

(7)
31n
k k
k G N P ==∑
G ——作用于n 个入户设施上的雷电闪击由过电压导致的损害次数分量。

3. 龙港红树林三期4、5、24、25、26、27#楼雷击损害风险评估计算
3.1 龙港红树林三期4、5、24、25、26、27#楼项目基本情况
根据对该项目调查、计算及统计结果得出如下数据和信息: 1. 该项目包含4、5、24、25、26、27号楼 2. 建筑结构为框架结构结构
3. 该地区的雷击密度为Ng=2.91[年·(公里)2],土壤电阻率为ρ=170.9(Ω·m);
4. 建筑物防火设施为一些小型消防设备、火灾自动报警灭火系统和利用建筑物本身;
5. 建筑物部装有若干无屏蔽的电缆,入户的电源线为埋地高压电缆,入户的线采用屏蔽电缆埋地敷设。

6. 建筑物有通讯设备、计算机网络等电子信息系统。

3.2 4#雷击损害风险评估计算
为了确定是否需要保护以及决定所需提供的防护措施,损害风险按如下方法计算:
损害类型及损害成因:
可能出现并加以考虑的损害:⑴人身伤亡;⑷不包括人身、文化及社会价值的损失。

这些损害的成因有:
S1:直接雷电闪击下的接触电压和跨步电压;
S2:直接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应及化学效应;
S3:直接雷电闪击下设备上的过电压;
S4:间接雷电闪击下设备上的过电压;
S5:间接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应和化学效应。

3.2.1第一类损害(人身伤亡)
3.2.1.1雷电闪击次数
(1)计算N d
属高雷暴地区,根据气象资料得T d = 40.1天,则N g=0.024 T d1.3=0.024×40.11.3≈2.91[次/(km2·a)],计算得:A e≈5.11×10-2(km2)则,N d=N g A e=2.91×5.11×10-2≈1.49×10-1(次/年)
(2)计算N n
取d S=ρ=170.9,距离建筑以 d S为边界线所围成的面积约为1.37×10-1 km2。

因此:A g=|1.37×10-1-A e |=8.56×10-2 (km2)
则,N n=N g A g=2.91×8.56×10-2≈2.50×10-1 (次/年)
(3)计算N k
小区有埋地高压电源电缆、埋地通讯线和网络宽带线。

由于网络宽带线采用光纤,则该线路有效截收面积为0,所以网络宽带线的影响面积不考虑。

因此,电源线的影响面积为:
A1 =0.1×d S ×L×10-6
=0.1×170.9×30×10-6
≈5.13×10-4(km2)
通讯线的影响面积为:
A2 =A s2=2×d S×L×10-6
=2×170.9×30×10-6=1.03×10-2 (km2)
电视信号线的影响面积为:
A3 =A s3=2×d S×L×10-6
=2×170.9×30×10-6=1.03×10-2 (km2)
则,作用于各个入户设施上的雷电闪击次数为:
N1=N g A1=2.91×5.13×10-4≈1.49×10-3 (次/年)
N2=N g A2=2.91×1.03×10-2≈2.99×10-2 (次/年)
N3=N g A3=2.91×1.03×10-2≈2.99×10-2 (次/年)
3.2.1.2雷击损害概率 P h =K h P h =1×10-4=10-4 P fd =P t (P 1+P 2+P 3+P 4)
=3.8×10-4 ×(0.5+0.5+1+1)≈1.14×10-3 式中: P t =K t P t ′=0.9×0.7×0.6×10-3 ≈3.8×10-4 P 1=K 1P 1′=1×0.5=0.5 P 2=K 2P 2′=1×0.5=0.5 P 3=K 3P 3′=1×1=1
P 4=K 4P 4′=1×1=1 3.2.1.3 雷电闪击的损失次数
F d =H+A=1.49×10-5+1.70×10-4=1.85×10-4 式中:H=N d P h = 1.49×10-1×10-4=1.49×10-5 A=N d P fd = 1.49×10-1×1.14×10-3≈1.70×10-4 F i =B +C=9.5×10-5+2.33×10-5=1.18×10-4 式中:B= N n P t P 3=2.50×10-1×3.8×10-4×1≈9.5×10-5
31n
t k k
k C P N P ==∑
=P t (N 1P 31 +N 2P 32 +N 3P 33)
=3.8×10-4×(1.49×10-3×1+2.99×10-2×1+2.99×10-2×1) ≈2.33×10-5
所以,F=F d +F i = 1.85×10-4+1.18×10-4
=3.03×10-4
3.2.1.4选择防护措施
要满足R d<R a,F应被限制小于F a值(损害次数的最大容许值)。

如果R a=10-5 取作容许的风险最大值,则
F a=R a/δ = 10-5 /1 =10-5
式中:δ=1-(1-t/8760)n≈1
在此情况下,F>F a(3.03×10-4>10-5),因此应对4#提供雷电防护措施。

在选择防护措施时,首先考虑直接雷电闪击的损害次数F d=1.85×10-4与F a=10-5 相比较,在此情况下, F d>F a,因此需要具有效率E的防雷装置LPS。

E = 1-
F a/ F d=1-10-5 /1.85×10-4≈0.946
因此,根据IEC61024-1-1标准,应选择保护级别为Ⅱ级的LPS,其估计效率为E=0.95。

通过安装这样的LPS,雷电闪击的损害概率减小为
P h = K h P h′= (1-E)×10-4 = 5×10-5
P t = K t P t′= 3.8×10-4
P1 = K1P1′= (1-E)×10-2×0.5 = 0.05×0.5×10-2 =2.5×10-4 P2 = K2P2′= (1-E)×10-2×0.5 = 0.05×0.5×10-2 =2.5×10-4 P3 = K3P3′= 10-1×10-3×10-3×1 = 10-7
P4 = K4P4′= 0×1 = 0
P fd = P t(P1+P2+P3+P4)
=3.8×10-4×(2.5×10-4+2.5×10-4+10-7+0) ≈1.9×10-7
所以,雷电闪击损害次数的新值为:
F d = H + A = 1.49×10-6+2.83×10-8 =1.52×10-6 F i = B + C = 9.5×10-12 +2.33×10-12 =1.19×10-11 式中:H = N d P h = 1.49×10-1×1×10-5 =1.49×10-6 A = N d P fd = 1.49×10-1×1.9×10-7≈ 2.83×10-8 B = N n P t P 3 = 2.50×10-1×3.8×10-4×10-7 =9.5×10-12
31n
t k k
k C P N P ==∑
= P t (N 1P 31+N 2P 32+N 3P 33)
= 3.8×10-4×(1.49×10-3×10-7+2.99×10-2×10-7+2.99×10-2×10-7)
≈2.33×10-12
所以,F= F d + F i = 1.52×10-6+1.19×10-11≈1.52×10-6
在此情况下,满足F d < F a (1.52×10-6<10-5), 4#获得防直接雷电闪击的第一类损害保护;满足F i < F a (1.19×10-11<10-5), 4#获得防间接雷电闪击的第一类损害保护;并且满足F< F a (1.52×10-6<10-5),从而实现了对4#第一类损害(人身伤亡)的保护。

3.2.2 第四类损害(物品损失)
为避免第一类损害(人身伤亡)而安装了具有效率为E=0.95(Ⅱ级保护)的LPS ,也实现了对4#第四类损害(不包括人身、文化及社
会价值的物品损失)的保护。

3.3 5#雷击损害风险评估计算
为了确定是否需要保护以及决定所需提供的防护措施,损害风险按如下方法计算:
损害类型及损害成因:
可能出现并加以考虑的损害:⑴人身伤亡;⑷不包括人身、文化及社会价值的损失。

这些损害的成因有:
S1:直接雷电闪击下的接触电压和跨步电压;
S2:直接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应及化学效应;
S3:直接雷电闪击下设备上的过电压;
S4:间接雷电闪击下设备上的过电压;
S5:间接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应和化学效应。

3.3.1第一类损害(人身伤亡)
3.3.1.1雷电闪击次数
(1)计算N d
属高雷暴地区,根据气象资料得T d = 40.1天,则N g=0.024 T d1.3=0.024×40.11.3≈2.91[次/(km2·a)],计算得:A e≈5.23×10-2(km2)则,N d=N g A e=2.91×5.23×10-2≈1.52×10-1(次/年)
(2)计算N n
取d S=ρ=170.9,距离建筑以 d S为边界线所围成的面积约为1.39×10-1 km2。

因此:A g=|1.39×10-1-A e |=8.69×10-2 (km2)
则,N n=N g A g=2.91×8.69×10-2≈2.53×10-1 (次/年)
(3)计算N k
小区有埋地高压电源电缆、埋地通讯线和网络宽带线。

由于网络宽带线采用光纤,则该线路有效截收面积为0,所以网络宽带线的影响面积不考虑。

因此,电源线的影响面积为:
A1 =0.1×d S ×L×10-6
=0.1×170.9×22×10-6
≈3.76×10-4(km2)
通讯线的影响面积为:
A2 =A s2=2×d S×L×10-6
=2×170.9×22×10-6=7.52×10-3 (km2)
电视信号线的影响面积为:
A3 =A s3=2×d S×L×10-6
=2×170.9×22×10-6=7.52×10-3 (km2)
则,作用于各个入户设施上的雷电闪击次数为:
N1=N g A1=2.91×3.76×10-4≈1.10×10-3 (次/年)
N2=N g A2=2.91×7.52×10-3≈2.19×10-2 (次/年)
N3=N g A3=2.91×7.52×10-3≈2.19×10-2 (次/年)
3.3.1.2雷击损害概率 P h =K h P h =1×10-4=10-4 P fd =P t (P 1+P 2+P 3+P 4)
=3.8×10-4 ×(0.5+0.5+1+1)≈1.14×10-3 式中: P t =K t P t ′=0.9×0.7×0.6×10-3 ≈3.8×10-4 P 1=K 1P 1′=1×0.5=0.5 P 2=K 2P 2′=1×0.5=0.5 P 3=K 3P 3′=1×1=1
P 4=K 4P 4′=1×1=1 3.3.1.3 雷电闪击的损失次数
F d =H+A=1.52×10-5+1.73×10-4=1.88×10-4 式中:H=N d P h = 1.52×10-1×10-4=1.52×10-5 A=N d P fd = 1.52×10-1×1.14×10-3≈1.73×10-4 F i =B +C=9.61×10-5+1.71×10-5=1.13×10-4 式中:B= N n P t P 3=2.53×10-1×3.8×10-4×1≈9.61×10-5
31n
t k k
k C P N P ==∑
=P t (N 1P 31 +N 2P 32 +N 3P 33)
=3.8×10-4×(1.10×10-3×1+2.19×10-2×1+2.19×10-2×1) ≈1.71×10-5
所以,F=F d +F i = 1.88×10-4+1.13×10-4
=3.01×10-4
3.3.1.4选择防护措施
要满足R d<R a,F应被限制小于F a值(损害次数的最大容许值)。

如果R a=10-5 取作容许的风险最大值,则
F a=R a/δ = 10-5 /1 =10-5
式中:δ=1-(1-t/8760)n≈1
在此情况下,F>F a(3.01×10-4>10-5),因此应对5#提供雷电防护措施。

在选择防护措施时,首先考虑直接雷电闪击的损害次数F d=1.88×10-4与F a=10-5 相比较,在此情况下, F d>F a,因此需要具有效率E的防雷装置LPS。

E = 1-
F a/ F d=1-10-5 /1.88×10-4≈0.947
因此,根据IEC61024-1-1标准,应选择保护级别为Ⅱ级的LPS,其估计效率为E=0.95。

通过安装这样的LPS,雷电闪击的损害概率减小为
P h = K h P h′= (1-E)×10-4 = 5×10-5
P t = K t P t′= 3.8×10-4
P1 = K1P1′= (1-E)×10-2×0.5 = 0.05×0.5×10-2 =2.5×10-4 P2 = K2P2′= (1-E)×10-2×0.5 = 0.05×0.5×10-2 =2.5×10-4 P3 = K3P3′= 10-1×10-3×10-3×1 = 10-7
P4 = K4P4′= 0×1 = 0
P fd = P t(P1+P2+P3+P4)
=3.8×10-4×(2.5×10-4+2.5×10-4+10-7+0) ≈1.9×10-7
所以,雷电闪击损害次数的新值为:
F d = H + A = 1.52×10-6+5.78×10-8 =1.58×10-6 F i = B + C = 9.61×10-12 +1.71×10-5 =1.71×10-5 式中:H = N d P h = 1.52×10-1×1×10-5 =1.52×10-6 A = N d P fd = 1.52×10-1×3.8×10-7≈ 5.78×10-8 B = N n P t P 3 = 2.53×10-1×3.8×10-4×10-7 =9.61×10-12
31n
t k k
k C P N P ==∑
= P t (N 1P 31+N 2P 32+N 3P 33)
= 3.8×10-4×(1.10×10-3×10-7+2.19×10-2×10-7+2.19×10-2×10-7)
≈1.71×10-5
所以,F= F d + F i = 1.58×10-6+1.71×10-5≈1.87×10-5
在此情况下,满足F d < F a (1.58×10-6<10-5), 5#获得防直接雷电闪击的第一类损害保护;满足F i < F a (1.71×10-5<10-5), 5#获得防间接雷电闪击的第一类损害保护;并且满足F< F a (1.87×10-5<10-5),从而实现了对5#第一类损害(人身伤亡)的保护。

3.3.2 第四类损害(物品损失)
为避免第一类损害(人身伤亡)而安装了具有效率为E=0.95(Ⅱ级保护)的LPS ,也实现了对5#第四类损害(不包括人身、文化及社
会价值的物品损失)的保护。

3.4 24、25、26、27#雷击损害风险评估计算
为了确定是否需要保护以及决定所需提供的防护措施,损害风险按如下方法计算:
损害类型及损害成因:
可能出现并加以考虑的损害:⑴人身伤亡;⑷不包括人身、文化及社会价值的损失。

这些损害的成因有:
S1:直接雷电闪击下的接触电压和跨步电压;
S2:直接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应及化学效应;
S3:直接雷电闪击下设备上的过电压;
S4:间接雷电闪击下设备上的过电压;
S5:间接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应和化学效应。

3.4.1第一类损害(人身伤亡)
3.4.1.1雷电闪击次数
(1)计算N d
属高雷暴地区,根据气象资料得T d = 40.1天,则N g=0.024 T d1.3=0.024×40.11.3≈2.91[次/(km2·a)],计算得:A e≈1.89×10-2(km2)则,N d=N g A e=2.91×1.89×10-2≈5.51×10-2(次/年)
(2)计算N n
取d S=ρ=170.9,距离建筑以 d S为边界线所围成的面积约为1.18×10-1 km2。

因此:A g=|1.18×10-1-A e |=9.87×10-2 (km2)
则,N n=N g A g=2.91×9.87×10-2≈2.88×10-1 (次/年)
(3)计算N k
小区有埋地高压电源电缆、埋地通讯线和网络宽带线。

由于网络宽带线采用光纤,则该线路有效截收面积为0,所以网络宽带线的影响面积不考虑。

因此,电源线的影响面积为:
A1 =0.1×d S ×L×10-6
=0.1×170.9×20×10-6
≈3.42×10-4(km2)
通讯线的影响面积为:
A2 =A s2=2×d S×L×10-6
=2×170.9×20×10-6=6.84×10-3 (km2)
电视信号线的影响面积为:
A3 =A s3=2×d S×L×10-6
=2×170.9×20×10-6=6.84×10-3 (km2)
则,作用于各个入户设施上的雷电闪击次数为:
N1=N g A1=2.91×3.42×10-4≈9.96×10-4 (次/年)
N2=N g A2=2.91×6.84×10-3≈1.99×10-2 (次/年)
N3=N g A3=2.91×6.84×10-3≈1.99×10-2 (次/年)
3.4.1.2雷击损害概率 P h =K h P h =1×10-4=10-4 P fd =P t (P 1+P 2+P 3+P 4)
=3.8×10-4 ×(0.5+0.5+1+1)≈1.14×10-3 式中: P t =K t P t ′=0.9×0.7×0.6×10-3 ≈3.8×10-4 P 1=K 1P 1′=1×0.5=0.5 P 2=K 2P 2′=1×0.5=0.5 P 3=K 3P 3′=1×1=1
P 4=K 4P 4′=1×1=1 3.4.1.3 雷电闪击的损失次数
F d =H+A=5.51×10-6+6.28×10-5=6.83×10-5 式中:H=N d P h = 5.51×10-2×10-4=5.51×10-6 A=N d P fd = 5.51×10-2×1.14×10-3≈6.28×10-5 F i =B +C=1.09×10-4+1.55×10-5=1.25×10-4 式中:B= N n P t P 3=2.88×10-1×3.8×10-4×1≈1.09×10-4
31n
t k k
k C P N P ==∑
=P t (N 1P 31 +N 2P 32 +N 3P 33)
=3.8×10-4×(9.96×10-4×1+1.99×10-2×1+1.99×10-2×1) ≈1.55×10-5
所以,F=F d +F i = 6.83×10-5+1.25×10-4
=1.93×10-4
3.4.1.4选择防护措施
要满足R d<R a,F应被限制小于F a值(损害次数的最大容许值)。

如果R a=10-5 取作容许的风险最大值,则
F a=R a/δ = 10-5 /1 =10-5
式中:δ=1-(1-t/8760)n≈1
在此情况下,F>F a(1.93×10-4>10-5),因此应对24、25、26、27#提供雷电防护措施。

在选择防护措施时,首先考虑直接雷电闪击的损害次数F d=6.83×10-5与F a=10-5 相比较,在此情况下, F d>F a,因此需要具有效率E的防雷装置LPS。

E = 1-
F a/ F d=1-10-5 /6.83×10-5≈0.854
因此,根据IEC61024-1-1标准,应选择保护级别为Ⅲ级的LPS,其估计效率为E=0.90。

通过安装这样的LPS,雷电闪击的损害概率减小为
P h = K h P h′= (1-E)×10-4 = 1×10-5
P t = K t P t′= 3.8×10-4
P1 = K1P1′= (1-E)×10-2×0.5 = 0.1×0.5×10-2 =5×10-4
P2 = K2P2′= (1-E)×10-2×0.5 = 0.1×0.5×10-2 =5×10-4
P3 = K3P3′= 10-1×10-3×10-3×1 = 10-7
P4 = K4P4′= 0×1 = 0
P fd = P t(P1+P2+P3+P4)
=3.8×10-4×(5×10-4+5×10-4+10-7+0) ≈3.8×10-7
所以,雷电闪击损害次数的新值为:
F d = H + A = 5.51×10-7+2.09×10-8 =5.72×10-7 F i = B + C = 1.09×10-11 +1.55×10-5 =1.55×10-5 式中:H = N d P h = 5.51×10-2×1×10-5 =5.51×10-7 A = N d P fd = 5.51×10-2×3.8×10-7≈ 2.09×10-8 B = N n P t P 3 = 2.88×10-1×3.8×10-4×10-7 =1.09×10-11
31n
t k k
k C P N P ==∑
= P t (N 1P 31+N 2P 32+N 3P 33)
= 3.8×10-4×(9.96×10-4×10-7+1.99×10-2×10-7+1.99×10-2×10-7)
≈1.55×10-5
所以,F= F d + F i = 5.72×10-7+1.55×10-5≈1.61×10-5
在此情况下,满足F d < F a (5.72×10-7<10-5), 24、25、26、27#获得防直接雷电闪击的第一类损害保护;满足F i < F a (1.55×10-5<10-5), 24、25、26、27#获得防间接雷电闪击的第一类损害保护;并且满足F< F a (1.61×10-5<10-5),从而实现了对24、25、26、27#第一类损害(人身伤亡)的保护。

3.4.2 第四类损害(物品损失)
为避免第一类损害(人身伤亡)而安装了具有效率为E=0.90(Ⅲ
级保护)的LPS,也实现了对24、25、26、27#第四类损害(不包括人身、文化及社会价值的物品损失)的保护。

六、评估结论及建议
1. 结论
(1)根据IEC61024-1-1标准,龙港·红树林三期4、5#应选择保护级别为Ⅱ级的LPS,其拦截效率为E=0.95;。

24、25、26、27#应选择保护级别为Ⅲ级的LPS,其拦截效率为E=0.90;
(2)根据对项目现场土壤电阻率的测试,项目所在地土壤电阻率各方向变化不大。

平均值为170.9 (Ω·m)。

2. 建议
2.1 组织措施
(1)建立安全管理体制,杜绝安全隐患;
(2)强化法律意识,认真学习防雷的相关法律法规,了解雷电危害及防的方法。

2.2 技术措施
(1)根据近30年该项目所在地的雷暴观测资料绘制的雷暴活动玫瑰图分析,该区域雷电闪击主要以NW、W、SW为主。

故建议在西北方、西方和西南方加强雷电防护措施,宜尽可能增加基础接地钢筋的
数量,地梁和筏板选用底部钢筋并互相贯通。

(2)对于该项目总体的防雷设计及施工,应充分运用接闪、屏蔽、等电位、接地、分流等防雷技术进行综合防护。

(3)建设项目竣工验收后,防雷设施的产权单位和使用单位应作好防雷装置的维护工作,发现问题应即使维修;既有防雷装置应实行定期检测制度,应在雷雨季节前每年检测一次。

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