六合气象业务办公系统风险评估

六合区气象局新址业务楼雷电灾害风险评估南京市六合区气象局211500李明军上海市嘉定区气象局202321高晓东摘要：本文分析了六合区气象局业务楼所处的环境特征、土壤性质，结合气象信息系统设备的重要性，对其进行雷电灾害风险评估，并针对已设计的防雷装置进行分析，以确保业务楼内气象信息系统设备的安全和人员的人身安全。关键词：气象局业务楼雷电灾害损害损失1、地理地质条件南京地处长江中下游平原，坐落在地势险峻的丘陵地带。东面是以紫金山为主体的宁镇山脉，万里长江穿越市区。南京属于北亚热带季风气候区，四季分明，雨量集中。夏半年主导风为东东南风，年平均雷暴日为36.7天，雷暴的移动路径主要由西向东，属于雷暴多发区。六合区气象局新址位于六合区城区北部，四周空旷。该地区的原为水塘，土质结构是黏土，土壤湿润，土质良好，测试土壤电阻率为数十欧姆·米。土壤电阻率测试结果：a为文納四级法中测量探针的距离。东西方向：a=2mρ=18.38Ω.ma=4mρ=17.83Ω.ma=6mρ=17.49Ω.ma=8mρ=16.94Ω.m南北方向：a=2mρ=18.16Ω.ma=4mρ=17.30Ω.ma=6mρ=17.41Ω.ma=8mρ=17.29Ω.m测试结果分析表明，从地表至地下16米范围内的平均电阻率约为17.6Ω.m。考虑到季节修正系数（取1.6）后的土壤电阻率约为28.2Ω.m。根据近十年来的气象雷暴资料统计，雷暴活动最活跃的月份是七、八月份，其强度较大。雷暴活动比较频繁的月份是三月至九月，该地区的初雷日是二月，而终雷日是十二月，这就说明该地区一年当中只有一月没有雷暴日，由此可见该地区雷暴活动频繁，没有一定的规律。根据近十年各月最大风速资料统计，该地区各月平均风速都在5米/秒以上，极大风速可达31米/秒。2、雷电造成业务楼的各种损害的成因2.1损害源侧雷电流是根父本的损害源进。损害源根尖据雷击点的什位置纠(岸见表迎1)辫可以划分为帝:好S1:序雷击汤业务楼皮，俯S2:扁雷击出业务楼慈附近大地或像建筑物，撇S3:裂雷击讲业务楼请埋地电缆等胁设施，忌S4:鄙雷击幼业务楼戒埋地电缆附土近大地或建固筑物。板2.2圈究损害类型塞根据蚁业务楼雕的特性，在岁实际的风险灵评估中，将葛雷击引起的根基本损害类厘型划分为以匀下三种：士(乞见表重1星和表赌2):建D1:颠生物伤害（奥雷电导致婆接触电压和乐跨步电压引精起生物触电址）盏；杯D2:艺物理损害（曾雷击引起的发着火、爆炸才、机械效应凯及化学效应防）茂；乓D3:秋电气和电子永系统失效（微雷击下线路变和设备上的欲过电压导致界电力线路跳瑞闸或电子设券备失效和损号毁）清。岭影响解业务楼语电力设施的寿雷电可以对熄线路或管道誉本身以及相资关电气和电外子系统造成罪物理损害。敲损害还可能疲扩展到与电腿力设施相连签的内部系统喘。旅2.初3当爸损失类型颂恐扔对贺业务楼挡，应当考虑骆以下几种类狸型的损失歉（表1）蠢：霜其中分御L1:遍人员生命损降失；持L染2创:宾对公众服务财的损失；胖L4:浓经济损失济(净建筑物及其扣内存物、服安务设施及活子动中断的损执失织)结。享建筑物行服务设施底雷击点鄙损害源枪损害类型仆损失类型喘损害类型快损失类型炼S1烘D1誉D2勤D3宏L1,L笔4景2士）椅L1,L2村,L3,勇L4盲L1,L严2,L4祝D2悲,保D3淹L’2,L纹’4妥L’2,L益’4智S2够D3察L1工1)句,L2,掀L4永趴S3志D1戏D2类D3马L1,L4贩2)泻L1,L2磨,L3,碌L4原L1桥1)冠,L2,永4谨D2所D3阿L’2,L杆’4兰L’2,L辟’4纸S4数D3烈L1给1)编,L2,L凭4京D3咽L’2,L洗’4啦1)味仅对于具有扔爆炸危险的邪建筑物或构据筑物或其他以内部系统的搬失效马上会锅危及人员生僻命的建筑物蛙。疯2)剃仅对于可能远出现牲畜损衫失的情况。怠民旷建筑物中各外种损害和损晋失类型对应甩的风险钟（表2）斧损失损害优L1趁人员生命损玻失始L2帜公众服务损斗失径L4修经济损失胳D1源安生物伤害立R批S版_燕R膏S离1)齐D2胀贱物理损害忌R垫F养R职F堪R塞F虑D3照电气或电子纺系统的失效辜R酱O钢2)镰R的O掌R怖O勾1–伞仅对于可能丧出现牲畜损经失的情况。搂2–笨仅对于具有梢爆炸危险的午建筑物或构冒筑物或其他线内部系统的影失效马上会借危及人员生株命的建筑物张。别总结来说果，通常，雷捎电造成柜业务楼挡的各种损害来的成因有以送下几种：杆成因宏1——坟直接雷击愈业务楼由下的接触电跑压和跨步电剧压；跨成因技3——盗直接雷击下眼电力电子设隙备上的过电设压；剃成因丰4——反间接雷击下挠电力电子设挠备上的过电磁压；暗喘得业务楼伶中可能需要苹计算的风险至包括扔:汁R他1馒:夺人员生命损检失风险；手R忽2奇:龄对公众服务业的损失风险繁；证R亩4呀:青经济损失风胖险净3、跌针对叼业务楼症损害类型为更人身伤亡的止风险评估(岩R跨1困)顿成因态1失、成因鸣2恒、成因画5民可以引起损汽害类型片1青人身伤亡。谎3.1你业务楼甩特征数据按参数船注释光符号卧数值歉参考而尺寸（m）归假想模型浆L,W,H植56射,台22虑,回16雀土壤类型小草地溉10缎-2稻表讯C.2粥地域因子责周围有其它脑建（构）筑修物林0.5跪表A.2掠直接雷击致蒸生物触电乎由接触或跨减步电压引起够10艰-2件表值B.1脾LPS脊有，但等电爷位连接有问什题户0.0水1床表B.2蛙建筑移物外部屏蔽宇有捉0.01蔽式喂（理B.3旗）恶建筑物蕉物内部屏蔽脊有魄0.005傲式饮（零B.3康）短评估区域中油的人员砌户外和户内某n灭t宣3垄0售雷击密度侮1/零/year砖3.15问这里，评估递的关键是将额业务楼建近似看成一桑个搏规则的长方大建筑，且婶有雅良好的播防直接雷击硬措施的建筑营物。雷电只在能击中由建匀筑物顶的避引雷带效和金属构件提等组成的避呼雷系统，贫业务楼利用史混凝土柱内疏钢筋组成的暂屏蔽网灶。弱电系统眼在此区域属染于炊保护区域，勿且均逝根据要求与安装适配型而号的浪涌保梁护器蚊。年秀＝皂10便-2敢特,是考虑到想业务楼的防夜直接雷击装贝置有幻接地良好且克各种低压电源子设备系统秘的接地连接卵到同一个地香网比。瓣考虑到泻LPS雾有避雷渔带，尼且唇等电位问题答处理的钻非常恋好鹿。边因此，彩LPS异的级别取为起比旷保护矿很蛛完善的策LPS予I过级爪更高一级，津故悬取0.0坦1于。军3.2亦业务楼尊引入设施（竟埋地电缆）弓特征数据嘱参数宾注释游符号坏数值蜓参考掩电力电缆及文电力设施协长度（m）阳0.38和放0.2清2挡kV票埋地电缆植L揪C办,辉1狠00键线路地域因蛛子诵周围有其它宋建筑声Cd绳0.5童表A.2糕线路环境因埋子乖六合普区体Ce背0.1晨表A.5折线路屏蔽情珍况裤有召P岗LD溉0.秆95跨表B.6族配线预防措六施恐有泻K读S侄3余0.001弓表B.5历系统耐受冲耕击电压（k绢V）鼻2.5笋K去S4毒0泳.肌6受式（B.4龙）可相配合的S苍PD保护魂有项P维SPD嘴0.005气表B.3像注托：盟①情因为谅业务楼割未提供屏蔽选电缆的屏蔽擦层单位长度架电阻Rs（筛Ω要/km驶），故滨P夹LD奴取较大的0身.立95难。同样道理雪,K梁S3复应取为0.评001。月②缺考虑到衰业务楼克有各种消防饰设备，如尤灭火器、固宪定的人工灭社火装置，人荐工报警装置我等，故仇r袖p革取0.5。广③勿因为无变压竿器，故Ct禽取为悼0.2誓3.3点业务楼音评估区域的尝特征数据箭参数辨注释折符号迹数值冤参考尘土壤电阻率羡(锹Ω·影m)娃ρ匆2瑞8燕.2妖地板表面类衫型熟草地克10铺-肉2衰表举C.2惩火灾风险今一般长0.筋0织1铅表霞C.4黑特别伤害戏低度惊慌器2放表死C.5途防火措施按有践0.汽5韵表伐C.3薄内部空间屏简蔽当有逼0.005持式（值B.3）篮内部电力系样统艘是嗽电缆聋生物触电损穴失概率违跨步电压和踪接触电压驼0.02湿式C.1耻颂L寺x妻=n伟p脂/n常t棉×瘦t尘p炊/8760省物理伤害损茧失概率燕爆炸起火等叉0.2镰式C.1爆会炸风险厕内部系统失璃效牲有大量弱电捞设备止0姓式C.1冤其中求L盆t约,L猾f戏和勉L记o赶可以按照以糊下近似关系涝式肃，悄用受害者的电相对量来确父定数值泄:L甘x阿=n号p功/n色t俊×承t纽p裹/8760递伏(C.1)苹式中：因N垃p填气是可能受到鉴威胁的人员达的数量拘(狗受害者，盆生物触电考浓虑取为2；话物理伤害取晃为20；内单部系统失效鹿取为0倡)奔；咐n槽t待咏是预期的总颂人数溉(断2眯0人剖)举；溜t垄p按曾是以小时计渴算的字业务楼工作销人员每年处领于危险场所猴的时间为2踩000小时炒。都3.4胜业务楼瞧及引入设施背截收面积严截收面积符翻号井参考方程出幻处接方程戚引用侵数据鼻数据km女2膝(A.2)役LW+6H枯(L+W)门+9虏(H妙)志2专0舱.0猎2伏图A.5乏L×W+啦2漂×滩250攀×(L+W剑)+页250圆2气感表1议0截.感23叙电力电缆辈表A.3绘(L场c肃–3(H家a1匠+H素b哑))群表1表2骨0邮表A.3袍25L袜c丢表2歇1鸦.翠3称×畜10洲4障注：害（1）赛IEC劝标准中苗A慎m扮为建筑物邻汁近截收面积诞。在这个区油域内雷击产粥生的磁场可烂能使建筑物赶内舟100m孙2润回路感应出丙的过电压等艰于或超过内喂部系统冲击跟耐压（开1.5kV级）。掩A茂m桌的大小是由素离建筑物四昼周页D队m烛=满250m凭在地面上划覆出的区域面盆积所决定的鼻。虽然该区烂域主要赖为读弱电设备，种冲击耐压方很低米，所以，秃建筑物邻近洪截收面积句A饼m犯未考虑减小余。盛（2专）侄表示电力电僚缆傍的雷击截收土面积，薪为电力电缆标的邻近雷击势截收面积。杨4、招雷击可能引怪起的几个损并害概率的计俘算或选取熄4.1绪雷击茎厂区违导致内部系逐统失效的概玉率别P劲C杨P益C榴取决于所采影用的相配合克的怎SPD总保护歪:姑对电力电缆普，肃P副C译=P夫SPD鱼＝济0.005撇零对信号电缆斥，镰P窄C友’雹=P劣’禽SPD脱＝帐0.005挺4.2攀雷击胀厂区虫附近导致内拦部系统失效馅的概率背妥P涝M值雷击厂区附独近引起内部骂系统失效的画概率高P录M签取决于所采洲用的与对应历于因子饰K掌MS艘（考虑了所牵采用的保护依措施的因子栋）的防雷措薯施（逗LPM狱）。艺K范MS示=K晓S1碌×未K炎S2塔×钓K屠S3朗×蔑K肿S4姑=纵0.01肉×梳0.005悔×功0.001膛×爆0.上6叹＝列3修×碑10驶-8扒。稠查表茧B.4门中得出：作挽为络K抽MS总的函数的答P听MS朽的值为0.留0001。芦瑞P吐M鸽的值应当是能P您SPD贝和查P劫MS跪两者中的较梯小值，因为匠P慈SPD俗＝舍0.005带，所以煤P魔M知＝0.00宰01。泡4.3演雷击厂区埋直地电缆导致塔触电的概率糖P谋U右筝当按照彩IEC6蝶2305-舟3秘的要求为了竖进行等电位过连接而安装征SPD对时，挨P那U烫的值等于桑P谊SPD姜与荒P境LD访（这里盏P讨LD汤是雷击相连慎服务设施导毫致内部系统会失效的概率誉，对屏蔽电肤缆，冲击耐暮受电压最差睡的电力电缆拒滚的鹅P碍LD燥为0.8）徒之间的较小锡值。彻故，对电力如电缆，婚耍P芦U摄＝厘P焦L却D破＝0.豆005岗。辞4.4钞雷击厂区埋该地电缆导致捉起火或爆炸性的概率烘P签V蹲令当按照遵IEC6默2305-督3竭的要求为了失进行等电位巾连接而安装违SPD竟时，揪P指V兽的值取温P惠SPD杜和展P茄LD趟的两者之间抚的较小值。认故，对电力哗电缆，香扣P纺v颤＝煤P坏SPD挠＝0.弱005赢。警4.5愿雷击厂区埋滨地电缆导致妖内部系统失罢效的概率遍削P淡W仇难如果安装了奏符合廊IEC6揭2305-技4顺要求的配合拦的唉SPD毒，葬P横W辟的值取体P糠SPD夫械和棍P司LD脆两者之间的比较小值。哈故，对电力向电缆，望P燥w猜＝肥P伯SPD事＝0.读005磁。亮4.6浸雷击厂区埋绝地电缆附近呼导致内部系幻统失效的概蹄率订P遵Z脂膝如果安装府SPD缓，沟P知Z龙的值取县P轻SPD捎和湾P脏LI醒两者之间的详较小值。毒P俱LI晨是雷击引入突电力线设施走导致内部系火统失效的概丈率跨。结对屏蔽电力折电缆，查表召B.7烧可得出列P位LI胳的数值当U命W智=者1.5刷kV时，为乎0.吼15比。款故振P宏z提＝贺P跌LI荐＝0.感15剧。稀5、皇预期年均雷尺击次数和人烤身伤亡风险派分量铲5.1厉业务楼检预期年均雷滔击次数朋截收面积符周号令方程贺出处椅方太程绪引用数据喷数据孙(纸次鸟/书年慰)隔(A.4)较Ng×A聋d激×抖Cd德表1表4蚊0.032瓦(A.6)吼Ng×炊（众A椒m丽－拨A何d烤×袭Cd虹）蜡表1表4拾0.693杨(A.7)宵Ng×跟A礼L1(P)个×彼Cd炎×对Ct唇表1表2表取4裙0胀(A.8)姨Ng×豪×奥Ce临×精Ct缩表2习819宿5.2谣评估区域人除身伤亡风险作分量膨符号酬Z1窝评估区域航N邀D神×P聋A词×r挤a据×L嘉