雷电灾害风险评估报告专业：学号：班级：姓名：第一章雷击风险评估概述雷击风险评估的概念雷击风险评估是一项复杂的工作,要考虑当地的气象环境、地质、地理环境,建筑物的重要性,结构特点和其内部结构、外部邻近区域的状况等.雷击风险评估就是将所有考虑到的诸多因素如雷击点的地理环境,天气气候状况、建筑物的状况、入户设施状况、电气电子系统状况,实体活体状况等罗列出来,分级分类赋值,然后用和或积的算法将其集合,最后按其总的指数来确定风险总量,将总风险值与可承受的风险最大值进行比较,并进行经济损失估算,来确定是否需要和需要什么等级的防护工程的一套系统的、严密的、复杂的技术工作.雷击风险评估主要分为项目预评估、方案评估、现状评估三种.1、项目预评估是根据建设项目初步规划的建筑物参数、选址、总体布局、功能分区分布,结合当地的雷电资料、现场的勘察情况,对雷电灾害的风险量进行计算分析,给出选址、功能布局、重要设备的布设、防雷类别及措施、风险管理、应急方案等建议,为项目的可行性论证、立项、核准、总平规划等提供防雷科学依据.2、方案评估是对建设项目设计方案的雷电防护措施进行雷电灾害风险量的计算分析,给出设计方案的雷电防护措施是否能将雷电灾害风险量控制在国家要求的范围内,给出科学、经济和安全的雷电防护建议措施,提供风险管理、雷灾事故应急方案、指导施工图设计.3、现状评估是对一个评估区域、评估单体现有的雷电防护措施进行雷电灾害风险量的计算分析,给出现有雷电防护措施是否能将雷电灾害的风险量控制在国家要求的范围内,给出科学、经济和安全的整改措施,提供风险管理、雷灾事故应急方案.雷击风险评估所依据的原则1保证雷电灾害风险评估所依据历史资料的完整性和可靠性.2保证评估现场资料的完整性和可靠性.3应认真调查被评估对象雷击史如果有的话,并加以认真分析,根据以往雷击史分析的结果最容易判断出雷电灾害危险源、雷电引入通道以及防雷环节的薄弱处.4针对不同的评估对象,选择符合其适用范围的评估标准.5重视风险承担者的参与.风险对于不同的评估主体具有不确定性,风险评估应该考虑主体的风险偏好和承受能力.但涉及人身伤害和环境危害的除外.6评估报告中风险控制对策应考虑雷电防护的必要性和经济合理性,大多数情况下应进行费用分析,使防雷工程设计方案和设计参数的选择剧本高效、合理和可操作性.雷击风险评估的基本流程1工作流程第一,接受委托,确定评估对象,明确评估范围;第二,收集资料,包括雷电环境资料、地理信息资料、建设工程土建资料以及设备资料；第三,进行工程分析,主要对以上资料进行分析；第四,进行现场勘测与调研；第五,选择评估标准,包括评估体系、评估指标及其基准值,确定评价方法,包括评估公式,制定评估方案；第六,进行分析与评估；第七,提供评估结论,包括评估等级,编制评估报告,报告内需提出适当的对策与相应的措施.第八,提交报告给用户或主管部门.2技术流程雷电灾害风险评估的基本方程：R=NPL风险评估的技术步骤应围绕危险事件的次数N、损害率P、损失L来展开.当选定了风险容许值的上限,风险评估技术流程允许选择采取合适的保护措施以把风险减少到容许限度之内.对建筑物或服务设施进行防雷保护的决定、以及保护措施的选择应当按照IEC 62305-1进行.应当执行以下程序：1识别需保护对象及其特性；2识别需保护对象中所有类型的损失以及相应的风险RR1到R4,R2到R4；3计算每种类型损失相应的风险R；4通过将建筑物风险R11,R2,R3对与服务设施为R2与风险容许值RT作比较来评价保护需要；5如果需要保护,选择并给出合适的保护措施；6再计算采取保护措施后的风险值并与风险容许值RT作比较,直至符合要求.第二章大楼易损性分析1.地理位置参数以下是用ETREX系列GPS定位仪在莱茵达财富广场商务中心项目所在地采集的地理位置参数见表3-1,误差范围为5m～10m.表3-1 莱茵达财富广场商务中心项目所在地地理位置坐标项目名称纬度北纬经度东经莱茵达财富广场商31°56′″118°51′″务中心项目图3-1 莱茵达财富广场商务中心项目所在地地理位置图2.雷电参数雷电日雷电日雷暴日——在指定区域内一年四季所有发生雷电放电的天数,用Td表示,一天内只要听到一次或一次以上的雷声就算是一个雷电日.通常情况下,距离观测点15km以内的雷电可以听到其雷声,超出此范围的雷电不能够被听到,也就是说,该指定区域的范围是以观测点为圆心,以15km为半径的圆形区域.这里的雷声既包括云闪电发出的,也包括云内闪和云际闪发出的,并不能准确表征地面落雷的频繁程度,因此,在进行建筑物年雷击次数的估算时,应以在建筑物所在区域测得的闪电密度为准,而不应以通过雷电日计算的落雷密度为准,当测量闪电密度困难时,可用通过雷电日计算得出的落雷密度进行计算,但误差较大,因此本报告在估算年预计雷击次数时,采用的是实际监测的闪电密度.以下雷电资料取自江苏省雷电监测网,以在莱茵达财富广场商务中心项目所在地中心位置附近现场测量的地理参数为基准点,以3km为半径如图3-2所示,提取4年～闪电资料,进行统计分析得出如下结论,作为雷击风险评估的基础参数之一.地闪空间分布闪电密度——每平方公里年平均落雷次数,是表征雷云对地放电的频繁程度的量,是估算建筑物年预计雷击次数时重要的参数.用Ng表示,单位为：次/km2·a.根据图3-2网格面积为可得到莱茵达财富广场商务中心项目所在地3km范围4年～平均地闪密度约为：Ng=次/km2·a,该值作为本评估报告所采用的地闪密度.图3-2 莱茵达财富广场商务中心项目所在地附近4年平均地闪密度分布图根据图3-3可知莱茵达财富广场商务中心项目所在地3km范围4年～平均雷电流强度为.图3-3 莱茵达财富广场商务中心项目所在地附近4年平均雷电流分布图雷电流强度根据莱茵达财富广场商务中心项目所在地位置地理参数,得出3km范围雷电流累积概率分布曲线图3-4,由分布曲线得出雷电流累积概率对应的雷电流强度值.图3-4 莱茵达财富广场商务中心项目所在地3km范围闪电雷电流强度累积概率曲线图单位kA根据图可知,莱茵达财富广场商务中心项目3km所在地区域范围内4年雷电流幅值：1%→,即雷电流幅值大于的地闪概率为1%；2%→,即雷电流幅值大于的地闪概率为2%；3%→,即雷电流幅值大于的地闪概率为3%；10%→,即雷电流幅值大于的地闪概率为10%.地闪月变化规律图3-5 莱茵达财富广场商务中心项目所在地雷电地闪月变化规律图3-5是根据莱茵达财富广场商务中心项目所在地3km 范围4年～年地闪数据绘制得到的正、负地闪以及总闪的月均分布图,依据该图得出地闪月均活动规律：该地域地闪主要活动期为6~8月份,其中6、7、8月份为地闪高发期,%以上的地闪都发生在这三个月份；6～8月份为地闪多发期,1、2、10、11、12月份基本没有地闪发生.闪电时变化规律图3-6 莱茵达财富广场商务中心项目雷电地闪时变化规律图3-6是根据莱茵达财富广场商务中心项目所在地3km 范围4年～年地闪数据绘制的正、负地闪以及总闪的日均分布图,从图中可得出地闪日均活动规律：该地域地闪主要活跃在14～20时,%以上的地闪都发生在这些时段,14时～20时为地闪高发时段,其中14、17、19、20时段雷电活动最为强烈.3. 土壤电阻率本报告中所用的土壤电阻率数值来源于2010年4月21日在莱茵达财富广场商务中心项目所在地处现场采集的数据表3-2,采集当日天气多云,土壤为中等含水量.结合地质勘测报告,考虑到地表层含水量随季节变化的规律,现将地表0m至地下6m土壤电阻率的测试数据增加季节系数加以修正,则通过数据转换得出莱茵达财富广场商务中心项目在区域地表0m～地下-30m处土壤层的平均土壤电阻率为Ω·m,以上修正后的数据将作为本报告风险估算的参考依据.采集所用仪表为GEOTEST 2016接地电阻综合测试仪,分别取接地极间距离a=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10m,则所测量土壤电阻率为地表～地下-30m土壤层的平均土壤电阻率如图3-7所示.图中横坐标为实测土壤电阻率值,纵坐标代表所测的土壤层深度.图3-7 实测莱茵达财富广场商务中心项目区域地表～地下-30m土层电阻率分布图通过数据转换得出莱茵达财富广场商务中心项目所在区域地表～地下-30m土壤层的平均土壤电阻率为Ω·m.第三章风险分析和计算1有关的数据和特性建筑参数：建筑物截收面积Ad：331980m2高度：位置因子Cd：周围有更高的建筑物二类防雷建筑物建筑物无内外部屏蔽雷击大地密度Ng：；电力系统及相关入户线路特性：土壤电阻率：线路长度Lc取1000m,埋地引入有变压器线路位置因子Cd：周围有更高的建筑物线路环境因子Ce：0非屏蔽线缆：Pld：1；Pli：0内部合理布线：无屏蔽的电缆–为了避免形成回路而合理布线两端都连接到等电位连接排的连续金属导管中 Ks3:设备耐受电压：Uw = kV配合的SPD保护：1级spd保护；Pspd：通信系统及相关入户线路特性：土壤电阻率：线路长度Lc取1000m,埋地引入有变压器线路位置因子Cd：周围有更高的建筑物线路环境因子Ce：0非屏蔽线缆：Pld：1；Pli：1内部合理布线：无屏蔽的电缆–为了避免形成回路而合理布线两端都连接到等电位连接排的连续金属导管中 Ks3:设备耐受电压：Uw = kV配合的SPD保护：无spd保护；Pspd：1分区情况Z1区,户外分区地表类型：混凝土触电保护Pa：不考虑取0接触和跨步电压Lt：Z2区,商务办公室地板类型ru：木地板火灾风险rf：低特殊危险hz：无防火措施rp：自动喷淋装置空间屏蔽：Ks2:1Lt： Lf： Lo：0Z3区消防、监控中心地板类型：大理石火灾风险：低特殊伤害：低度惊慌火灾防护：自动喷淋空间屏蔽：无Lt: Lf：Z4区休息厅地板类型：大理石火灾风险：低特殊伤害：低度惊慌火灾防护：自动喷淋系统空间屏蔽：无Lt: Lf：Z5区合用前厅地板类型：大理石火灾风险：低特殊伤害：低度惊慌火灾防护：自动喷淋系统空间屏蔽：无Lt: Lf：2）区域的划分主要的区域：Z1区,户外分区；Z2区,商务办公室；Z3区消防、监控中心Z4区休息厅；Z5区合用前厅.数据总结：建筑物特性内部电力系统以及有关入户电力线路的特性内部电信系统以及有关入户线路的特性办公楼中区域的定义及其特性考虑到建筑物户外和户内的地表类型不同.定义了以下主要的区域:Z1户外分区Z2上午办公区Z3消防、监控中心区Z4休息厅、合用前厅区域 Z1户外分区的特性区域Z3商务办公室的特性区域Z4休息厅,合用前厅的特性2相关计算建筑物及入户设施的截收面积莱茵达财富广场年预计雷击次数莱茵达财富广场雷击损害类型的鉴别莱茵达财富广场属于商业建筑,遭受雷电闪击造成的损失主要是人员生命的损失,因雷击电源停电等造成的公众服务的损失可忽略不计,社会文化遗产的损失不存在,经济损失由于数据不全面,暂不考虑.因此,莱茵达财富广场只计算人员生命的损失风险R1.莱茵达财富广场雷击风险分量的鉴别雷击莱茵达财富广场时,R1型风险存在的风险分量分析如下：R A风险分量分析莱茵达财富广场利用建筑框架作为引下线,当雷电闪击莱茵达财富广场主体结构时,雷电流沿建筑框架、建筑基础向大地均匀散流,基本不会产生电位差.因此莱茵达财富广场风险分量R A可忽略不计.R B风险分量分析当雷电闪击莱茵达财富广场主体结构时,由于雷电的热效应、机械效应、冲击效应、电动力效应等,而使建筑物发生局部坍塌、外部构件折断以及引发火灾等的损害,从而间接导致人员伤亡.因此,莱茵达财富广场存在着风险分量R B.R C风险分量分析当雷电闪击莱茵达财富广场主体结构时,强大的闪电电流进入建筑物的防直击雷系统时所产生的迅变电磁场,会在一定空间内产生磁场,它可能是法拉第电磁感应所形成的电磁场,也可能是脉冲电磁辐射,它在三维空间内对一切电子设备发生作用.这种磁场变化引起的电场变化可能导致大楼内部系统失效,但不会立即危及到人员生命安全,因此风险分量R C不存在.R M风险分量分析当有雷电闪击莱茵达财富广场附近地面或附近设施时,周围空间内产生的电磁场也可能内部系统失效.根据周围环境的勘察,莱茵达财富广场电气系统失效不会立即危及人员生命安全,通讯系统失效对人身伤亡的风险可忽略,因此风险分量R M不存在.R U风险分量分析当雷电闪击建金属入户管线时,雷电流沿金属管线流入建筑物内部,人员接触、操作和入户金属管线有连接的设施时,有可能因接触电压而导致人员伤亡,因此莱茵达财富广场存在风险分量R U.R V风险分量分析当雷电闪击莱茵达财富广场金属入户管线时,入户线路上的雷电流引起的高电压会导致人员伤亡.莱茵达财富广场有入户的电力线缆,且内部有人员活动,因此存在风险分量R V.R W风险分量分析当雷电闪击建筑物入户电力线缆时,入户线路上的雷电流传输到建筑物内部,可导致弱电控制部分失效,从而间接导致人员伤亡.根据周围环境的勘察,莱茵达财富广场电气系统失效不会立即危及人员生命安全,通讯系统失效对人身伤亡的风险可忽略,因此风险分量R M不存在.R Z风险分量分析当雷电闪击莱茵达财富广场入户电力线缆附近地面时,因入户电力电缆管埋地进线,在此风险分量R Z不考虑.莱茵达财富广场人员伤亡损失值的确定R1=R A+R B+R C+R M+R U+R V+R W+R ZR A=N D×P A×r a×L tR B=N D×P B×h z×r P×r f×L fR C=N D×P C×L CR M=N M×P M×L MR U=N L×P U×L UR V=N L×P V×L VR W=N L×P W×L WR Z=N l-N L×P Z×L Z莱茵达财富广场人员伤亡损失量值L t和L f的值由于确定困难,故均取典型平均值：L t的取值为：建筑物外部3米内区域：L t=10-2建筑物内部区域：L t=10-4建筑物L f的取值： L f=10-1建筑物内部内部电梯、消控系统失不会立即危机人员生命,故L0的取值：L0=0莱茵达财富广场项目风险分量计算1分量R AR A为雷电闪击建筑物,在建筑物外3米区域内因接触和跨步电压引起的人员伤亡风险,此风险只存在于建筑物入口以及地下人防区域.R A＝N D×P A×r a×L t= 02分量R BR B为雷电闪击建筑物,产生的电火花引起燃烧或爆炸引起的物质损害,这种损害还可能危害到周围,造成人员伤亡损害.R B=N D×P B×h×r P×r f×L f=3分量R CR C为雷电闪击建筑物,因LEMP造成内部系统故障的风险分量.在具有爆炸危险的建筑物以及因内部系统的故障马上会危机人命的医院或其他建筑物中还可能出现人身伤亡风险.本项目不存在此人身伤亡风险.R C电=N D×P C×L c= 0R C通=0R C= R C电+ R C通=04分量R MR M为雷电闪击建筑物附近,因LEMP造成内部系统故障的风险分量.在具有爆炸危险的建筑物以及因内部系统的故障马上会危机人命的医院或其他建筑物中还可能出现人身伤亡风险.本项目不存在此人身伤亡风险.R M电=N M×P M×L M = 0R M通=0R M= R M电+ R M通=05分量R UR U为雷电闪击建筑物入户金属线路时,建筑物入户线路上的雷电流当使人员因接触电压而导致生命损害的风险.R U电=N L+ N Da×P U×r a×L t=R U通=N L+ N Da×P U×r a×L t=R U= R U电+ R U通= +=6分量R VR V为雷电闪击建筑物入户金属线路时,因雷电流传导引入造成的物质损害,这种损害还可能危害到周围,造成人员伤亡损害.R V电 =N L+ N Da×P V×h z×r P×r f×L f =R V通 =N L+ N Da×P V×h z×r P×r f×L f = +00R V= R V电+ R V通= ++00 =7分量R W因入户线路上产生的并传入建筑物内的过电压引起内部系统故障的风险分量.在具有爆炸危险的建筑物以及因内部系统的故障马上会危机人命的医院或其他建筑物中可能出现人身伤亡风险.本项目不存在此人身伤亡风险.R w电=N l+ N DA×P w×L0=0R w通=0R w= R w电+ R w通=08分量R Z因入户线路上感应出的并传入建筑物内的过电压引起的内部系统故障的风险分量.在具有爆炸危险的建筑物以及因内部系统的故障马上会危机人命的医院或其他建筑物中还可能出现人身伤亡风险.本项目不存在此人身伤亡风险.R z=R z电+ R z通=09可容许的风险值R T国家规范规定的可容许的风险值R T如表所示,雷击损失包括人员生命的损失、社会财富、文化财富的损失.容许风险的典型值R T防雷的目的是降低风险R X,使之低于可容许的雷害风险R T,如果建筑物上产生不止一种类型的损坏,则必须保证每种类型都满足R X≤R T.各个区域的风险R1的值数值×10-6各个区域的风险分量R1的组成部分数值×10-6莱茵达财富广场由雷电闪击而造成人员伤亡的各类风险总量1总风险R1=R A+R B+R C+R M+R U+R V+R W+R Z=2与损害源相关的风险由于直接雷击危险对建筑物雷击危险的风险R D=R A+R B+R C =损害源为S2,S3和S4：R I=R M+R U+R V+R W+R Z =3与损害类型相关的风险R=R S+R F+R O由于接触和跨步电压对人员伤亡损害的风险:R S=R A+R U =由于物质损害的风险:R F= R B+R V =+ =由于电气和电子装置失效的风险:R0=R M+R C+R W+R Z=+00莱茵达财富广场项目雷击风险分析莱茵达财富广场风险值与最大风险可允许值比较由上表可知,莱茵达财富广场的人员伤亡损失R1风险值高于最大风险可允许值,由以上计算可以看出,使风险值R1高于标准值的主要分量是R B,为,影响风险分量R B的参数有年雷击次数N D,损害概率P B,损失量L B,年雷击次数受建筑物本身特性和周围环境影响,因此要想降低R B,可以安装直击雷防护措施,降低P B.当安装第三类防雷建筑物安装直击雷防护措施时,P B由1降低至,此时风险分量R BR B =N D×P B×h×r P×r f×L f=总风险R1=R A+R B+R C+R M+R U+R V+R W+R Z =当按此方案采取完善措施后：表莱茵达财富广场完善防雷措施后风险值比较由上述计算可得莱茵达财富广场采取相应的完善措施入后人员生命损失R1将明显小于最大风险可允许值.评估结果根据国际防雷标准规定：雷击造成人员伤亡损失的最大风险可容许值 RT=1×10-5,而在本项目中由雷击造成的人员伤亡损失风险R1=×10-6 >RT1×10-5.故此广场需要对建筑物进行防雷保护.防雷设计施工指导意见可以采用以下方案作为保护措施:1)用Ⅰ类的LPS对建筑物进行保护.为电力和电信系统安装LPL为Ⅰ级的配合的SPD保护.2)对建筑物突出屋面的金属梯作于避雷带的电气连接.3)在变压器低压侧装的SPD,其支路上应设短路保护器,并与主进断路器之间有选择性4)由室外引入或由室内引至室外的电力线路、信号线路、控制线路、信息线路等在其入口处的配电箱、控制箱、前端箱等引入应装SPD.5)建筑物做总等电位连接,在变配电所内安装一个总等点位连接端子箱,将所有进入建筑物的金属管道、金属构件、接地干线等于总等电位端子箱有效连接.6)在电气竖井的照明配电箱和动力配电箱的进线断路器处装设防止电气火灾的漏电电流保护器.。
