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文檔簡介
1、增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告、八 、,前言增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園位于增城市石灘鎮(zhèn), 屬于房地產(chǎn)企業(yè)。建筑工地附近地勢(shì)較平坦,南側(cè)鄰近廣惠高速公路。 小區(qū)占地面積 196631.2 平方米, 建設(shè)占地面積 180249.3 平方米, 總建 筑面積 136647 平方米。小區(qū)內(nèi)建筑含住宅 123 棟 3# 住宅-125# 住宅; 公共建筑 5 棟 1# 變配電房、 2# 變配電房、消防控制室、液化氣瓶組站、 綜合樓A ;商業(yè)建筑4棟1#商業(yè)樓A、1#商業(yè)樓B、1#商業(yè)樓C、綜合 樓 B。為了準(zhǔn)確了解增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園所處地 域雷暴活
2、動(dòng)規(guī)律,指導(dǎo)防雷減災(zāi)工作,減少或避免發(fā)生雷電災(zāi)害,受增 城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司委托,增城市避雷設(shè)施檢測(cè)所承擔(dān)增城市 碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。經(jīng)過現(xiàn)場勘查和檢測(cè),歷 時(shí) 60 個(gè)工作日,編制完成本報(bào)告。報(bào)告共五章,由雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概述,數(shù)據(jù)采集與分析、雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估、防雷設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見、施工過程防雷安全指導(dǎo)意見等部分組成。報(bào)告 重點(diǎn)突出增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園在地域的雷電活 動(dòng)規(guī)律分析、突出新建建筑物和信息系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)指導(dǎo)性意見。增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告由 增城市避雷設(shè)施檢測(cè)所王東主持編寫,陳捷,成湘銀、周雅萍等參加編第一章雷擊風(fēng)
3、險(xiǎn)評(píng)估概述一、雷擊風(fēng)險(xiǎn)概述雷電是發(fā)生在大氣中的聲、光、電物理現(xiàn)象,其放電電流可達(dá)數(shù)十 千安培,甚至數(shù)百千安培。放電瞬間,雷電流產(chǎn)生巨大的破壞力和很強(qiáng) 的電磁干擾作用,引起的災(zāi)害是世界上十大自然災(zāi)害之一。雷云對(duì)地放電,能夠?qū)Φ孛嫔系慕ㄖ锖驮O(shè)施構(gòu)成嚴(yán)重危害,其危 害主要分為兩類:直接危害和間接危害。直接危害主要表現(xiàn)為雷電引起 的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和沖擊波等;間接維護(hù)主要表現(xiàn)為雷電引起的靜電 感應(yīng)、電磁感應(yīng)和暫太過電壓等。雷云對(duì)地放電時(shí),強(qiáng)大的雷電流從雷擊點(diǎn)注入被擊物體,其熱效應(yīng) 可使雷擊點(diǎn)周圍局部金屬熔化,當(dāng)雷電擊中草堆和樹木時(shí),能將草堆和 樹枝引燃;當(dāng)雷電擊中輸電線路時(shí),可將其熔斷。這些都屬于熱
4、效應(yīng), 如果防護(hù)不當(dāng),就會(huì)釀成火災(zāi),帶來更大的損失和災(zāi)難。雷電機(jī)械效應(yīng)所產(chǎn)生的破壞作用主要表現(xiàn)為兩種形式:電動(dòng)力和內(nèi) 壓力。眾所周知,載流導(dǎo)體周圍的空間存在著電磁場,在電磁場中的載 流導(dǎo)體會(huì)受到電磁力的作用。雷擊建筑物時(shí),在電動(dòng)力作用下,建筑物 內(nèi)的導(dǎo)體之間會(huì)相互吸引或排斥,弓I起變形,甚至?xí)徽蹟?。在被擊?體的內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壓力是雷電機(jī)械效應(yīng)破壞作用的另一種形式。由于雷電 流幅值很高,作用時(shí)間很短,擊中樹木或建筑物構(gòu)建時(shí),在其內(nèi)部瞬時(shí) 產(chǎn)生大量熱量,在短時(shí)間內(nèi)熱量來不及散發(fā)出去,產(chǎn)生巨大的爆炸力, 能夠使被擊樹木劈裂。建筑構(gòu)建崩塌。雷電產(chǎn)生的沖擊波類似于爆炸產(chǎn)生的沖擊波。在雷擊對(duì)地放電過程 的
5、回?fù)綦A段,放電通道中既有強(qiáng)烈的空氣游離又有強(qiáng)烈的異性電荷中和, 通道中瞬時(shí)溫度很高,使得通道周圍的空氣受熱急劇膨脹,并以超聲波 速度向四周擴(kuò)散,從而形成沖擊波。同時(shí),空氣的密度、壓力和溫度都 會(huì)突然增大,產(chǎn)生劇烈振動(dòng),可以使其附近的建筑物、人、畜受到破壞 或者傷害。雷電的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)作用屬于雷電的間接危害。當(dāng)空間有帶 電的雷云出現(xiàn)時(shí),雷云下的地面及建筑物等,都因靜電感應(yīng)而帶上相反 的電荷。從雷云的出現(xiàn)到發(fā)生雷擊(主放電)所需要時(shí)間相對(duì)于主放電 過程的時(shí)間要長很多,雷云下的地面及建筑物等有充分的時(shí)間積累極大 量電荷。當(dāng)雷擊發(fā)生后,局部地區(qū)的感應(yīng)電荷不能在同樣短的時(shí)間內(nèi)消 失,形成局部高電壓
6、。這種由靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓對(duì)接地不良的電氣 系統(tǒng)有很強(qiáng)的破壞作用,使接地不良的金屬器件之間發(fā)生火化,這對(duì)易 燃易爆場所而言,是非常危險(xiǎn)的。雷電流具有很高的峰值和波頭上升陡度,能在所流過的路徑周圍產(chǎn) 生很強(qiáng)的暫態(tài)脈沖電磁場,處在該電磁場中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓(流)。建筑物內(nèi)通常敷設(shè)著各種電源線、信號(hào)線和金屬管道(如供水 管、供熱管和供氣管等),這些線路和管道常常會(huì)在建筑物內(nèi)的不同空 間構(gòu)成環(huán)路。當(dāng)建筑物遭受雷擊時(shí),雷電流沿建筑物防雷裝置中各分支 導(dǎo)體入地,流過分支導(dǎo)體的雷電流會(huì)在建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生暫態(tài)脈沖電 磁場,脈沖電磁場交鏈不同空間的導(dǎo)體回路,會(huì)在這些回路中感應(yīng)出過 電壓和過電流,導(dǎo)致設(shè)
7、備接口損壞。雷電流產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖電磁場不僅 能在建筑物內(nèi)的導(dǎo)體回路中感應(yīng)過電壓和過電流,而且也能在建筑物之 間的通信線路中感應(yīng)出過電壓和過電流。隨著城市現(xiàn)代化的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,智能建筑迅猛 發(fā)展,各類信息系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,特別是超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用, 極大的提高了工作效率。但是,這些電子設(shè)備普遍存在著絕緣強(qiáng)度低、 過電壓和過電流耐受能力差、對(duì)電磁干擾敏感等弱點(diǎn),一旦建筑物受到 直接雷擊或其附近區(qū)域發(fā)生雷擊,雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會(huì) 通過供電線、通信線、接收天線、金屬管道和空間輻射等途徑侵入建筑 物內(nèi),威脅室內(nèi)電子設(shè)備的正常工作和安全運(yùn)行。如防護(hù)不當(dāng),這些雷 害輕則使電子
8、設(shè)備誤動(dòng)作,重則造成電子設(shè)備永久性損壞,嚴(yán)重時(shí)還可 能造成人員傷亡。據(jù)相關(guān)資料記載, 全世界每年因雷擊造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 10 億美元以 上,人員傷亡也相當(dāng)嚴(yán)重, 我國平均每年因雷擊傷亡人數(shù)達(dá) 3000 人左右。 2004 年多次發(fā)生一次雷擊傷亡十余人的重大事件, 其中浙江省臨海市發(fā) 生的一次雷擊造成 17 人死亡、 13 人受傷的惡性事故; 2007 年 5 月 23 日,重慶市開縣義和鎮(zhèn)興業(yè)村小學(xué)遭受直接雷擊,造成 7 名小學(xué)生死亡、 44 名小學(xué)生受傷,其中 5 人重傷,令人震驚。增城市地理位置為:東經(jīng) 113 32 至114 北緯23 05 至23 7) 地處亞熱帶,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候,
9、夏季多雷雨,年平均雷暴日數(shù)接近90 天,屬于雷暴高發(fā)區(qū)。 據(jù)增城市防雷減災(zāi)管理辦公室不完全統(tǒng)計(jì), 2005 年增城市由于雷擊導(dǎo)致直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到 120 萬元,造成一人死亡 20 多人受傷,大批生產(chǎn)設(shè)備受損。特別是 2003 年 9 月 5 日,荔城自來水 廠遭受雷擊導(dǎo)致停水,增城市區(qū)近 29 萬市民陷入了“水荒” 。因此,加 強(qiáng)防雷減災(zāi)管理,避免或減輕雷電災(zāi)害造成的損害顯得尤其重要。二、雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估引用標(biāo)準(zhǔn)1、GB50057 94 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范( 2000 年版)。2、GB50343 2004 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范。3、GB/T2887 2000 電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范。4、
10、GB/T19271.1 2003/IEC61312 1 :1 995雷電電磁脈沖防護(hù)5 、IEC61662 Assessmentoftheriskofdamageduetolightning (注:雷擊損害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 )。6、 IEC62305-2,Ed.1:Protectionagainstlightning-Part2:Riskmanageme nt (雷電防護(hù)第二部分:風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估)。7、 ITU-K.39Riskassessmentofdamagestotelecommunicationsitestolig htningdischarges 。8 、 IEC61312Protectionag
11、ainstlightningelectromag neticimpulse( 注:雷電電磁脈沖的防護(hù) ) 。9 、 IEC61024 1 2ProtectionofstructuresagainstlightningPart1 2:Generalprinciples GuideB design,installation,manontenanceandinspectionoflightingpeotect ionsystems( 注:建筑物防雷第一部分:通則第二部分:指南: B 防雷裝置的設(shè)計(jì)。施工、維護(hù)及檢查 )三、增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園建筑及設(shè)備特征概 述增城市碧桂園物業(yè)發(fā)
12、展有限公司碧桂園 豪園主要以住宅性建筑為 主,另外有 5 棟公共建筑及 4 棟商業(yè)建筑。所有建筑均為斜屋面鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)備主要包括一般性辦公電氣設(shè)備、供配電設(shè)備以及通 訊、監(jiān)控、消防、電腦網(wǎng)絡(luò)等信息系統(tǒng)。四、增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園 遭受雷擊可能造成的 損壞根據(jù)增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園的建筑結(jié)構(gòu)類型 以及生產(chǎn)活動(dòng)特性分析,其可能遭受的雷擊和損壞情況歸納如下:1. 建筑物損壞一般而言,在建筑物安裝有合格的防直擊雷措施的情況下,建筑物 直接被雷電擊中的概率非常低。2. 電氣設(shè)備損壞 當(dāng)建筑物上的接閃器接閃,雷電流沿引下線向下瀉放時(shí),附近過于 靠近的各類電氣特
13、別是弱電系統(tǒng)設(shè)備由于電磁感應(yīng)或反擊而損壞。在存在天饋線路的系統(tǒng)中,當(dāng)接閃器接閃時(shí),一般會(huì)有約 10 的雷 電流流過天饋線 ,從而導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備過流(壓)損壞。在附近區(qū)域有雷電閃擊時(shí),由于電磁感應(yīng)或高電位引入等原因?qū)е?電氣設(shè)備過流(壓),從而產(chǎn)生設(shè)備的損壞。3. 人員傷亡 接閃器接閃后,由于人員過于靠近引下線或其它金屬物體而導(dǎo)致產(chǎn) 生雷電反擊或觸電。人員處于建筑物附近地面,由于跨步電壓的存在而導(dǎo)致人員傷亡。 雷電導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸以及機(jī)械和化學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致人員傷亡。4. 火災(zāi) 由于金屬部件、各類管道未接地或者未等電位處理,以及導(dǎo)線接頭、 開關(guān)接觸不良好等原因,造成雷電閃擊情況下高電勢(shì)差的產(chǎn)生,進(jìn)而產(chǎn) 生
14、電火花或者局部高溫等現(xiàn)象,最終導(dǎo)致火災(zāi)。第二章數(shù)據(jù)采集與分析一、雷暴日數(shù)據(jù)1. 地理位置增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園位于增城市石灘鎮(zhèn)鄭田村,用ETREXVistaCGPS定位儀測(cè)量其位置為: 東經(jīng)113 907 ,北 緯 23 3 07圖2.1 - 1增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司 碧桂園豪園地理方位圖2. 增城市雷暴日數(shù)據(jù)據(jù)增城市市氣象臺(tái) (站)及廣州市氣候與農(nóng)業(yè)氣象中心提供的四十八 年資料(見表 2.1-1 ),增城市區(qū)及郊區(qū)的年平均雷暴日有 89.6 天,最高 年份可達(dá) 127 天,最少年也有 61 天。近四十八年資料記載,最早聞雷是 1 月 21 日( 1 969 年),初雷一
15、般 始于三月中、下旬;最晚終雷是 12 月 12 日( 1 994 年),冬雷一般在十 月。雷暴的發(fā)生主要集中在 4-9 月份,由月平均雷暴日分布可見(見圖2.1-2 ),增城市 6 月、7 月、8月為每年雷暴高發(fā)月, 8 月份雷暴日數(shù)最 多,最多時(shí)當(dāng)月雷暴日可高達(dá) 26 天。圖 2.1-2 1959-2006 年增城市雷暴日月平均分布圖表 2.1-1 1959-2006 年增城市雷暴日資料3. 廣東省雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)雷電活動(dòng)規(guī)律數(shù)據(jù)增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園所在區(qū)域地閃密度分析 地閃密度 -每平方公里年平均落雷個(gè)數(shù), 是表征雷云隊(duì)地放電的頻繁 程度的量,是估算建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)的重
16、要參數(shù)。用 Ng 表示,單 位為:個(gè)/km 2 a。圖 2.1-3 2003 年 5 公里范圍雷電密度等級(jí)圖圖 2.1-4 2004 年 5 公里范圍雷電密度等級(jí)圖圖 2.1-5 2005 年 5 公里范圍雷電密度等級(jí)圖分析圖2.1-3到2.1-6,得出在5公里范圍內(nèi)(網(wǎng)格面積為 1km 2), 平均地閃密度為21.41個(gè)/km 2 a。增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園所在區(qū)域雷電流強(qiáng)度分析根據(jù)廣東省雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)地閃數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算增城市園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園5公里范圍內(nèi)的雷電流強(qiáng)度分布數(shù)據(jù),得出雷 擊電流平均值、最大值以及雷電流累積概率分布情況。表2.1-2 2003年各月雷
17、暴日LLS系統(tǒng)分析結(jié)果圖2.1-7 2003年雷電流幅值直方圖表2.1-3 2004年各月雷暴日LLS系統(tǒng)分析結(jié)果圖2.1-8 2004年雷電流幅值直方圖表2.1-4 2005年各月雷暴日LLS系統(tǒng)分析結(jié)果圖2.1-9 2005年雷電流幅值直方圖表2.1-5 2006年各月雷暴日LLS系統(tǒng)分析結(jié)果圖2.1-10 2006年雷電流幅值直方圖分析數(shù)據(jù)資料得出增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園所在5公里區(qū)域平均雷電流強(qiáng)度為29.2KA ,最大雷電流為641.2KA , 1 %、5%、10 %、20 %概率的雷電流值如表 2.1-6所示項(xiàng)目雷電流累積概率/KA1 %5 %10 %20 %增城市碧桂
18、園物業(yè)發(fā)展有94.8159.7648.1537.08限公司碧桂園豪園表2.1-6雷電地閃累積概率表二、土壤電阻率1.數(shù)據(jù)采集本報(bào)告中所采用的土壤電阻率來源于2008年4月17日在增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園內(nèi)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)(表2.2-1 )。采集當(dāng)日天氣晴朗,采集前3天有間斷降雨,土壤濕潤。采集所用儀器為“好天氣K-201613 ”接地電阻綜合測(cè)試儀,取測(cè)試接地極間距5米位置東經(jīng) 113904.4 北緯 23315.3 東經(jīng) 1134904.3 北緯 23308.2 地極間距5米5米測(cè)量值175.84135.02175.84135.02175.84135.02175.84135.02
19、平均175.84135.02表2.2-1增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園土壤電阻率測(cè)量表2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換根據(jù)原理公式:p =2 n a R計(jì)算土壤電阻率。其中:R:接地極的接地電阻值(讀數(shù)為Q);a :測(cè)量時(shí)儀表接地極間距,單位:m所用儀表好天氣 K-201613 接地電阻綜合測(cè)試儀進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換,顯 示為土壤電阻率值。增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園地面為回填土層,回填土層較淺,原土為農(nóng)業(yè)用地土壤。測(cè)量前 3 天雨量較大,土壤潮濕,測(cè)量值取較大的一組值 175.84 Q m季節(jié)系數(shù)取屮=1.52:有: p= (1.5 2)X175.84 = 263.76 351.68 (Q m)。 即
20、增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園土壤電阻率約為 263.76 351.68 (Q 。第三章雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一、雷擊損害風(fēng)險(xiǎn)估算方法:1. 術(shù)語與定義本報(bào)告采用以下定義:直接雷電閃擊:直接雷擊于建筑物或其防雷裝置(LPS )的雷電閃擊。間接雷電閃擊: 雷擊于建筑物附近大地或進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施上 的雷電閃擊。直接雷電閃擊次數(shù) ( Nd ):建筑物每年預(yù)計(jì)遭直接雷電閃擊的次數(shù)。間接雷電閃擊次數(shù)(Ni):每年預(yù)計(jì)的間接雷電閃擊次數(shù)。建筑物雷電閃擊次數(shù)(N ):直接雷電閃擊及間接雷電閃擊的年預(yù) 計(jì)平均次數(shù)。損害概率(P):導(dǎo)致建筑物損害的雷電閃擊的概率。損害次數(shù) ( NP ):導(dǎo)致建筑物損害的年平
21、均雷電閃擊次數(shù), 既可指 直接雷電閃擊,也可指間接雷電閃擊或指的是所有的雷電閃擊。損害風(fēng)險(xiǎn)(Rd):由于雷電閃擊,一座建筑物中可能的年平均損失 (人和物)。防雷裝置(LPS):用于所考慮空間防護(hù)直接雷擊的各種效應(yīng)的整 套系統(tǒng)。它是由外部防雷裝置及內(nèi)部防雷裝置組成。防雷裝置的效率(E):不造成建筑物損害的直接雷電閃擊次數(shù)與建 筑物遭受到的直接雷電閃擊次數(shù)之比值。(11)浪涌保護(hù)器(SPD):用于抑制線路的傳導(dǎo)過電壓及過電流的器件, 包括間隙、壓敏電阻器、二極管、濾波器等。2. 評(píng)估計(jì)算方法 建筑物的損害風(fēng)險(xiǎn)可用下列公式進(jìn)行評(píng)估:Rd=(1 -e -NPt) 5其中N建筑物的年預(yù)計(jì)雷電閃擊平均次數(shù)
22、;P建筑物損害概率;5建筑物或其存放物可能損失數(shù)量的量度; 乘積 F=NP 是建筑物損害的年預(yù)計(jì)平均次數(shù)(損害次數(shù))。 如果取觀察時(shí)間為一年( t=1 ),當(dāng) NP 100-5101) 這些數(shù)值是在施以 500N的壓力、面積為 400平方厘米(原文如此一譯者注)的電極與遠(yuǎn)處點(diǎn)之 間測(cè)量得出的。2)E=LPS的效率。表3.1-2直接雷電閃擊下由接觸電壓及跨步電壓導(dǎo)致的損害概率Ph /值以及與防護(hù)措施相關(guān)的Kh值223著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)引致的損害概率此類損害可能由建筑物遭受直接雷電閃擊(S2成因)或者由于間接雷電閃擊(S5成因)引起。所涉及的各個(gè)分損害概率是:Pt引發(fā)著火或爆炸的危險(xiǎn)火
23、花放電的概率;Pi 金屬裝置上危險(xiǎn)火花放電的概率;P2建筑物內(nèi)部電氣裝置上危險(xiǎn)火花放電的概率;P3入戶設(shè)施上危險(xiǎn)火花放電的概率;P4入戶的外部導(dǎo)電部件(ECP)上危險(xiǎn)火花放電的概率;分概率Pi、P2及P4只與直接雷電閃擊有關(guān);分概率P3與直接雷電閃擊有關(guān)也與間接雷電閃擊有關(guān)。在直接雷電閃擊情況下,著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)引致的損 害概率為:Pfd =1-(1-P tPl)(1 -P tP2)(1 -P tP3)(1 -P tP4) = P t(Pl+P 2+P 3 + P4)在間接雷電閃擊情況下,著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)引致的 損害概率為:Pfi=P tP3分概率Pt為:Pt=Kt
24、PtPt 的數(shù)值取決于建筑物材料特性或者取決于建筑物材料特性及其存 放物特性兩者。Pt 的數(shù)值在表3.1-3中給出。與為了減少著火間接后果而給建筑物提供的各種防護(hù)措施相關(guān)的縮 減系數(shù)Kt的值也在表3.1-3中給出。建筑物材料特性或其存R,防護(hù)措施放物的特性或建筑物材料特性以及存放物特性易爆1小型消防設(shè)備0.9易燃110建筑設(shè)施1)0.7普通310自動(dòng)化裝置2)0.6非易燃510應(yīng)急消防隊(duì)0.51) 防火墻、防火門、防火地板、安全疏散路線。2) 火警探測(cè)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)。表3.1-3與引起著火、爆炸等的直接雷電閃擊相關(guān)的損害概率Pt,值及與防護(hù)措施相關(guān)的Kt的值注:1.如果采用一個(gè)以上的防護(hù)措施,
25、總的縮減系數(shù)為各相關(guān)縮減系數(shù)之乘積2. 對(duì)爆炸性環(huán)境,Kt=1。分概率及由下式給出:Pi=KiPP2=K2P2概率Pi =P 2 ,其值取決于建筑物的建筑特性,由表 3.1-4給出建筑性質(zhì)PS,磚、木1鋼框架或鋼筋混凝土0.5金屬立面0.05表3.1-4建筑物內(nèi)部電氣設(shè)施和金屬設(shè)施上危險(xiǎn)火花放電的概率值與用以減小建筑物內(nèi)部電氣設(shè)施和金屬設(shè)施上的危險(xiǎn)火花放電概率的防護(hù)措施相關(guān)的縮減系數(shù)Ki及K2的數(shù)值在表3.1 - 5中給出防護(hù)措施K1 及 K2無LPS1屏蔽電纜(S1mn)10-1屏蔽電纜(1 10mm10-3有LPS1-ES:屏蔽層截面積,兩端接地。E: LPS的效率。表3.1-5與用以減小
26、概率Pi及?2 的防護(hù)措施相關(guān)的縮減系數(shù)Ki及K2的數(shù)值注:1.如果有幾種不同的電纜,只取最高的K2值。2. 在光纖連接線情況下,P2=0。3. 對(duì)靈敏設(shè)備,應(yīng)作更詳細(xì)的P2及K.值的估算。4. 如果采用了不同種類的防護(hù)措施,總的縮減系數(shù)為各相關(guān)縮減系數(shù)之乘積。 分概率P3及P4由下列式給出:P3=K3P3 P4=K4P4 此處,P3 =P4 =1。與用以減小入戶設(shè)施上危險(xiǎn)火花放電概率的防護(hù)措施相關(guān)的縮減系 數(shù)K3及K4的數(shù)值在表3.1-6中給出防護(hù)措施防護(hù)措施隔離變壓器10-1設(shè)施入口處安裝SPD10-3設(shè)施入戶處安裝SPD10-2接地的大截面屏蔽層(S 10ml2)10-3與建筑物的接地系
27、統(tǒng)等電位連接0有LPS0*S是屏蔽層的截面積。表3.1-6與用以減小概率P3 及?4的防護(hù)措施相關(guān)的K3及K4值注:1.如果在各種不同的入戶設(shè)施上采用了不同的防護(hù)措施,應(yīng)取最大的K3值。2.如果在同一個(gè)入戶設(shè)施上采用不同的防護(hù)措施,總的縮減系數(shù)是各相關(guān)縮減 系數(shù)之乘積。3. 對(duì)靈敏設(shè)備,應(yīng)作更詳細(xì)的 K3值的估算。過電壓引致的損害概率損害可能由對(duì)建筑物的直接閃擊(成因S3)或者間接閃擊(成因S4)引起。損害概率包括P2及P3兩個(gè)分概率。此兩個(gè)分概率陡與直接雷電閃擊 有關(guān),只有P3分概率與間接雷電閃擊有關(guān)。直接閃擊下由設(shè)備上的過電壓導(dǎo)致的損害概率為:Pod = 1 -( 1 - P2 ) ( 1
28、 - P3) = P2 + P3 (如果 P2P3VV1 )間接閃擊下由設(shè)備上的過電壓導(dǎo)致的損害概率為:Poi = P32.3可能損失的平均數(shù)可能損失平均數(shù)S (表現(xiàn)為雷電導(dǎo)致建筑物受損的后果)取決于下列因素:在危險(xiǎn)地區(qū)的人員數(shù)量及他們停留的時(shí)間長短;對(duì)公眾服務(wù)的類型及其重要性;所涉物品的價(jià)值。根據(jù)損害類型,3值可用下列近似公式計(jì)算:損害類型1:人身傷亡。3=1 -( 1-) n (一個(gè)人出7現(xiàn)于危險(xiǎn)地帶的概率)式中:n危險(xiǎn)地帶的人數(shù);t這些人員每年出現(xiàn)于危險(xiǎn)地帶的時(shí)間,單位:小時(shí)。損害類型2 :經(jīng)濟(jì)損失。c3=(對(duì)每一損害,預(yù)期損失的相對(duì)數(shù)量)Cv式中:Cm 對(duì)每一損害,各種設(shè)備預(yù)期損失的平
29、均值;Cv 所有設(shè)備的總值。損害類型Ra110-5年傷亡數(shù)210-3年服務(wù)損失表3.1-7可接受損害風(fēng)險(xiǎn)值的典型數(shù)值二、年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算對(duì)于增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,應(yīng)該考慮以下的損失類型: 人身傷亡; 經(jīng)濟(jì)損失。產(chǎn)生這些危險(xiǎn)的來源有:S1直接雷電閃擊下的接觸電壓和跨步電壓;S2直接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng);S3直接雷電閃擊下設(shè)備上的過電壓;S4間接雷電閃擊下設(shè)備上的過電壓;S5間接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)。1. 年預(yù)計(jì)雷電閃擊次數(shù)1.1 直接雷電閃擊次數(shù)碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園年預(yù)計(jì)直接雷電閃擊次數(shù)為:Nd = Ng
30、 Ae=21.41 X 1.01 X 10-1 2.16 (次/年)其中: N g 為根據(jù)廣東省雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)得碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司 碧 桂 園 豪 園 所 處 區(qū) 域 地 閃 密度 , 其 值 為 21.41 次 /km 2 a;Ae 為等效截收面積 (見圖 3.2-1 藍(lán)色陰影區(qū)域) ,其值約 為 1.01 X 10-1km 2。圖 3.2-1 小區(qū)雷擊等效面積圖1.2 間接雷電閃擊次數(shù)間接雷電閃擊次數(shù)包括廠區(qū)周圍 82m 附近的雷電閃擊次數(shù)以及作用于入 戶設(shè)施上的雷電閃擊次數(shù)。鄰近雷電閃擊次數(shù)增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園所處地區(qū)年預(yù)計(jì)鄰近 雷電閃擊次數(shù)為:Nn = Ng Ag
31、=21.41 X 9.56 X 10-1 =20.47 (次/年)其中:Ag為周圍大地的截收面積(見圖 3.2-1綠色陰影區(qū)域),其值約等于9.56 xi0-2km2,實(shí)測(cè)增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園平均土壤電阻率為 330440 Q m ,計(jì)算周圍大地的截收面積時(shí)取值為 440 Q m。入戶設(shè)施雷電閃擊次數(shù) 作用于電源和信號(hào)線的雷電閃擊次數(shù)為:Nk= NgAk=Ng (Ask + Aak) =21.41 X 9.24 X10-1 =19.78 (次 / 年)。 其中: Ak 為入戶設(shè)施的影響面積;Ask為入戶設(shè)施(電源線、通訊線或信號(hào)線)的等效截收 面積;Aak為通過設(shè)施與所考慮建
32、筑物相連的相鄰建筑物 的有效截收面積。Ak值約為 9.24 X10-1 km 2。注:電源和信號(hào)電纜采用電纜溝或直埋敷設(shè),因此,入戶設(shè)施僅考慮一種電纜的雷擊 次數(shù)。則間接雷電閃擊次數(shù)為:Ni=N n+N k=20.47+19.78=40.25(次/年)1.3 年預(yù)計(jì)雷電閃擊次數(shù)N = Nd+N k=2.16+40.25=42.41 (次/年)2. 風(fēng)險(xiǎn)估算初步估算中所涉及的各種傷害、 損害的概率參數(shù)選用 IEC61662 推薦 使用的參考值,相關(guān)計(jì)算在以下前提條件下進(jìn)行: 建筑物防火措施為小型防火措施、建筑設(shè)施及自動(dòng)化裝置。 系統(tǒng)間布線部分采用了非屏蔽線纜。 所有入戶設(shè)施在入口處均安裝了 SP
33、D 所有入戶外部導(dǎo)電部件均與建筑物的接地裝置作了等電位連接。 建筑物及其存放物在雷電閃擊時(shí)存在發(fā)生著火的、 爆炸、機(jī)械效應(yīng) 及化學(xué)效應(yīng)的可能。 建筑物防雷措施按照第二類防雷建筑物設(shè)計(jì)。根據(jù)GB50057-94建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范,取二類滾球半徑R = 45米,對(duì)應(yīng)的雷電流大小約為10.14KA,對(duì)照增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園附近5km范圍內(nèi)的雷電流幅值概率分布曲線,防雷裝置的截收效率約為E=87。 年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)取為 N = 42.41次/年,觀察時(shí)間為一年。2.1 雷擊導(dǎo)致的各種損害的概率接觸電壓和跨步電壓引致的損害概率:Ph=KhPh =( 1-E ) X102 = 1.3 X1
34、03著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)引致的損害概率:在直接雷電閃擊情況下, 著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)引致的損 害概率為:Pfd = Pt ( Pi+ P2 + P3 + P4)= 3.83 X105其中:Pt = KtPt=0.9 X0.7 X0.6 X103 = 3.78 X104Pi = K1P1 =0.5 x(1 -E ) X102 = 6.5 X104P2 = K2P2=0.5 x(1 -E) X103 = 6.5 X104P3 = K3P3 =0-1P4 = K4P4 =在間接雷電閃擊情況下, 著火、 爆炸、 機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)引致的損害概率為:Pfi = PtP3= 3.78
35、X10-5其中:Pt = KtPt=0.9 X0.7 X0.6 X10-3 = 3.78 X10-4P3 = K3P3 = 10-1過電壓引致的損害概率:直接雷電閃擊情況下,由設(shè)備上的過電壓導(dǎo)致的損害概率為:Pod=1 -(1-P 2)(1 -P3) = P2 + P3 = 1.01 X10-1 ( P2P3VVI )其中:P2 = K2P2 =0.5 x(1 -E) X10-3 = 6.5 X10-4P3 = K3P3 =40-1間接雷電閃擊情況下,由設(shè)備上的過電壓導(dǎo)致的損害概率為:Poi = P3= 10-12.2損失1 雷擊人身傷亡風(fēng)險(xiǎn)此類損失應(yīng)考慮的損害因子為:S1 直接雷電閃擊下的接
36、觸電壓和跨 步電壓;S2直接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng); S5間接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)。根據(jù)增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園規(guī)模,投入使用后預(yù)計(jì)小區(qū)內(nèi)常駐人員約為 2668人,假定人員在可能造成各種類型損害 的區(qū)域的時(shí)間分布如表 3.2-1所示。損害每人逗留時(shí)間每人年合計(jì)逗留時(shí)間類型(小時(shí)/人/天)(小時(shí))S121)730S282)2920S563)2191表人員在可能造成各種類型損害的區(qū)域的逗留時(shí)間注:1)計(jì)算人數(shù)為2668人,區(qū)域?yàn)樾^(qū)內(nèi)部露天區(qū)域。2)計(jì)算人數(shù)為2668人,區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)小區(qū),考慮工作時(shí)間為 8小時(shí)/天3)計(jì)算人數(shù)為2668人,
37、區(qū)域?yàn)樾^(qū)建筑物內(nèi)。由于S1型損害造成人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)由于雷擊引起Si型損害的次數(shù)為:Fi=(1 -e -Ndph)=2.81 X103由于引起S1型損害造成人員傷亡的相對(duì)損失為:& = 1 -( 1-)請(qǐng)999 X10-1此型造損害成人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)為:R1 = F1 X8i = 2.81 X103由于S2型損害造成人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)由于雷擊引起S2型損害的次數(shù)為:F2=(1 -e -NdPfd )=8.28 X105由于引起S2型損害造成人員傷亡的相對(duì)損失為:n tS2 = 1 -( 1-)誌此型造損害成人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)為:R2 = F2 X& = 8.28 X10-5由于S5型損害造成人員傷亡的風(fēng)
38、險(xiǎn)由于雷擊引起S5型損害的次數(shù)為:F5=(1 -e -NiPfi )=1.52 X10-3由于引起S5型損害造成人員傷亡的相對(duì)損失為:& = 1 -( 1-)n f760此型損害造成人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)為:R5 = F5 X(5 = 1.52 X10-3因雷擊造成人員傷亡的總風(fēng)險(xiǎn)為R= Ri + R2 + R5= 4.41 X103對(duì)于傷亡風(fēng)險(xiǎn),一般可接收的典型數(shù)值為10-5,碧桂園物業(yè)發(fā)展有限 公司碧桂園豪園常駐人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該值, 建議采取防護(hù)措施, 降低雷擊人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。為降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)降低 Ph、Pfd、Pfi值。為了減少因直接雷電閃擊下的接觸電壓和跨步電壓而觸電的概率Ph,可采
39、取以下措施:對(duì)于明敷引下線,將引下線套PVC管、引下線入地處作增大土壤電阻率的處理,例如在入地處設(shè)置1米X1米X0.5米的瀝青池;對(duì)于利用結(jié)構(gòu)鋼筋作為引下線的情況,在建筑四周靠近地面的 地表作增大土壤電阻率的處理;建筑四周設(shè)置隔離帶,限制建筑外部人 員過于靠近建筑物;罐區(qū)地面鋪設(shè)沙礫等高電阻率材料,附近區(qū)域隔離并在明顯位置設(shè)置危險(xiǎn)警示牌。采取這些措施后,可考慮Ph降低到6.5X10-6。為了減少因直接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)造成的人員傷亡概率 Pfd,可采取以下措施:廠內(nèi)電纜盡量敷設(shè)在金屬管道 中,金屬管道可靠接地并與建筑物地網(wǎng)共地;進(jìn)入建筑的各種管道做好 等電位連接,并可
40、靠接地;各種金屬管線或管線的屏蔽層在入戶處及各 個(gè)防雷區(qū)的交界處作等電位處理;對(duì)人員進(jìn)行消防、急救培訓(xùn);公共建筑區(qū)存在?;穲鏊捎梅辣O(shè)備及SPD。采取這些措施后,可考慮Pfd降低到 8.69 X10-7。為了減少因間接雷電閃擊引起的著火、 爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)造 成的人員傷亡概率 Pfi ,可采取以下措施:公共建筑內(nèi)設(shè)備與建筑物的接 地系統(tǒng)等電位連接;重要、危險(xiǎn)區(qū)域增加 SPD 防護(hù)級(jí)數(shù);易燃、易爆物 品盡量遠(yuǎn)離電氣設(shè)備、 金屬物體。采取這些措施后, 可考慮 Pfi 降低到 3.78 X10-7。增加并完善上述措施后,相應(yīng)參數(shù)改變?nèi)缦拢篜h = KhPh = 6.5 X10-6Pfd
41、= Pt ( Pl + P2 + P3 + P4)= 8.69 X10-7Pfi = PtP3 = 3.78 X10-7雷擊造成的人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)有望降低到R= 3.11 X10-52.3 損失 2 經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于雷擊造成的經(jīng)濟(jì)損失,主要考慮成因?yàn)?S2、S3、S4、S5。其中: S2、 S5 主要考慮的是雷電引起的火災(zāi)、爆炸效應(yīng); S3、 S4 主要考慮的是 設(shè)備上的過電壓導(dǎo)致的部分設(shè)備的損毀。在本評(píng)估中,假定火災(zāi)和爆炸造成全部設(shè)備 90 的損失。 過電壓可能只對(duì)部分區(qū)域設(shè)備造成損失, 各區(qū)域(建筑) 設(shè)備因雷電 過電壓而發(fā)生損壞的概率是相同的,但也是相互獨(dú)立的(假設(shè)各建筑入 口安裝有SPD)
42、,假設(shè)過電壓導(dǎo)致設(shè)備損壞的修復(fù)費(fèi)用為設(shè)備價(jià)格的 20。由于 S2 型損害造成的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)由于雷擊引起 S2 型損害的次數(shù)為:F2=(1 -e -NdPfd)=8.28 X105由于引起 S2 型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的相對(duì)損失為:82 = 0.9此型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)為:R2 = F2 X8 = 7.45 X10-5由于 S5 型損害造成的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn) 由于雷擊引起 S5 型損害的次數(shù)為:F5=(1 -e -NiPfi )=1.52 X103由于引起 S5 型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的相對(duì)損失為:85= 0.9此型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)為:R5 = F5 X(5 = 1.37 X10-3由于 S3 型
43、損害造成的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn) 由于雷擊引起 S3 型損害的次數(shù)為:F3=(1 -e -NdPod )=1.96 X10-1由于引起 S3 型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的相對(duì)損失為:83= 0.2此型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)為:R3 = F3 x(3 = 3.91 X10-2由于 S4 型損害造成的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn) 由于雷擊引起 S4 型損害的次數(shù)為:F4=(1 -e -NiPfi)=9.82 X101由于引起 S4 型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的相對(duì)損失為:84 = 0.2此型損害造成經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)為:R4 = F4 x(8 = 1.96 X10-1雷擊造成的經(jīng)濟(jì)損失總風(fēng)險(xiǎn)R= R2+R3+R4+R 5= 2.37 X10-
44、1我們期望能夠盡量降低經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn), 如果采取并完善 2.2 節(jié)中所建議的 減少各類損害發(fā)生概率的措施后,雷擊導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)有望降低到8.62 X10-3,其中各類型損害造成的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)改變?nèi)缦拢篟2 = 1.69 X106R3 = 7.12 X104R4 = 7.89 X10-3R5 = 1.37 X105第四章防雷設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見一、建筑物防雷設(shè)計(jì)指定意見(一)設(shè)計(jì)導(dǎo)則1. 主要參考依據(jù)國家規(guī)范GB50057-94 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范( 2000 年版)GB/T19271.1-2003/IEC61312-1: 1995 雷電電磁脈沖的防護(hù)GB50343-2004 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)
45、范國際規(guī)范IEC61024 建筑物防雷IEC61312 雷電電磁脈沖的防護(hù)IEC62305Protectionagainstlightning2. 防雷設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)確定Ng地閃密度,本報(bào)告采用廣東省雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)實(shí)際測(cè)得4年(2003-2006)碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園所在區(qū)域的年均地閃密度 21.41 次/km 2 a。Ae 建 筑 物 雷 擊 等 效 截 收 面 積 , 本 報(bào) 告 采 用 國 家 規(guī) 范 GB50057-94 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的方法確定碧桂園物業(yè)發(fā)展 有限公司碧桂園豪園小區(qū)的等效截收面積為:Ae = 1.01 x 10-1 km 2N 建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù),取前
46、述估算結(jié)果:N = Ng Ae= 2.16 次/ai0最大雷擊電流強(qiáng)度,碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園5km 半徑范圍內(nèi)雷電流強(qiáng)度不大于 94.81KA 的地閃對(duì)應(yīng)的概率為 99,因此 取i0= 94.81KA作為估算各級(jí)SPD標(biāo)稱放電電流的依據(jù)。3. 適用范圍本報(bào)告參數(shù)值是根據(jù)碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園的區(qū)域性、使用性、結(jié)構(gòu)性等評(píng)估出來的,具有很強(qiáng)的針對(duì)性,因此本指導(dǎo)意 見僅適用于碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園新建區(qū)域(增城)項(xiàng)目的防雷設(shè)計(jì)。(二)防雷類別和信息系統(tǒng)防護(hù)等級(jí)1. 防雷類別碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園豪園屬于住宅類建筑,參照建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范( GB50057-94 )( 2000 年版),按二類防雷建筑 物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì),但考慮其所處區(qū)域的實(shí)際雷電環(huán)境應(yīng)提高要求。2. 信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)參照建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范 GB50343-2004 確定碧 桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園小區(qū)的信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí):可接受的最大年平均雷擊次數(shù) Nc 的計(jì)算:Nc = 5.8 X10 f/C其中:C 各類因子,C=C 1 +C 2+C 3+C 4+C 5+C 6Cl 信息系統(tǒng)所在建筑物的結(jié)構(gòu)因子。碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園 豪園的建筑物主體結(jié) 構(gòu)為鋼筋混凝土材料
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