某综合大楼的雷击风险评估实例分析

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摘要： 本文以南昌市某综合大楼雷击风险评估为实例，分析阐述资料采集、参数选取、风险计算、风险分析等各过程的方法，以及怎样通过雷击风险评估科学指导建设项目防雷设计。

Abstract： This paper， based on the case of lightning risk assessment for a comprehensive building in Nanchang city， analyzes and describes the methods for data acquisition， parameter selection， risk calculations， risk analysis and other process， as well as how to do scientific guidance to the lightning protection design of construction projects through the lightning risk assessment.

关键词： 雷击风险评估；风险分析；防雷设计

Key words： lightning risk evaluation；risk analysis；lightning design

中图分类号：X820.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0314-02

0 引言

为准确把握项目附近地域雷电活动规律，科学的指导防雷设计、施工，以减少或避免建筑物遭受雷击而引起雷电灾害，有必要进行雷击风险评估。本文以对南昌市某综合大楼为例，力图通过雷击风险评估，寻找存在的主要雷击风险，指导建设项目设计和施工。

1 根据项目基本概况确定需要评估的风险

本项目处南昌市×，临近为艾溪湖边，总建筑23643.41平米，地下一层，地上九层，为集商业、办公为一体的综合大楼，人员密集，主要考虑人员伤亡损失风险。可能会出现雷击引起接触和跨步电压造成伤亡即存在RA、RU风险分量，可能会出现雷击引发火灾等造成物理损害，即存在RB、RV风险分量；电梯系统可能会因LEMP造成电设备损坏，从而影响人员安全，即存在RC、RM、RW、RZ风险分量。

2 资料采集

2.1 现场资料采集 现场资料采集主要内容为地理位置、土壤性质、土壤电阻率、项目周边环境。地理位置：通过GPS定位仪采集项目的经纬度，用于项目周边雷电活动分析，本项目的中心位置为115.9692°，28.7137°。土壤性质及电阻率采集：本项目土壤电阻率测量平均值为30.575Ω.m，粘土，土壤干燥，修正后的土壤电阻率为42.805Ω.m。周边环境：项目位于郊区附近建筑物及人员较少，距离200m为25层的综合产业大楼。

2.2 图纸采集 完整的图纸资料包括：总平面、建筑图纸、电气图纸、消防图纸、初设说明等。通过对查看建筑、电气、消防平面图，并结合设计说明，记录建筑物各功能区的名称、地表特征、火灾危险、惊慌程度、服务设施，并归类分区。本项目可划分为设备用房、停车场所（Z1），办公场所（Z2），会议场所（Z3），餐饮、超市（Z4），档案室（Z5），弱电机房（Z6），电梯系统（Z7）等七个分区。通过查看配电系统图、总平面图、弱电系统图等电气图纸，记录强弱电线路的特性。

3 参数选取

ru、rp、rf、hz等参数分别根据各区的地表类型、采取的消防措施、火灾危险、恐慌程度选取对应的值。根据建筑物的外部屏蔽、各区的内部屏蔽措施，选取KS1、KS2值。根据各服务设施的内部布线特点，选取KS3、KS4值，本项目电梯系统配电线路穿金属管道敷设，屏蔽较好，KS3 取0.0001，有线电视采用同轴电缆，取0.001，其他分区按规定强弱电分开布线，强弱电线路的KS3取0.2。根据室外线路布线方式结合各区线路耐冲击电压，选取各服务设施的PLD、PLI值。配电线路沿金属管道埋地引入，并共用接地，屏蔽效果较好，Z1、Z4、Z5区无弱电设备，配电线路PLD和PLI分别选取0.2，0.008，其他分区配电线路PLD分别选取0.4和0.02。弱电线路均沿金属管道埋地引入，并共用接地，屏蔽效果较好，根据其连接的设备耐冲击电压特征，电话线路、消防弱电线路的PLD和PLI分别选取0.4和0.02；有线电视线路PLD和PLI分别为0.2和0.008；网络线路采用光纤引入，雷电流不能通过，故PLD和PLI取0。

根据室外服务设施所处的位置环境、与相邻节点的距离、a端建筑物特征、有无变压器，分别选取Ce、LC值、Hb、Ct等参数。根据强弱电线路SPD的安装情况，选取PSPD的值，本项目设计的配电SPD均没有进行备案，弱电SPD均没有详细的参数说明，因此PSPD为1。

4 风险计算

4.1 雷击大地密度 提取项目附近闪电定位系统监测数据，计算雷击大地密度，本项目附近的Ng=5.1次/a。

4.2 年平均危险次数计算 根据数据采集的内容，计算年平均危险次数，本项目：ND=0.123，NM=1.272，NDa（配电）=0.152，NDa（有线电视）=0.761，NDa（电话）=0，NDa（网络）=0.761，NDa（消防弱电）=0.122，NL（配电）=NL（有线电视）=NL（网络）=NL（消防弱电）=0，NL（电话）=7.278×10-3。

4.3 建筑物损害概率计算 根据建筑物防接触和跨步电压措施，选取PA值，本项目利用建筑物柱内钢筋做引下线，利用建筑物基础做接地装置，因此PA可以忽略，取0。

根据建筑物外部防雷措施，选取PB值，本项目物按第二类防雷建筑物设计，PB为0.05。PC值取决与PSPD，本项目电梯系统PC=1。PM值取决与PMS及PSPD之间最小值， PMS根据屏蔽和合理布线决定，本项目电梯系统PMS=0.0001，PSPD=1，PM=0.0001。PU、PV、PW取决于PSPD和PLD之间最小值，本项目Z1、Z4、Z5的配电线路的PU、PV、PW为0.2，其他分区配电线路的PU、PV、PW为0.4；有线电视线路的PU、PV、PW为0.2，电话线路的PU、PV、PW为0.4；网络线路的PU、PV、PW为0，消防弱电线路的PU、PV、PW为0.4。PZ取决于PSPD和PLI之间的最小值，本项目电梯系统的PZ=0.02。

4.4 建筑物损失率计算 由于我国还没有相关标准，指定不同场所的损失率值，当建筑物分多个分区计算风险，每个分区均用典型时，会造成分区越多，最终风险的计算值越大，不符合实际情况。因此，为解决此类问题，建议结合各分区潜在危险人数，对典型平均值做适当减少。

本项目物各分区的损失率计算值为：室外：LA=1×10-5；Z1：LU=4.67×10-8，LB=LV=1.87×10-9；Z2：LU=7.40×10-8，LB=LV=3.70×10-4；Z3：LU=1.26×10-8，LB=LV=1.26×10-6；Z4：LU=5.44×10-9，LB=LV=2.72×10-5；Z5：LU=2.19×10-9，LB=LV=1.10×10-4；Z6：LU=1.46×10-12，LB=LV=2.92×10-7；Z7：LU=4.67×10-8，LB=LV=0；LC=LM=LW=LZ=9.49×10-9。

4.5 建筑物风险 根据公式RX=NX×PX×LX计算各风险分量值，并相加，得建筑物人身伤亡损失风险。本项目R1=9.337×10-5，人身伤亡损失风险偏大。

5 风险分析

分析各风险分量所占比例，确定项目存在的最主要的雷击损失风险分量。本项目物的风险分析见表1。因此，影响人身伤亡损失风险偏大的主要分量为RB、RM、RV，即由雷击建筑物和雷击服务设施引发火灾以及雷击建筑物附近由LEMP引发电梯系统故障造成的人身伤亡损失风险。

6 根据风险分析结果，科学指导防雷设计

根据风险分析的结果，针对性提出降低风险建议，指导防雷设计，具有较强的科学性。由于本项目采取的外部防雷措施符合国家的相关标准，可通过加强防雷、消防知识普及和宣传等方法，降低由雷击建筑物引发火灾造成的损失风险。可通过科学合理选择和安装SPD，有效保护办公、会议场所、机房等场所的设备，降低由雷击服务设施引发火灾造成的损失风险。可通过屏蔽、合理布线、科学合理选择和安装SPD，有效保护电梯系统设备，降低雷击建筑物附近由LEMP引发电梯系统故障造成的人身伤亡风险。

整改后的参数变化及风险值：rf减少为0.001；PC为0.04，PM减少为0.02；配电线路、电话线路的PV减少为0.02，有线电视线路的PV减少为0.02；整改后，R1=1.025×10-6

7 结语

利用雷击风险评估可以对建筑项目防雷工程的质量作出量化判断，从而更加理性、有针对性采取经济、实用、有效地防雷措施以达到保护目的。

参考文献：

[1]钱强寒，陈勇斌，杨磊强.雷击风险评估实践中各风险分量的鉴别[J].浙江气象，2007（03）.

[2]赵军，郭在华.雷击风险评估方法综合应用研究[J].成都信息工程学院学报，2007（S1）.

[3]郭跃.自然灾害的风险特征及风险管理模型的探讨[J].水土保持研究，2006（04）.