廣州博創(chuàng)機械有限公司雷擊風險評估報告.doc

增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園雷擊風險評估報告 增城市避雷設施檢測所增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園雷擊風險評估報告前 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)，屬于房地產企業(yè)。建筑工地附近地勢較平坦，南側鄰近廣惠高速公路。小區(qū)占地面積196631.2平方米，建設占地面積180249.3平方米，總建筑面積136647平方米。小區(qū)內建筑含住宅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動規(guī)律，指導防雷減災工作，減少或避免發(fā)生雷電災害，受增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司委托，增城市避雷設施檢測所承擔增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司雷擊風險評估工作。經過現場勘查和檢測，歷時60個工作日，編制完成本報告。報告共五章，由雷擊風險評估概述，數據采集與分析、雷擊風險評估、防雷設計指導意見、施工過程防雷安全指導意見等部分組成。報告重點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規(guī)律分析、突出新建建筑物和信息系統的防雷設計指導性意見。增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園雷擊風險評估報告由增城市避雷設施檢測所王東主持編寫，陳捷，成湘銀、周雅萍等參加編寫。第一章 雷擊風險評估概述一、雷擊風險概述雷電是發(fā)生在大氣中的聲、光、電物理現象，其放電電流可達數十千安培，甚至數百千安培。放電瞬間，雷電流產生巨大的破壞力和很強的電磁干擾作用，引起的災害是世界上十大自然災害之一。雷云對地放電，能夠對地面上的建筑物和設施構成嚴重危害，其危害主要分為兩類：直接危害和間接危害。直接危害主要表現為雷電引起的熱效應、機械效應和沖擊波等；間接維護主要表現為雷電引起的靜電感應、電磁感應和暫太過電壓等。雷云對地放電時，強大的雷電流從雷擊點注入被擊物體，其熱效應可使雷擊點周圍局部金屬熔化，當雷電擊中草堆和樹木時，能將草堆和樹枝引燃；當雷電擊中輸電線路時，可將其熔斷。這些都屬于熱效應，如果防護不當，就會釀成火災，帶來更大的損失和災難。雷電機械效應所產生的破壞作用主要表現為兩種形式：電動力和內壓力。眾所周知，載流導體周圍的空間存在著電磁場，在電磁場中的載流導體會受到電磁力的作用。雷擊建筑物時，在電動力作用下，建筑物內的導體之間會相互吸引或排斥，引起變形，甚至會被折斷。在被擊物體的內部產生內壓力是雷電機械效應破壞作用的另一種形式。由于雷電流幅值很高，作用時間很短，擊中樹木或建筑物構建時，在其內部瞬時產生大量熱量，在短時間內熱量來不及散發(fā)出去，產生巨大的爆炸力，能夠使被擊樹木劈裂。建筑構建崩塌。雷電產生的沖擊波類似于爆炸產生的沖擊波。在雷擊對地放電過程的回擊階段，放電通道中既有強烈的空氣游離又有強烈的異性電荷中和，通道中瞬時溫度很高，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散，從而形成沖擊波。同時，空氣的密度、壓力和溫度都會突然增大，產生劇烈振動，可以使其附近的建筑物、人、畜受到破壞或者傷害。雷電的靜電感應和電磁感應作用屬于雷電的間接危害。當空間有帶電的雷云出現時，雷云下的地面及建筑物等，都因靜電感應而帶上相反的電荷。從雷云的出現到發(fā)生雷擊（主放電）所需要時間相對于主放電過程的時間要長很多，雷云下的地面及建筑物等有充分的時間積累極大量電荷。當雷擊發(fā)生后，局部地區(qū)的感應電荷不能在同樣短的時間內消失，形成局部高電壓。這種由靜電感應產生的過電壓對接地不良的電氣系統有很強的破壞作用，使接地不良的金屬器件之間發(fā)生火化，這對易燃易爆場所而言，是非常危險的。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生很強的暫態(tài)脈沖電磁場，處在該電磁場中的導體會產生感應過電壓（流）。建筑物內通常敷設著各種電源線、信號線和金屬管道（如供水管、供熱管和供氣管等），這些線路和管道常常會在建筑物內的不同空間構成環(huán)路。當建筑物遭受雷擊時，雷電流沿建筑物防雷裝置中各分支導體入地，流過分支導體的雷電流會在建筑物內部空間產生暫態(tài)脈沖電磁場，脈沖電磁場交鏈不同空間的導體回路，會在這些回路中感應出過電壓和過電流，導致設備接口損壞。雷電流產生的暫態(tài)脈沖電磁場不僅能在建筑物內的導體回路中感應過電壓和過電流，而且也能在建筑物之間的通信線路中感應出過電壓和過電流。隨著城市現代化的不斷發(fā)展，科學技術的不斷進步，智能建筑迅猛發(fā)展，各類信息系統得到廣泛應用，特別是超大規(guī)模集成電路的應用，極大的提高了工作效率。但是，這些電子設備普遍存在著絕緣強度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點，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，威脅室內電子設備的正常工作和安全運行。如防護不當，這些雷害輕則使電子設備誤動作，重則造成電子設備永久性損壞，嚴重時還可能造成人員傷亡。據相關資料記載，全世界每年因雷擊造成的經濟損失達10億美元以上，人員傷亡也相當嚴重，我國平均每年因雷擊傷亡人數達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)村小學遭受直接雷擊，造成7名小學生死亡、44名小學生受傷，其中5人重傷，令人震驚。增城市地理位置為：東經113°32至114°,北緯23°05至23°37）地處亞熱帶，屬南亞熱帶季風氣候，夏季多雷雨，年平均雷暴日數接近90天，屬于雷暴高發(fā)區(qū)。據增城市防雷減災管理辦公室不完全統計， 2005年增城市由于雷擊導致直接經濟損失達到120萬元，造成一人死亡20多人受傷，大批生產設備受損。特別是2003年9月5日，荔城自來水廠遭受雷擊導致停水，增城市區(qū)近29萬市民陷入了“水荒”。因此，加強防雷減災管理，避免或減輕雷電災害造成的損害顯得尤其重要。 二、雷擊風險評估引用標準1、GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范（2000年版）。2、GB503432004建筑物電子信息系統防雷技術規(guī)范。3、GB/T28872000電子計算機場地通用規(guī)范。4、GB/T 19271.12003/IEC 613121:1995雷電電磁脈沖防護。5、IEC 61662 Assessment of the risk of damage due to lightning（注：雷擊損害風險評估）。6、IEC 62305-2, Ed. 1: Protection against lightning - Part 2: Risk management（雷電防護第二部分：風險評估）。7、 ITU-K.39 Risk assessment of damages to telecommunication sites to lightning discharges。8、IEC 61312 Protection against lightning electromagnetic impulse(注：雷電電磁脈沖的防護)。9、IEC6102412 Protection of structures against lightningPart12:General principlesGuide Bdesign,installation,manontenance and inspection oflighting peotection systems(注：建筑物防雷第一部分：通則 第二部分：指南：B防雷裝置的設計。施工、維護及檢查)三、增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園建筑及設備特征概述增城市碧桂園物業(yè)發(fā)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構，內部設備主要包括一般性辦公電氣設備、供配電設備以及通訊、監(jiān)控、消防、電腦網絡等信息系統。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·豪園的建筑結構類型以及生產活動特性分析，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.電氣設備損壞當建筑物上的接閃器接閃，雷電流沿引下線向下瀉放時，附近過于靠近的各類電氣特別是弱電系統設備由于電磁感應或反擊而損壞。在存在天饋線路的系統中，當接閃器接閃時，一般會有約10的雷電流流過天饋線,從而導致相應設備過流（壓）損壞。在附近區(qū)域有雷電閃擊時，由于電磁感應或高電位引入等原因導致電氣設備過流（壓），從而產生設備的損壞。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致產生雷電反擊或觸電。人員處于建筑物附近地面，由于跨步電壓的存在而導致人員傷亡。雷電導致火災、爆炸以及機械和化學效應導致人員傷亡。4.火災由于金屬部件、各類管道未接地或者未等電位處理，以及導線接頭、開關接觸不良好等原因，造成雷電閃擊情況下高電勢差的產生，進而產生電火花或者局部高溫等現象，最終導致火災。第二章 數據采集與分析一、雷暴日數據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ETREX Vista C GPS定位儀測量其位置為：東經113°4907，北緯23°1307。圖2.11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.增城市雷暴日數據據增城市市氣象臺（站）及廣州市氣候與農業(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（1969年），初雷一般始于三月中、下旬；最晚終雷是12月12日（1994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月份雷暴日數最多，最多時當月雷暴日可高達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)測網雷電活動規(guī)律數據增城市碧桂園物業(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數，是表征雷云隊地放電的頻繁程度的量，是估算建筑物年預計雷擊次數的重要參數。用Ng表示，單位為：個/km2·a。圖2.1-3 2003年5公里范圍雷電密度等級圖圖2.1-4 2004年5公里范圍雷電密度等級圖圖2.1-5 2005年5公里范圍雷電密度等級圖圖2.1-6 2006年5公里范圍雷電密度等級圖分析圖2.1-3到2.1-6，得出在5公里范圍內（網格面積為1km2），平均地閃密度為21.41個/km2·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)域雷電流強度分析根據廣東省雷電監(jiān)測網地閃數據進行統計分析，計算增城市園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園5公里范圍內的雷電流強度分布數據，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年各月雷暴日LLS系統分析結果圖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系統分析結果圖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系統分析結果圖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系統分析結果圖2.1-10 2006年雷電流幅值直方圖分析數據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。項目雷電流累積概率/KA151020增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園94.8159.7648.1537.08表2.1-6雷電地閃累積概率表二、土壤電阻率1.數據采集本報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·豪園內現場采集的數據（表2.2-1）。采集當日天氣晴朗，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”接地電阻綜合測試儀，取測試接地極間距5米位置 東經113°4904.4北緯23°1315.3 東經113°4904.3北緯23°1308.2地極間距5米5米測量值175.84135.02175.84135.02175.84135.02175.84135.02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·豪園土壤電阻率測量表2.數據轉換根據原理公式：=2·a·R計算土壤電阻率。其中：R：接地極的接地電阻值（讀數為）；a：測量時儀表接地極間距，單位：m。所用儀表好天氣K-201613接地電阻綜合測試儀進行自動轉換，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，原土為農業(yè)用地土壤。測量前3天雨量較大，土壤潮濕，測量值取較大的一組值175.84·m，季節(jié)系數取=1.52：有：=（1.52）×175.84263.76351.68（·m）。即增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園土壤電阻率約為263.76351.68（·m）。第三章 雷擊風險評估一、雷擊損害風險估算方法：1.術語與定義本報告采用以下定義：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入建筑物的各種設施上的雷電閃擊。直接雷電閃擊次數（Nd）：建筑物每年預計遭直接雷電閃擊的次數。間接雷電閃擊次數（Ni）：每年預計的間接雷電閃擊次數。建筑物雷電閃擊次數（N）：直接雷電閃擊及間接雷電閃擊的年預計平均次數。損害概率（P）：導致建筑物損害的雷電閃擊的概率。損害次數（NP）：導致建筑物損害的年平均雷電閃擊次數，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。損害風險（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直接雷擊的各種效應的整套系統。它是由外部防雷裝置及內部防雷裝置組成。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與建筑物遭受到的直接雷電閃擊次數之比值。浪涌保護器（SPD）：用于抑制線路的傳導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.評估計算方法建筑物的損害風險可用下列公式進行評估：Rd=(1-e-NPt)其中 N 建筑物的年預計雷電閃擊平均次數； P 建筑物損害概率； 建筑物或其存放物可能損失數量的量度； 乘積F=NP是建筑物損害的年預計平均次數（損害次數）。如果取觀察時間為一年（t=1），當NP<<1時，上述公式可以簡化為： Rd=NP 如果采用了防雷裝置（作為限制損害的一種措施），損害風險將依防雷裝置的效率而減小。2.1雷電閃擊次數直接雷電閃擊次數：建筑物遭受直接雷電閃擊的年平均次數Nd，可以用大地年閃擊密度Ng與建筑物有效截收面積Ae的乘積來確定：NdNgAe建筑物有效截收面積定義為與建筑物有相同的年直接雷電閃擊次數的大地面積。建筑物有效截收面積是建筑物尺寸的函數，并取決于地形及周圍物體。對于普通建筑，當建筑物高度H100m時，Ae =LW+2(L+ W)+H(200-H)×10-6 (km2)對于孤立的建筑物，等效截收面積Ae是由通過建筑物頂部并與建筑物相接觸的一條斜率為1：3的直線，圍繞建筑物旋轉，該直線與地面的交點構成的邊界線（b1）所包圍的面積。（平坦地帶見圖3.1-1，非平坦地帶見圖3.12的A及B）。Ae=ab+6h(a+b)+9h2×10-6 (km2)圖3.1-1 平坦地帶，建筑物的有效截收面積Ae在復雜地形情況下（見圖3.1-2的C及D），考慮到邊界線的某些特征段，將它們用直線或者圓弧來替代，就可簡化作圖。 圖3.1-2 非平坦地帶，建筑物的有效截收面積AeAe=ab+6ho(a+b)+9ho2 ×10-6 (km2)如果建筑物與某周圍的其它物體間的距離小于3（h+hs）,則周圍物體對建筑物的有效截收面積有顯著的影響。式中：h考慮中的建筑物的高度； hs周圍物體的高度。在此情況下，建筑物及周圍物體的有效截收面積互相重迭，因此，建筑物的有效截收面積減少了。建筑物的有效截收面積的邊界線延伸至與周圍物體距離為XS的地方：XS=d+3(hs-h)/2式中：d建筑物與周圍物體的水平距離（見圖3.1-3）。 圖3.1-3 附近有其它建筑物時，建筑物的有效截收面積Ae間接雷電閃擊次數：間接雷電閃擊次數包括建筑物附近的雷電閃擊次數以及作用于入戶設施上的雷電閃擊次數。Ni= Nn+Nk鄰近雷電閃擊次數雷擊建筑物附近大地的年平均雷擊次數Nn，可以由建筑物所處地區(qū)年平均雷擊密度Ng與建筑物有效截收面積Ag的乘積確定： Nn= Ng Ag周圍大地的截收面積Ag是環(huán)繞建筑物的一塊面積，當雷擊該面積大地時能引起大地電位的局部增加，由此增加的電位可能影響建筑物或影響入戶的設施。周圍大地的截收面積延伸至與建筑物距離為ds的邊界線上，數值上等于土壤電阻率（·m），最大數值為500米。Ag=LW+2(L)+2(W)+2-Ae·10-6(km2)。注：當要考慮與雷電流的直接磁耦合時，就需考慮更遠的面積Am，即ds=500米時的截收面積。作用于一個入戶設施上的雷電閃擊次數作用于一個入戶設施上的雷電閃擊年平均次數Nk，可由建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度Ng和該建筑物入戶設施的影響面積Ak來確定：Nk =NgAkAk是入戶設施的截收面積，包括入戶設施（電源線、通訊線或信號線）的截收面積Ask與通過設施而與所考慮建筑相連的相鄰建筑的有效截收面積Aak之和，即：Ak=Ask+Aak。Ask主要是電源線Ask1和信號線Ask2，即Ask=Ask1+Ask2。假設入戶設施無金屬線時，取Aak=0。則:Ak=(Ask1+Ask2)+Aak=Ask1+Ask2。線路類型有效截收面積Ak低壓架空電源電纜高壓架空電源電纜（至現場變電所）低壓埋地電源電纜高壓埋地電源電纜（至現場變電所）架空信號線埋地信號線無金屬鎧裝或帶金屬芯線的光纖電纜注：1、L是線路從所考慮建筑物至網絡的第一個分支點或相鄰建筑物的長度，單位為m，最大值為1000m，當L未知時，應采用L=1000m。2、ds表示埋地引入線纜計算截收面積時的等效寬度，單位為m，其數值等于土壤電阻率，最大值取500。表3.1-1 入戶設施的截收面積電源從配電房到各樓一般須采用地下的電纜供電。或使用金屬槽管布線到各附屬設施，解決電源線受雷擊電磁脈沖侵入而影響信號線（電話線、網絡線、視頻線等）；同樣信號線也須采用金屬槽管布線，特別注意電源線，信號線、視頻線等布線間的距離應滿足表6-1的要求，以防止導線之間相互受雷擊電磁脈沖干擾。2.2損害概率雷擊建筑物或其周圍物體可能引起損害，這取決于若干因素，這些因素是建筑物本身、其內部裝置以及防雷設計者所選用的防雷措施的函數。概率值P用于裝置及建筑物的各種固有因素，而系數K（減小概率值的系數）用于防雷設計者可能采用的各種防雷措施。2.2.1損害類型及損害成因對于增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園，以下類型的損害應該加以考慮：人身傷亡；經濟損失。由于各種不同成因，一座建筑物可能出現一種或一種以上類型的損害。應考慮以下類型的損害成因：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、機械效應及化學效應；S3 直接雷電閃擊下設備上的過電壓；S4 間接雷電閃擊下設備上的過電壓；S5 間接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機械效應及化學效應。2.2.2跨步電壓及接觸電壓引致的損害概率考慮由于直接雷電閃擊在建筑物外部的接觸電壓及跨步電壓導致的損害概率，其它情況（在建筑物內部的，鄰近雷擊引起的，作用于入戶設施上的雷電閃擊引起的）的跨步電壓及接觸電壓引起的損害概率可忽略。直接雷擊建筑物下，由跨步電壓及接觸電壓導致的損害概率由下式給出：Ph=KhPh式中：Ph直接雷擊于無防護措施的建筑物時，由跨步電壓及接觸電壓導致的損害概率。Kh 與為減輕雷電后果而提供給建筑物的防護措施相關的縮減系數。概率Ph及縮減系數Kh的數值在表3.1-2中給出。注：1、如果人們通常不在建筑物外出現,應取Ph=0。2、如果在危險區(qū)有多于一種的地面，應取最高Ph值。3、如采用一種以上的防護措施，總的縮減系數為相關的各個縮減系數之乘積。建筑物外部地面類型Rc1)KPh防護措施Kh腐殖土混凝土110-2無LPS1大理石1-1010-3有LPS1-E2）砂礫10-10010-4有LPS且引下線用3mm厚聚氯乙烯管隔離0.5（1-E）瀝青10010-51） 這些數值是在施以500N的壓力、面積為400平方厘米（原文如此一譯者注）的電極與遠處點之間測量得出的。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致的損害概率Ph值以及與防護措施相關的Kh值2.2.3著火、爆炸、機械效應及化學效應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。所涉及的各個分損害概率是：Pt引發(fā)著火或爆炸的危險火花放電的概率；P1金屬裝置上危險火花放電的概率；P2建筑物內部電氣裝置上危險火花放電的概率；P3入戶設施上危險火花放電的概率；P4入戶的外部導電部件（ECP）上危險火花放電的概率；分概率P1 、P2及P4只與直接雷電閃擊有關；分概率P3與直接雷電閃擊有關也與間接雷電閃擊有關。在直接雷電閃擊情況下，著火、爆炸、機械效應及化學效應引致的損害概率為：Pfd=1-(1-PtP1)(1-PtP2)(1-PtP3)(1-PtP4)=Pt(P1+P2+P3+P4)在間接雷電閃擊情況下，著火、爆炸、機械效應及化學效應引致的損害概率為：Pfi= Pt P3分概率Pt為： Pt= Kt PtPt的數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措施相關的縮減系數Kt的值也在表3.1-3中給出。建筑物材料特性或其存放物的特性或建筑物材料特性以及存放物特性Pt防護措施Kt易 爆1小型消防設備0.9易 燃101建筑設施1）0.7普 通103自動化裝置2）0.6非易燃105應急消防隊0.51)防火墻、防火門、防火地板、安全疏散路線。2)火警探測系統、消防系統。表3.1-3 與引起著火、爆炸等的直接雷電閃擊相關的 損害概率Pt，值及與防護措施相關的Kt的值注：1.如果采用一個以上的防護措施，總的縮減系數為各相關縮減系數之乘積。2.對爆炸性環(huán)境，Kt=1。分概率及由下式給出：P1= K1 P1P2= K2 P2概率P1= P2，其值取決于建筑物的建筑特性 ，由表3.1-4給出。建筑性質P1= P2磚、木1鋼框架或鋼筋混凝土0.5金屬立面0.05表3.1-4 建筑物內部電氣設施和金屬設施上危險火花放電的概率值與用以減小建筑物內部電氣設施和金屬設施上的危險火花放電概率的防護措施相關的縮減系數K1及K2的數值在表3.15中給出。防護措施K1及K2無LPS1屏蔽電纜（S1mm2）10-1屏蔽電纜（1S10mm210-2屏蔽電纜（S10mm2）10-3有LPS1-ES：屏蔽層截面積，兩端接地。E：LPS的效率。表3.1-5 與用以減小概率P1及 P2的防護措施相關的縮減系數K1及K2的數值注：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.對靈敏設備,應作更詳細的P2及K2值的估算。4.如果采用了不同種類的防護措施，總的縮減系數為各相關縮減系數之乘積。分概率P3及 P4由下列式給出：P3= K3 P3P4= K4 P4此處，P3= P4=1。與用以減小入戶設施上危險火花放電概率的防護措施相關的縮減系數K3及K4的數值在表3.1-6中給出。防護措施K3防護措施K4隔離變壓器10-1設施入口處安裝SPD10-3設施入戶處安裝SPD10-2接地的大截面屏蔽層（S10mm2）10-3與建筑物的接地系統等電位連接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P4的防護措施相關的K3及K4值注：1.如果在各種不同的入戶設施上采用了不同的防護措施，應取最大的K3值。2.如果在同一個入戶設施上采用不同的防護措施，總的縮減系數是各相關縮減系數之乘積。3.對靈敏設備，應作更詳細的K3值的估算。2.2.4過電壓引致的損害概率損害可能由對建筑物的直接閃擊（成因S3）或者間接閃擊（成因S4）引起。損害概率包括P2及P3兩個分概率。此兩個分概率陡與直接雷電閃擊有關，只有P3分概率與間接雷電閃擊有關。直接閃擊下由設備上的過電壓導致的損害概率為：Pod1（1P2）（1P3）P2P3 （如果P2P3<<1）間接閃擊下由設備上的過電壓導致的損害概率為：PoiP32.3可能損失的平均數可能損失平均數（表現為雷電導致建筑物受損的后果）取決于下列因素：在危險地區(qū)的人員數量及他們停留的時間長短；對公眾服務的類型及其重要性；所涉物品的價值。根據損害類型，值可用下列近似公式計算：損害類型1：人身傷亡。 1（1- ）n （一個人出現于危險地帶的概率）式中：n危險地帶的人數； t這些人員每年出現于危險地帶的時間，單位：小時。損害類型2：經濟損失。 （對每一損害，預期損失的相對數量）式中：Cm對每一損害，各種設備預期損失的平均值； Cv所有設備的總值。損害類型Ra110-5年傷亡數210-3年服務損失表3.1-7 可接受損害風險值的典型數值二、年預計雷擊次數計算對于增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園雷擊風險評估，應該考慮以下的損失類型：人身傷亡；經濟損失。產生這些危險的來源有：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、機械效應及化學效應；S3 直接雷電閃擊下設備上的過電壓；S4 間接雷電閃擊下設備上的過電壓；S5 間接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機械效應及化學效應。1.年預計雷電閃擊次數1.1直接雷電閃擊次數碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園年預計直接雷電閃擊次數為：NdNg·Ae=21.41×1.01×10-12.16（次/年）其中：Ng為根據廣東省雷電監(jiān)測網測得碧桂園物業(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/km2·a；Ae為等效截收面積（見圖3.2-1藍色陰影區(qū)域），其值約為1.01×10-1km2。圖3.2-1 小區(qū)雷擊等效面積圖1.2間接雷電閃擊次數間接雷電閃擊次數包括廠區(qū)周圍82m附近的雷電閃擊次數以及作用于入戶設施上的雷電閃擊次數。鄰近雷電閃擊次數增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園所處地區(qū)年預計鄰近雷電閃擊次數為：NnNg·Ag=21.41×9.56×10-1=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9.56×10-2km2，實測增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園平均土壤電阻率為330440·m，計算周圍大地的截收面積時取值為440·m。入戶設施雷電閃擊次數作用于電源和信號線的雷電閃擊次數為：NkNgAk= Ng（Ask Aak）=21.41×9.24×10-119.78（次/年）。其中：Ak為入戶設施的影響面積；Ask為入戶設施（電源線、通訊線或信號線）的等效截收面積；Aak為通過設施與所考慮建筑物相連的相鄰建筑物的有效截收面積。Ak值約為9.24×10-1km2。注：電源和信號電纜采用電纜溝或直埋敷設，因此，入戶設施僅考慮一種電纜的雷擊次數。則間接雷電閃擊次數為：Ni=Nn+Nk=20.47+19.7840.25（次/年）1.3年預計雷電閃擊次數NNd+Nk=2.16+40.2542.41（次/年）2.風險估算初步估算中所涉及的各種傷害、損害的概率參數選用IEC61662推薦使用的參考值，相關計算在以下前提條件下進行：建筑物防火措施為小型防火措施、建筑設施及自動化裝置。系統間布線部分采用了非屏蔽線纜。所有入戶設施在入口處均安裝了SPD。所有入戶外部導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存在發(fā)生著火的、爆炸、機械效應及化學效應的可能。建筑物防雷措施按照第二類防雷建筑物設計。根據GB50057-94建筑物防雷設計規(guī)范，取二類滾球半徑R45米，對應的雷電流大小約為10.14KA，對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范圍內的雷電流幅值概率分布曲線，防雷裝置的截收效率約為E87。年預計雷擊次數取為N42.41次/年，觀察時間為一年。2.1雷擊導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）×10-21.3×10-3著火、爆炸、機械效應及化學效應引致的損害概率：在直接雷電閃擊情況下，著火、爆炸、機械效應及化學效應引致的損害概率為：PfdPt（P1P2P3P4）3.83×10-5其中：PtKtPt0.9×0.7×0.6×10-33.78×10-4 P1K1P10.5×（1-E）×10-26.5×10-4P2K2P20.5×（1-E）×10-36.5×10-4P3K3P310-1P4K4P40在間接雷電閃擊情況下，著火、爆炸、機械效應及化學效應引致的損害概率為：PfiPtP33.78×10-5其中：PtKtPt0.9×0.7×0.6×10-33.78×10-4P3K3P310-1過電壓引致的損害概率：直接雷電閃擊情況下，由設備上的過電壓導致的損害概率為:Pod=1-(1-P2)(1-P3)P2P31.01×10-1 （P2P3<<1）其中：P2K2P20.5×（1-E）×10-36.5×10-4P3K3P310-1間接雷電閃擊情況下，由設備上的過電壓導致的損害概率為:PoiP310-12.2損失1雷擊人身傷亡風險此類損失應考慮的損害因子為：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、機械效應及化學效應；S5間接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機械效應及化學效應。根據增城市碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園規(guī)模，投入使用后預計小區(qū)內常駐人員約為2668人，假定人員在可能造成各種類型損害的區(qū)域的時間分布如表3.2-1所示。損害類型每人逗留時間（小時/人/天）每人年合計逗留時間（小時）S121）730S282）2920S563）2191表3.2.1人員在可能造成各種類型損害的區(qū)域的逗留時間注：1）計算人數為2668人，區(qū)域為小區(qū)內部露天區(qū)域。2）計算人數為2668人，區(qū)域為整個小區(qū)，考慮工作時間為8小時/天。3）計算人數為2668人，區(qū)域為小區(qū)建筑物內。由于S1型損害造成人員傷亡的風險由于雷擊引起S1型損害的次數為：F1=(1-e-NdPh)=2.81×10-3由于引起S1型損害造成人員傷亡的相對損失為： 11（1- ）n9.99×10-1此型造損害成人員傷亡的風險為：R1F1×12.81×10-3由于S2型損害造成人員傷亡的風險由于雷擊引起S2型損害的次數為：F2=(1-e-NdPfd)=8.28×10-5由于引起S2型損害造成人員傷亡的相對損失為： 21（1- ）n1此型造損害成人員傷亡的風險為：R2F2×28.28×10-5由于S5型損害造成人員傷亡的風險由于雷擊引起S5型損害的次數為：F5=(1-e-NiPfi)=1.52×10-3由于引起S5型損害造成人員傷亡的相對損失為： 51（1- ）n1此型損害造成人員傷亡的風險為：R5F5×51.52×10-3因雷擊造成人員傷亡的總風險為RR1R2R54.41×10-3對于傷亡風險，一般可接收的典型數值為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險遠遠超過該值，建議采取防護措施，降低雷擊人員傷亡風險。為降低人員傷亡風險，應降低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，可采取以下措施：對于明敷引下線，將引下線套PVC管、引下線入地處作增大土壤電阻率的處理，例如在入地處設置1米×1米×0.5米的瀝青池；對于利用結構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)地面鋪設沙礫等高電阻率材料，附近區(qū)域隔離并在明顯位置設置危險警示牌。采取這些措施后，可考慮Ph降低到6.5×10-6。為了減少因直接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機械效應及化學效應造成的人員傷亡概率Pfd，可采取以下措施：廠內電纜盡量敷設在金屬管道中，金屬管道可靠接地并與建筑物地網共地；進入建筑的各種管道做好等電位連接，并可靠接地；各種金屬管線或管線的屏蔽層在入戶處及各個防雷區(qū)的交界處作等電位處理；對人員進行消防、急救培訓；公共建筑區(qū)存在?；穲鏊捎梅辣O備及SPD。采取這些措施后，可考慮Pfd降低到8.69×10-7。為了減少因間接雷電閃擊引起的著火、爆炸、機械效應及化學效應造成的人員傷亡概率Pfi，可采取以下措施：公共建筑內設備與建筑物的接地系統等電位連接；重要、危險區(qū)域增加SPD防護級數；易燃、易爆物品盡量遠離電氣設備、金屬物體。采取這些措施后，可考慮Pfi降低到3.78×10-7。增加并完善上述措施后，相應參數改變如下：PhKhPh6.5×10-6PfdPt（P1P2P3P4）8.69×10-7PfiPtP33.78×10-7雷擊造成的人員傷亡風險有望降低到R3.11×10-52.3損失2經濟損失風險對于雷擊造成的經濟損失，主要考慮成因為S2、S3、S4、S5。其中：S2、S5主要考慮的是雷電引起的火災、爆炸效應；S3、S4主要考慮的是設備上的過電壓導致的部分設備的損毀。在本評估中，假定火災和爆炸造成全部設備90的損失。過電壓可能只對部分區(qū)域設備造成損失，各區(qū)域（建筑）設備因雷電過電壓而發(fā)生損壞的概率是相同的，但也是相互獨立的（假設各建筑入口安裝有SPD），假設過電壓導致設備損壞的修復費用為設備價格的20。由于S2型損害造成的經濟損失風險由于雷擊引起S2型損害的次數為：F2=(1-e-NdPfd)=8.28×10-5由于引起S2型損害造成經濟損失的相對損失為： 20.9此型損害造成經濟損失的風險為：R2F2×27.45×10-5由于S5型損害造成的經濟損失風險由于雷擊引起S5型損害的次數為：F5=(1-e-NiPfi)=1.52×10-3由于引起S5型損害造成經濟損失的相對損失為： 50.9此型損害造成經濟損失的風險為：R5F5×51.37×10-3由于S3型損害造成的經濟損失風險由于雷擊引起S3型損害的次數為：F3=(1-e-NdPod)=1.96×10-1由于引起S3型損害造成經濟損失的相對損失為： 30.2此型損害造成經濟損失的風險為：R3F3×33.91×10-2由于S4型損害造成的經濟損失風險由于雷擊引起S4型損害的次數為：F4=(1-e-NiPfi)=9.82×10-1由于引起S4型損害造成經濟損失的相對損失為： 40.2此型損害造成經濟損失的風險為：R4F4×41.96×10-1雷擊造成的經濟損失總風險RR2+R3+R4+R52.37×10-1我們期望能夠盡量降低經濟風險，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，雷擊導致的經濟損失風險有望降低到8.62×10-3，其中各類型損害造成的經濟損失風險改變如下：R21.69×10-6R37.12×10-4R47.89×10-3R51.37×10-5第四章 防雷設計指導意見一、建筑物防雷設計指定意見（一）設計導則1.主要參考依據國家規(guī)范GB50057-94建筑物防雷設計規(guī)范（2000年版）GB/T 19271.1-2003/IEC61312-1：1995雷電電磁脈沖的防護GB50343-2004建筑物電子信息系統防雷技術規(guī)范國際規(guī)范IEC 61024 建筑物防雷IEC 61312 雷電電磁脈沖的防護IEC 62305 Protection against lightning2.防雷設計相關參數確定Ng地閃密度，本報告采用廣東省雷電監(jiān)測網實際測得4年（20032006）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/km2·a。Ae建筑物雷擊等效截收面積，本報告采用國家規(guī)范GB50057-94建筑物防雷設計規(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：Ae1.01×10-1km2N建筑物年預計雷擊次數，取前述估算結果：NNg·Ae2.16次/ai0最大雷擊電流強度，碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園5km半徑范圍內雷電流強度不大于94.81KA的地閃對應的概率為99，因此取i094.81KA作為估算各級SPD標稱放電電流的依據。3.適用范圍本報告參數值是根據碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園的區(qū)域性、使用性、結構性等評估出來的，具有很強的針對性，因此本指導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）項目的防雷設計。（二）防雷類別和信息系統防護等級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，參照建筑物防雷設計規(guī)范（GB50057-94）（2000年版），按二類防雷建筑物進行防雷設計，但考慮其所處區(qū)域的實際雷電環(huán)境應提高要求。2.信息系統雷電防護等級參照建筑物電子信息系統防雷技術規(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)的信息系統雷電防護等級：可接受的最大年平均雷擊次數Nc的計算：Nc5.8×101.5/C其中：C各類因子，C=C1+C2+C3+C4+C5+C6C1信息系統所在建筑物的結構因子。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構為鋼筋混凝土材料，C1取1.0。C2信息系統重要程度因子。假設集成化程度較高的低電壓微電流設備將會安裝，取3.0。C3電子信息系統設備耐沖擊類型和抗沖擊過電壓能力因子。參考周邊區(qū)域類似系統的一般情況，取值3.0。C4電子信息系統設備所在雷電防護區(qū)（LPZ）因子。預計設備在LPZ1安裝，取值1.0。C5電子信息系統發(fā)生雷擊事故的后果因子?？紤]小區(qū)電子設備的信息化程度，取值1.0。C6區(qū)域雷暴等級因子。增城市平均雷暴日為89.6日，超過60日，取值1.4。則C=C1+C2+C3+C4+C5+C61.0+3.0+3.0+1.0+1.0+1.410.4Nc5.8×101.5/C0.017636防雷電裝置攔截效率E的計算：E1（Nc /N）1（0.017636/2.16）0.9918>0.98因此，碧桂園物業(yè)發(fā)展有限公司碧桂園·豪園信息系統雷電防護等級為A級。（三）防雷設計指導意見1.廠區(qū)建筑物直擊雷防護設計接地裝置的設計根據目前推薦的基礎方案，建議利用樁、基礎結構梁內主筋構成接地裝置：利用建筑樁對角4條主筋作為垂直接地體。利用建筑基礎結構外圈梁外側兩條面筋分別構成環(huán)形接地體。同時利用基礎內連梁面筋構成不大于10m×10m或8m×12m的接地網格。交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地、防雷接地應共用接地裝置，接地電阻應取各系統要求的最低電阻值。在利用建筑基礎結構作為接地體未能滿足所有系統的接地電阻值要求時，可增建人工接地體，但人工接地體應繞建筑形成環(huán)形接地體。如需采取降低土壤電阻率的措施，這些措施的實施不應在地表。此外，為了有效降低跨步電壓，應提高人員出入口周圍3m以內地面的絕緣等級，例如深埋接地體、敷設沙礫、陶瓷或大理石等絕緣地面。區(qū)域內如果存在某系統接地裝置有特殊要求必須建立獨立地網的，其接地裝置與其它接地裝置水平距離應滿足建筑物防雷設計規(guī)范（GB50057-94）的要求。引下線的設計利用建筑外圈柱內不少于2根的對稱主筋作為引下線，引下線間距不大于18m。為防止因觸電壓導致人身傷亡，建議增加警示牌，提醒人員在雷暴天氣盡量不要靠近作為防雷引下線的外立柱以及外露的金屬構件。各建筑應在外墻設置接地系統測試端子，測試端子應設置在室外距地坪面0.5-1.5米處，每棟建筑物接地電阻測試端子應不少于四處，并有可靠的防腐防損措施和明顯的接地標志，用以定期對接地系統及防雷裝置進行檢測。接閃器的設計小區(qū)建筑物屋面材料均為非金屬。采用避雷帶、避雷短針及避雷網相結合的接閃器設計。避雷帶沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位明敷，避雷網帶組成不大于10m×10m或12m×8m的網格。不同高度的避雷帶應閉合。如考慮不影響外觀效果可部分使用暗敷避雷帶連接非閉合段使之閉合。突出屋面的金屬物體，應與屋面防雷裝置可靠連接。露天安裝的大型設備的金屬外殼及基座應就近與防雷接地裝置可靠連接，連接點不少于2處。突出屋面的非金屬物體，當其不在接閃器的有效保護范圍內時，應安裝防雷接閃裝置（避雷針或避雷帶或混合接閃器）加以保護。2.等電位連接及接地的設計小區(qū)各建筑采用總等電位連接措施和局部等電位連接措施。在LPZ0A（直擊雷非防護區(qū)）或LPZ0B（直擊雷防護區(qū)）與LPZ1（第一防護區(qū)）交界處設置總等電位接地端子板，各樓層設置樓層等電位接地端子板；將各局部等電位連接端子板、配電系統PE線、各類金屬管道等金屬部件連接到總等電位接地端子板上。電子信息系統設備機房設置局部等電位連接端子板，將賠墊系統PE線、各類線纜金屬屏蔽層、金屬線槽（管）、設備金屬機殼、金屬管道等連接導局部等電位連接端子板上，通過接地干線引至樓層等電位接地端子板與樓層主鋼筋接地端子連接。利用建筑作為引下線的結構鋼筋構成各類電氣及電子信息系統等電位連接接地系統，該接地系統直接與接地裝置和各樓層等電位接地端子板可靠連接，并在強電井、弱電井內每層預留電氣接地端子，供電井（配線間）內設備、金屬線槽（管）、屏蔽電纜金屬屏蔽層、光纖（纜）加強芯、光纖（纜）屏蔽層、光端設備金屬外殼進行等電位連接和接地。各接地端子板應設置在便于安裝和檢查的位置，不得設置在潮濕或有腐蝕性氣體及易受機械損傷的地方。等電位接地端子板的連接點應滿足機械強度和電氣連續(xù)性要求。預留接地端子設置宜滿足如下要求：金屬管線預留接地端子應根據進出管道的具體安裝位置預留管線接地端子。強電井、弱電井預留接地端