气象站雷击灾害风险评估PDF

泰山气象站雷击风险评估雷击风险评估报告书（）雷评字第200810001号项目名称：泰山气象站编制机构： XXXXXX防雷中心泰山气象站雷击风险评估项目名称：泰山气象站雷击风险评估报告编号：200810001项目负责人：XXX报告编制：XXXXXXXXX审核：XXX签发：XXX评估单位：XXXXXXXXX防雷中心评估时间：2008年10月8日-10月18日泰山气象站雷击风险评估目录1.概述……………………………………………………………………………4 2.雷击风险评估…………………………………………………………………4 2.1雷电闪击次数…………………………………………………………………4 2.2 建筑物风险组成的评估……………………………………………………7 2.3 观测场雷击风险计算……………………………………………………11 2.4 计算结果分析………………………………………………………………12 3.评估结论及建议……………………………………………………………12 3.1雷击风险评估结论…………………………………………………………12 3.2建议……………………………………………………………………………12泰山气象站雷击风险评估泰山气象站雷击灾害风险评估 1、概述泰山气象站由综合业务楼和观测场组成，综合业务楼为半地下式建筑，依山修筑。综合业务楼由值班室及职工宿舍组成，值班室长 8m，高 14m，宽 6m；职工宿舍长 24m，高 10m，宽 6m。综合业务楼按二类防雷建筑设防，在不同标高的女儿墙、屋脊、挑檐上安装避雷带，利用建筑柱钢筋作引下线，建筑基础做联合接地体，接地电阻为 0.37Ω，附近的土壤为腐土，土壤电阻率为 205.0Ω.m。供电线路由自距离综合业务楼约 500m 远岱顶变电站引出，用铠装电缆埋地引入离综合业务楼 30m 的低压配电室，供电线路上安装三级 SPD；电话线从约 300m处埋地引入，电话线路上安装一级 SPD；电视信号通过卫星接收天线引入；建筑卫生间、机房设施均作等电位连接。观测场为 16m×20m，南面安装 11 根高 4m、间距 2m的避雷针，东面、西面各安装 6 根高 4m、间距 2m 的避雷针，防止翻山侧击雷进入观测场。观测台高 21.2m，距离观测场北面约 6m。观测台地网与 23 根避雷针的地网联成一体，接地电阻为 0.37Ω.观测场内的仪器安装了 SPD，进入值班室的线路均埋地引入。观测场附近土质量为红土壤，土壤电阻率为 47.9Ω.m。 2 雷击风险评估 2.1 雷电闪击次数泰山气象站雷击风险评估 2.1.1 计算雷击建筑物的年度平均次数 Nd 根据气象资料得 Td=42 天，则雷对地闪击的密度 Ng≈0.1Td=4.2 次/(km 2 .a) 计算等效面积 Ad=LW+6H(L+W)+9π·H 2 =6×32+6×14(6+32)+9π×14 2 =0.89×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山顶上，故 Cd=2 Nd=NgAdCd10 -6 =7.48×10 -2次/年 2.1.2 计算雷击建筑物邻近区域的年度平均次数 NM 雷击建筑物附近的截收面积 AM=6×32+2×250(6+32)+ π×250 2 =21.54×10 4（m 2） NM=Ng(AM­AdCd) 10 -6 =0.83 次/年 2.1.3 作用于所有入户设施的雷电闪击次数 NL 2.1.3.1 计算低压埋地电缆的闪击次数 NL1 低压埋地电缆 a 端变电所的高度：Ha1=0m, 低压埋地电缆 b 端变电所的高度：Hb1=10m, Hc1 取 500m，土壤电阻率取ρ=500Ω·m 因此：AL1=[ Lc1­3（Ha1+Hb1）]0.8 √ρ =0.84×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山顶上，故 Cd1=2泰山气象站雷击风险评估由于该线路有变压器相连，故 Ct1=0.2 NL1=NgAL1Cd1Ct110 -6 =0.014 次/年 2.1.3.2 计算电话线的闪击次数 NL2 电线线缆 a 端建筑物的高度：Ha2=0m, 电线线缆 b 端建筑物的高度：Hb2=10m, Lc2 取 300m，土壤电阻率取ρ=500Ω·m 因此：AL2=[ Lc2­3（Ha2+Hb2）]0.8 √ρ =0.84×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山项上，故 Cd2=2 由于该线路无变压器相连，故 Ct2=1 NL2=NgAL2Cd2Ct210­6=0.040 次/年 2.1.3.3 计算机网络线的闪击闪数 NL3 电线线缆 a 端建筑物的高度：Ha3=0m, 电线线缆 b 端建筑物的高度：Hb3=10m, Lc3 取 1000m，土壤电阻率取ρ=500Ω·m 因此：AL3=[Lc3­3（Ha3+Hb3）]0.8 √ρ =1.74×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山项上，故 Cd3=2 由于该线路无变压器相连，故 Ct3=1 NL3=NgAL3Cd3Ct310 -6 =0.146 次/年则作用于所有入户设施的雷电闪击次数： NL=NL1+NL2+NL3=0.20 次/年泰山气象站雷击风险评估 2.1.4 计算雷击线路邻近区域的年度平均次数 N1 2.1.4.1 计算低压埋地电缆邻近区域的年度平均次数 NI1 LC1 为 500m，土壤电阻率取ρ=500Ω·m 因此：A I1=Lc150√ρ=55.90×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山项上，故 Ce1=1 由于该线路无变压器相连，故 Ct1=0.2 N I1=NgA I1CelCtl10 -6 =0.47 次/年 2.1.4.2 计算电话线邻近区域的年度平均次数 N I2 LC2 为 300m，土壤电阻率取ρ=500Ω·m 因此：A I2=Lc250√ρ=33.54×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山项上，故 Ce2=1 由于该线路无变压器相连，故 Ct2=1 N I2=NgA I2Ce2Ct210 -6 =1.41 次/年 2.1.4.3 计算机网络线邻近区域的年度平均次数 N I3 LC3 为 1000m，土壤电阻率取ρ=500Ω·m 因此：A I3=Lc350√ρ =111.80×10 4（m 2）由于综合业务楼位于山项上，故 Ce3=1 由于该线路无变压器相连，故 Ct3=1 N I3=NgA I3Ce3Ct310 -6 =4.70 次/年则作用于所有入户设施邻近区域的年度平均次数： N I =N I1+N I2+N I3=6.58 次/年 2.2 建筑物风险组成的评估泰山气象站雷击风险评估 2.2.1 雷击建筑物导致的风险雷击建筑物导致的风险数值是风险组成 RA、RB、RC 的总和。 RD=RA+RB+RC 其中：RA=NDPALA =7.48×10 -2×10 -2×2.7×10 -4 =0.20×10 -6由于具有有效的土壤等电位性能，所以 PA 取 10 -2； LA=n/nt×t/8760 =1/10×24/8760 =2.7×10 -4 RB=NDPBLB =7.48×10 -2×0.02×1.0×10 -4 =0.15×10 -6由于建筑物受 LPS 保护，则取 PB 取 0.02； LB=rhrfLf =5×10 -1×2×10 -2×10 -4 =1.0×10 -5 RC =NDPCLC =7.48×10 -2×0.03×10 -5 =0.22×10 -7其中：PC=PSPD=0.03 LC=LO=10 -4泰山气象站雷击风险评估雷击建筑物导致的风险数值是： RD=RA+RB+RC =0.20×10 -6 +0.15×10 -6 +0.22×10 -7 =0.372×10 -6 2.2.2 雷击建筑物邻近区域导致的风险组成的评估 RM=NMPMLM =0.83×0.00144×10 -4 =0.12×10 -6当采用雷电防护措施时，PM 为介入 PSPD 和 PMS 之间的最低值。由于 KMS=KS1KS2KS3KS4 =0.12×0.12×0.1×(1.5/1.5) =0.00144 而 PSPD=0.03,故 PM 取 0.006。 LM=LC=LO=10 -4 2.2.3 雷击入户线路导致的风险组成的评估 RU=(NL+NDa)PULU =(0.20+0)×0.03×10 -9 =0.6×10 -11由于 SPD 用于等电位连接，PU 的值为介于 PSPD 和 PLD 之间的最低值。故 PU=PSPD=0.03 LU=raLt=10 LU=10 -4×10 -5 =10 -9 RV=(NL+NDa)PVLV泰山气象站雷击风险评估 =(0.20+0)×0.03×10 -4 =0.6×10 -7由于 SPD 用于等电位连接，PV 的值为介于 PSPD 和 PLD 之间的最低值。故 PV=PSPD=0.03 LV=rhrfLf=5×10 -1×2×10 -2×10 -2 =1.0×10 -4 Rw=(NL+NDa)PwLw =(0.20+0)×0.03×10 -4 =0.6×10 -6由于 SPD 用于等电位连接，Pw 的值为介于 PSPD 和 PLD 之间的最低值。故 Pw=PSPD=0.03 Lw=Lo=10 -4 2.2.4 雷击入户线路邻近区域导致的风险组成的评估 RZ=(NI+NL)PZLZ =(6.58­0.20)×0.03×10 -4 =0.19×10 -4由于 SPD 用于等电位连接，PZ 的值为介于 PSPD 和 PLI之间的最低值。故 PZ=PSPD=0.03 LZ=Lo=10 -4因此对活体伤害引起的风险： R1=RA+RB+RU+RV =0.20×10 -6 +0.15×10 -6 +0.60×10 -11 +0.60×10 -7泰山气象站雷击风险评估 =0.41×10 -6公众服务损失的风险： R2=RB+RC+RM+RV+RW+RZ =0.15×10 -6 +0.22×10 -7 +0.12×10 -6 +0.60×10 -7 +0.60×10 -6 +0.19×10 -4 =0.20×10 -4文化遗产损失的风险： R3=RB+RV=0.21×10 -6由于人员伤亡可承受的风险 RT=10 -5 ,由于 R1≤RT,则不需进行雷电防护。为公共服务的公共设施的损失可承受的风险 R2=10 -3 ,由于 R2≤ RT，则不需进行雷电防护。文化遗产的损失可承受的风险 RT=10 -3 ,由于 R3≤RT，则不需进行雷电防护。 2.3 观测场雷击风险计算观测场为 16m×20m，南面安装 11 根高 4m、间距 2m的避雷针，东面、西面各安装 6 根高 4m、间距 2m 的避雷针，防止翻山侧击雷进入观测场。观测台高 21.2m，距离观测场北面约 6m。西北方安装一高 22m 的避雷铁塔，以保护观测场。观测台地网、避雷铁塔地网与 23 根避雷针的地网联成一体，接地电阻为 0.37Ω。观测场内的仪器安装了 SPD，进入值班室的线路均埋地引入。观测场附近土质量为红土壤，土壤电阻率为 47.9Ω.m。避雷铁塔在观测场平面上的保护半径为 r01 ro1=√h(2hr­h)= √22(2×45­22)泰山气象站雷击风险评估 =38.68(m) 观测台在观测场平面上的保护半径为 r02 Ro2=√h(2hr­h)= √21.2 (2×45­21.2) =38.13(m) 因此，观测场在避雷铁塔及观测台铁塔的保护范围内，观测场的直击雷防护措施已经满足现场需求。 2.4 计算结果分析从以上的计算可以看出，泰山气象站综合业务楼现有的防雷装置满足人员伤亡导致的风险 R1≤RT 的要求，满足为公众服务的公共设施的损失可承受的风险 R2≤RT 的要求，文化遗产的损失可承受的风险 R3≤RT 的要求。观测场的雷击风险评估主要是为了保证观测场仪器设备免受直击雷和雷电感应的损害。观测场附近的避雷铁塔和观测台铁塔组成的防直击雷装置，基本保证观测场内仪器设备不被雷电直接击中；观测场内的仪器设备均安装了防雷装置，可有效的消除雷电