某國際會議展覽中心雷電風險評估探討與實踐

陳春

摘要：本文通過對某國際會議展覽中心的雷電風險評估的探討與實踐，分析了該中心的雷擊環(huán)境，具體闡述了對該中心雷電風險評估的數(shù)據(jù)收集過程、基本原理和方法，并對電子信息系統(tǒng)的電磁脈沖防護等級和接地電阻提出了相應(yīng)建議。

關(guān)鍵詞：風險評估；雷電參數(shù)；雷擊環(huán)境

近年來貴州省雷電災(zāi)害頻繁，2000年以來造成直接經(jīng)濟損失數(shù)億元。因此，在防雷設(shè)計之前，對新建建筑物進行雷電風險評估，并確定建筑物及內(nèi)部信息系統(tǒng)的雷電防護等級，采取有效的防護措施，可以從源頭上減少雷電災(zāi)害造成的損失。防雷設(shè)計的依據(jù)之一是雷電防護分級，按照建筑物及內(nèi)部信息系統(tǒng)的不同防護等級設(shè)置與其相對應(yīng)的防雷裝置。雷電風險評估是確定雷電防護等級的依據(jù)，其目的是使防雷設(shè)計建立在科學的基礎(chǔ)上，避免盲目性，保證防雷工程安全可靠，技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，因此在現(xiàn)代防雷設(shè)計中是十分必要的。

該國際會議展覽中心（簡稱：會展中心）是貴陽市重點工程，對貴州省、貴陽市的政治生活、經(jīng)濟生活和社會發(fā)展，有著多層面、深層次的重要意義。對于此類重要公共建筑，進行雷電風險評估是必要的。現(xiàn)就該會展中心的雷電風險評估實例做探討，并對電子信息系統(tǒng)的電磁脈沖防護和建筑物的防雷保護提出補充建議和完善措施。

1 國際會議展覽中心環(huán)境概況

該中心規(guī)劃建設(shè)會展中心、會議中心、酒店、商業(yè)區(qū)以及配套設(shè)施等大量建構(gòu)筑物，屬人員密集場所。該中心的智能化程度高，弱電設(shè)備多，因雷擊產(chǎn)生的電壓波動可造成整個信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性或癱瘓，嚴重影響會展中心運行。經(jīng)現(xiàn)場勘測，會展中心土質(zhì)結(jié)構(gòu)為黃土，土壤電阻率為198.4Ω·m，另距項目地3公里處有一水庫，使其遭雷擊的風險加大。因此，為盡可能避免人員傷亡和財產(chǎn)損失，雷電防御工作顯得尤為重要。本文對貴州某會展中心的雷擊環(huán)境進行了分析，它具有一定的代表性。

2 雷電環(huán)境分析

根據(jù)貴州省雷電監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)，會展中心所處行政區(qū)域年平均雷暴日為53天，按照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》的地區(qū)雷暴日等級劃分為高雷區(qū)。6～8月為雷電多發(fā)期，月平均雷暴日數(shù)接近12天，各類機房內(nèi)靈敏設(shè)備安裝、調(diào)試，應(yīng)盡可能這三個月份。年平均雷電小時為133小時，平均每個雷暴日的雷電小時約為3小時。地閃主要活躍在14時～次日凌晨02時，93%的地閃都發(fā)生在這個時段，因此塔吊等大型可接閃的施工機械的安裝和拆卸作業(yè)應(yīng)安排在每日13時以前，雷雨天氣時不應(yīng)進行此類作業(yè)。

地閃密度及其雷電流大小分析：對會展中心所處區(qū)域5km范圍內(nèi)進行統(tǒng)計分析，得出該區(qū)域年均地閃為509次，地閃密度約為：6.48次/km2·a，雷電流強度大小為：平均正閃強度44.7kA；平均負閃強度29.9kA；平均閃電強度30.9kA。這些參數(shù)將為監(jiān)控、計算機網(wǎng)絡(luò)機房的內(nèi)部磁場強度計算和供配電系統(tǒng)浪涌保護器設(shè)計提供科學而詳實的重要依據(jù)。

3 雷電災(zāi)害風險計算

根據(jù)項目區(qū)域內(nèi)的建構(gòu)筑物使用功能和位置分布情況，將項目分為以下五個防雷區(qū)域：國際展覽中心（Z1區(qū)）；國際會議中心（Z2區(qū)）；五星酒店（Z3區(qū)）；觀光綜合樓（Z4）；綜合商業(yè)區(qū)（Z5）分別進行風險計算，本文選取國際展覽中心（Z1區(qū)）作為評估實例。

3.1 針對損害類型為人身傷亡風險R1的計算

人身傷亡風險R1的計算按GB/T21714.2-2008《雷電防護 第2部分：風險管理》的評估方法進行評估計算。

由表1、表2得： R1=4.85E-05，國際展覽中心所能接受的風險RT=1.00E-05，而R1﹥RT，因此確定國際展覽中心需要加強防雷保護。從以上數(shù)據(jù)分析可知，風險分量的主要來源是RB。需將國際展覽中心的雷電防護等級提高為第二類防雷建筑物， PB降低到0.05，建議使用火災(zāi)自動報警裝置，r降低到0.1。同時考慮加強防直擊雷的防護，在防雷跟蹤檢測及防雷竣工驗收時將發(fā)現(xiàn)的問題一一解決，以降低雷擊造成的人員傷亡風險。

3.2 電子信息系統(tǒng)雷擊風險及防護等級

弱電機房雷擊風險及防護等級確定的計算按《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2004）的方法計算。計算結(jié)果見表3：N﹥Nc，應(yīng)加強雷電防護措施；E=1- Nc/N=0.985，所以國際展覽中心電子信息系統(tǒng)雷電防護等級為A級，需采取3-4級電涌保護器（SPD）進行防護，而且還應(yīng)加強對電子設(shè)備進行金屬屏蔽和等電位保護措施。

3.3 遭受雷電時環(huán)路中的最大感應(yīng)電壓及最大短路電流

當國際展覽中心頂層遭受雷擊時，前三（頂）層空間內(nèi)電磁感應(yīng)強度較大，現(xiàn)以第三層為例進行分析。計算依據(jù)GB50057-2010和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999。 第三層信息系統(tǒng)內(nèi)電源線與信號線單獨布線組成環(huán)路，環(huán)路的寬b=15m，環(huán)路的長L =6m，環(huán)路導(dǎo)線半徑r1=1.5mm柱筋與樓板鋼筋焊接組成格柵形屏蔽網(wǎng)格，網(wǎng)格寬=5m，網(wǎng)格鋼筋半徑r2=1×10-3m；國際展覽中心屬于第二類防雷建筑物，首次雷電閃擊最大雷電流i0=250KA（會展中心所處區(qū)域5公里半徑最大雷電流），雷電流的波頭時間T1 =10×10-6s；真空的磁導(dǎo)系數(shù)u0= 4л×10-7；形狀系數(shù)KH=0.01。

4 結(jié)語

由計算和分析看出，國際展覽中心的雷電防護等級應(yīng)按第二類防雷建筑物設(shè)計施工；電子信息系統(tǒng)雷電防護等級為A級；應(yīng)采用等效環(huán)形接地裝置法進行聯(lián)合接地，接地電阻可達到1Ω以下。

雷電風險評估是對項目可能遭受雷電災(zāi)害的一個綜合、復(fù)雜的分析過程；它引用了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，既包括建筑物原始數(shù)據(jù)、數(shù)量現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)、閃電監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)及相當來編制評估報告。雷電事故每年在貴州都造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失，特別是雷電活動頻繁的地區(qū)，通過評估能夠全面反映防雷裝置抵御雷擊風險的能力，保證安全生產(chǎn)工作正常進行，因此雷電風險評估具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]GB50057-2010[S].

[2]IEC62305-2 Protection Against Lightning Part 2： Risk management.