摘要:乡村学校周围环境通常有水塘、山坡,或处水陆交界,雷击频率高于其它地域,雷电隐患也随之增加。对新建(扩建)学校施工前进行雷击风险评 估,根据其所在地雷电活动时空分布特征及雷电流散流情况等,分析其雷电灾害易损性和所在地大气雷电环境状况,建立一个合适的雷电灾害风险评估模式对风险的 大小进行判断,根据采集项目所在地现场、周围环境的相关数值及查阅建设项目施工设计图,编制雷电灾害风险评估系统程序,详细分析雷电风险评估所选项的因子 和涉及参数进行量化计算、统计,对雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围等方面的综合风险通过雷电评估结果的风险值(R)与风险容许值(RT) 作比较,分析乡村学校可能存在不同程度的雷击损害风险,提供从雷电防护角度的科学依据及防雷技术措施的建议意见,对提升学校人员和财产防雷安全有一定的指 导意义。
关键词:光电技术论文,风险评估,防雷,乡村学校,建设项目
1.项目环境概况
本文以台州市椒江区一乡村学校新建项目(施工前)为案例,经现场勘测情况新建学校项目位于椒江区前所街道前所村,东经121°26ˊ46";北 纬28°42ˊ14"。建设项目的东侧紧靠地势较高植被茂盛的山坡,山坡的迎风面水汽充沛湿度大、是雷雨天气地域选择的有利区域。
2.采集项目地块雷电地闪密度分布状况
根据浙江省雷电监测定位系统台州终端2007年1月1日至2012年12月31日的闪电数据分析得出:以椒江区前所中心校新建项目地为中心5公 里范围内地闪共有677次,其中正闪22次,负闪655次,最大正负地闪强度分别为,184.0kA和-260.5kA。平均地闪强度为27.63kA, 平均地闪密度为4.14次/(km2·年)。
3.对建设项目施工设计图进行雷电评估
3.1防雷设计
该学校项目的总建筑面积为6852.7m2、新建建筑物有综合行政楼、教学楼高度为24.10m。建设项目属于二类防雷建筑,内部雷电防护系统 按D级设置。(1)屋顶采用暗敷接闪网格及天面周围明敷接闪带混合组成接闪器,建筑物接闪网网格尺寸≤12m×8m。(2)利用结构柱内的主筋2根以上 ≥Ф16mm钢筋作为防雷引下线。(3)桩基、承台、地梁为接地装置,均采用桩主筋及基础地梁主筋沿地网焊接,闭合接地装置均利用建筑物钢筋混凝土中的钢 筋,防雷引下线、防雷接地、电气设备的保护接地及建筑物四周环形焊接弱电接地合用,防雷接地电阻值不大于1欧姆。
3.2综合布线
电力线路、通信线路穿金属管线埋地敷设进入建设项目的变电房至引出到建筑物各楼层设备终端。
3.3等电位连接
所有金属管线进出各建筑物界面处与MEB作等电位连接。
3.4选择学校建设项目的雷电风险特性因子
查阅施工设计图,按雷电风险评估技术规范涉及到的因子:建筑物特性因子、建筑物外部3m内区域特性因子、建筑物内部电源及入户电力线路的特性因子、建筑物内部通信系统及入户线路的特性因子。
3.5量化计算各分量风险、总风险结果
根据《雷电防护第2部分:风险管理》GB/T21714.2-2008中的给定公式,计算该学校建设项目各风险分量风险(见表1)、总风险(见表2)。
4.评估结论
根据《雷电防护第2部分:风险管理》GB/T21714.2-2008规定的风险容许典型值(RT)如表3所示:
4.1人身伤亡损失分量风险、经济损失分量风险原因分析
(1)经计算虽然人身伤亡总风险R1=1.14×10-6(2)经与风险容许典型值(RT)比较分析,经济损失风险R4=1.24×10-3& gt;RT(1×10-5)超出了容许风险的典型值RT,经济损失分量风险主要来源是分量RM值所占总风险的91%,原因是存在雷击建筑物附近引起内部系 统故障风险。
4.2防护措施建议
根据以上原因为了降低总风险采取防护措施如下:
(1)对建设项目服务设施的入户端做良好的等电位连接,避免同一防雷区内部的金属和系统之间发生雷电反击,以降低雷击造成的人身伤亡物理损害的总风险。
(2)各级电涌保护器的设置应满足所保护设备的匹配要求,应充分考虑持续运行电压UC、标称放电电流In、电压保护水平UP等技术参数,设置一 组接地性能良好的接地装置。所有电子、电气设备须处在直击雷保护范围之内,在LPZOB区域的各类线缆穿金属管屏蔽并接地,把沿金属管线传播的过电压泄放 入地。在LPZ1区域的电子、电气设备输入端或输出端设置相匹配的电涌保护器。对弱电系统进行综合性防护,内部布线时采用屏蔽线缆,当采用非屏蔽线缆时应 避免构成环路或穿金属管敷设,减小高电位对附近金属物或电气和电子系统线路的反击。建筑物内有多种接地时,应采用共用接地方式,消除地-地之间的电位差对 信息系统的干扰。低压线路采用铠装线缆或穿金属管埋地敷设,入户端将线缆的金属外皮、穿线金属管与防雷地做等电位连接,在电源线路引入的总配电柜的低压输 出端处设置电涌保护器。信息系统中的地下电缆应采用屏蔽电缆,如采用光缆也应采取有效的防护措施。线路中设置的电涌保护器,应根据所保护的对象,选择合适 的电涌保护器,其主要技术参数应满足《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012要求,匹配的SPD保护才能有效减小内部系统故障的概 率。屏蔽技术是减少电磁干扰的基本措施,电力和通信线缆应采用合适的路径敷设线路和线路屏蔽,衰减施加在设备上的电磁干扰和过电压。以降低雷击造成的经济 损失物理总风险。
4.3采取防护措施后的经济损失分量风险、总风险分量风险:Rb=2.62-9,Rc=3.28-6,Rm=1.89-7,Rv=5.06-7,Rw=1.45-5,Rz=6.14-5
总风险:R4=Rb+Rc+Rm+Rv+Rw+Rz
R4=2.62-9+3.28-6+1.89-7+5.06-7+1.45-5+6.14-5=7.99-5
经济损失总风险R4=7.99×10-55.结语
雷击风险评估是个综合、复杂的工程,以大量繁杂的数据为基础。规定了建筑物允许落闪频率和可接受的最大危险度,超出相关规范规定值的雷击损坏是 存在的。提高防雷工作的重要性、迫切性、复杂性,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,人类必须从新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾防御的 综合能力。
参考文献:
[1]《雷电防护第2部分:风险管理》GB/T21714.2-2008/IEC62305-2:20
06.
[2]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.
[3]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012.
[4]《雷电灾害风险评估与管理基础》气象出版社杨仲江编著.
[5]《雷电灾害风险评估与控制》气象出版社李家启李良福编著.