洋河名优酒酿造技术改造工程.doc

洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）雷电灾害风险评估报告 苏雷评宿字2012第0010号洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）雷电灾害风险评估报告建设单位：江苏洋河酒厂股份有限公司评估单位：宿迁市气象科技服务部二零一二年八月声 明1. 本报告无评估单位盖章无效。2. 本报告无评估人员签字无效。3. 本报告涂改无效。4. 本报告仅对所委托的评估项目有效。5. 本报告结论中所提的雷电防护措施的建议，不能替代具体的防雷装置的设计评价意见。6. 对本报告若有异议，应于收到报告之日起十五个工作日内向本部提出。宿迁市气象科技服务部二零一二年八月评估机构评估单位宿迁市气象科技服务部资质证编号第2011-013号通信地址宿迁市洪泽湖路49号联系人吴新胜邮编223800联系电MAIL传告分发分发对象分发号数量江苏洋河酒厂股份有限公司1份宿迁市气象科技服务部1份宿迁市气象局业务法规处1份评估人员姓名职责职称资质证编号签字吴新胜编制高级工程师61110109王炽校审工程师61110114袁志勇审核、签发工程师61110113宿迁市气象科技服务部（盖章）目录前 言6第一章 雷击风险评估概述81.1 雷电及雷电危害81.2 雷击风险评估91.3 雷击风险评估引用标准101.4 雷击风险评估参考资料11第二章 雷击风险评估背景资料分析122.1 项目概况122.2 地理环境综述162.3 地理位置参数162.4 强对流路径分析172.5 雷电活动规律182.6 土壤电阻率25第三章 建筑单体雷击风险评估283.1 评估结果分析方法283.2 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）30第四章 雷电防护相关参数分析354.1 电源系统雷击过电流估算354.2 接地电阻值估算374.3 内部磁场强度的估算394.4 洋河名优酒酿造技术改造工程计算机房雷电防护等级评估49第五章 雷电防护设计指导525.1 雷击风险分析结果小结525.2 防护指导意见53第六章 施工过程防雷安全指导意见596.1 施工宜避开雷暴高发期和时段596.2 实施雷电预警606.3 施工过程防雷安全指导意见616.4 人身安全防护指导意见62结束语66附录1 宿迁48年雷暴日数据67附录2 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）相关参数取值69附录3 项目的初步防雷设计73前 言洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）位于江苏省宿迁市宿城区洋河镇。根据建设项目的结构特性分析，将其可能遭受的雷击和损失情况归纳如下：1、直接雷击下的灾害分析1）雷电流击中建筑物屋顶，使屋面水泥崩裂脱离，对周围行人及车辆造成危害。2）雷电流击中建筑物主体后，沿引下线传导过程中，在其周围存在很强的电磁场，可能引起感应过电压和过电流。3）雷电流由散流装置入地过程中形成的电位梯度过大会导致行人因跨步电压而发生人身伤亡事故。4）直接雷击时，雷电流泄放和散流过程中因电阻压降和电感压降导致高电位通过静电感应在水平布设的信号线路和电源线路上产生的过电压损坏设备接口，并有可能导致反击及人身触电伤亡事故。2、感应雷击下的灾害分析1）发生直接雷击，雷电流泄放时，建筑物内部分布着暂态电磁场，尤其以引下线周围最为强烈。此电磁场将会对建筑物内各个系统产生作用，引起设备误动作或损坏。2）室内暂态磁场作用在信息系统环路上，将会产生感应过电压（流），导致设备接口或设备本身损坏。3）云内闪和云际闪产生的雷电电磁脉冲可引起内部设备因感应过电压（流）损坏。本评估报告共六大部分，由雷击风险评估概述、雷击风险评估背景资料分析、建筑单体雷击风险评估、雷电防护相关参数分析、雷电防护设计指导、施工过程防雷安全指导意见等部分组成。第一章 雷击风险评估概述1.1 雷电及雷电危害雷电是发生在大气层中的声、光、电并发的一种物理现象，气象上称为雷暴。雷电放电瞬间可产生数十千安，甚至数百千安的放电电流，强大的雷电流能产生巨大的破坏力和很强的电磁干扰，给人类的生活、工作带来很大的影响，它引起的灾害是自然界十大灾害之一。根据雷闪发生的位置，可把雷闪分为云闪和地闪两大类。其中地闪是指发生在云与大地之间的放电现象，它极容易对人类造成不可挽救的危害，也是我们进行雷电防护研究的主要对象。雷电成灾的主要形式可以分为直接雷击和间接雷击两种。直击雷是指雷电直接击在物体上，产生巨大的电效应、热效应、冲击波和机械力作用等，从而对地面物体造成巨大的破坏。间接雷主要表现为雷电感应和雷电波侵入。雷电感应是指雷电在放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，从而可能使金属部件之间产生火花。雷电波侵入是指雷电放电时产生的强烈电磁脉冲，在金属管道或金属导线上感应出强大的电磁脉冲，雷电过电压波可能沿着金属管道或架空线路侵入室内，危及人身安全或损坏仪器设备。另外，随着科学技术的不断进步，各类电子信息产品得到广泛应用，特别是电子信息系统的应用，极大的方便了人们的生活。但是，这些电子设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如防护不当，这些雷害轻则使电子设备误动作，重则造成电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。随着全社会现代化水平的不断提高，雷电对电子和通讯等设施的破坏，而造成的经济损失及人员伤亡，远远超过了雷击火灾的损失，雷电灾害已成为电子化时代的一大公害。1.2 雷击风险评估1.2.1 雷击风险的定义风险（R）是一个捉摸不定和难以把握的概念，一般定义为遭受灾害和损失的可能性，或者具有不确定性的可能损失。而关于雷击风险的定义，国际电工委员会在IEC62305-02风险管理技术标准中，将其定义为雷击导致的建筑物或及服务设施的年平均可能损失。1.2.2 雷击风险评估的定义雷击风险评估作为处理雷击风险的措施，就是指为了衡量雷击风险而对雷击风险做评价与估算的一个过程。它是以实现系统防雷为目的，运用科学的原理和方法，对系统可能遭受雷击的概率及雷击后产生后果的严重程度进行分析计算，有利于在防雷工程设计、施工、运行管理中向相关单位提供科学合理、经济安全的指导意见。1.2.3 雷击风险评估的重要性1) 雷击风险评估可以更加全面地反映评估对象的防雷现状；2) 通过雷击风险评估，可以知道建筑物可能遭受雷击的主要风险分量，做好相应的防护措施，把损失减到最低；3) 通过雷击风险评估，可以更加合理的采取防雷措施，避免盲目的浪费；4) 通过雷击风险评估，可以提出全面的防雷策略，包括直击雷防护、雷电磁脉冲防护、雷电波侵入防护及雷电感应防护等，做到科学有效、安全可靠。1.3 雷击风险评估引用标准1、建筑物电子信息系统防雷技术规范GB5034320042、雷电防护 第1部分：总则（IEC 62305-1：2006，IDT）GB/T 21714.12008 3、雷电防护 第2部分：风险管理（IEC 62305-2：2006，IDT）GB/T 21714.2-2008 4、雷电防护 第3部分：建筑物的物理损害和生命危害（IEC 62305-3：2006，IDT）GB/T 21714.32008 5、雷电防护 第4部分：建筑物内的电气和电子系统（IEC 62305-4：2006，IDT）GB/T 21714.42008 6、建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）7、电子计算机场地通用规范（GB/T 2887-2011）8、雷电电磁脉冲防护 第1部分：通则(GB/T 19271.1-2003/IEC 61313-1:1995)9、雷电电磁脉冲的防护 第2部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地(GB/T 19271.3-2005/IEC TS 61313-210、雷电电磁脉冲的防护 第3部分：对浪涌保护器的要求（GB/T 19271.3-2005/IEC TS 61313-3:2000)11、雷电电磁脉冲的防护 第4部分：现有建筑内设备的防护(GB/T 19271.3-2005/IEC TR2 61313-4:1998)12、雷电防护 通信线路 第1部分：光缆(GB/T 19856.1-2005/IEC TR2 61663-1:1999)13、雷电防护 通信线路 第2部分：金属导线(GB/T 19856.3-2005/IEC TR2 61663-2:2001)14、低压配电设计规范（GB50054-2011）15、交流电气装置的接地（DL/T6121997）16、接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则 第1部分：常规测量（GB/T17949.1-2000）17、GB50016-2006建筑物防火设计规范1.4 雷击风险评估参考资料1、项目初步防雷设计2、项目设计图纸（项目规划总平面图；单体立、平面设计图；屋顶防雷平面设计图；接地平面设计图；玻璃幕墙初步3、人员密集程度、驻留时间调查表4、项目地质勘察报告5、项目附近闪电监测资料6、宿迁地区雷暴统计;第二章 雷击风险评估背景资料分析2.1 项目概况2.1.1 建筑物周围环境特征洋河名优酒酿造技术改造工程（三期），如图2-1 。图2-1 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）南侧实景图图2-2 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）西侧实景图图2-3 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）北侧实景图图2-4 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）东侧实景图2.1.2 建筑单体列表表2-1 建筑单体列表单体名称设计防雷类别建筑类型层数高度(m)建筑面积(m2)酒品车间1二工业建筑酒品车间2二工业建筑酒品车间3二工业建筑酒品车间4二工业建筑1174029.54酒品车间5二工业建筑1174029.54酒品车间6二工业建筑酒品车间7二工业建筑酒品车间8二工业建筑酒品车间9二工业建筑酒品车间10二工业建筑酒品车间11二工业建筑糟场二工业建筑灌区用房二工业建筑二号主发酵楼二工业建筑632.6147 供电系统本工程供电电源引自厂区变电所，电压为380/220V，埋地或沿桥架敷设，采用放射式与树干式相结合的供电方式给各用电设备供电。埋地深度不小于0.8米，引入段加穿钢管保护并做重复接地。2.1.4 弱电系统本工程主要弱电系统有：电话系统、网络综合布线及有线电视系统。2.1.5 线路选型及敷设本工程采用放射式与树干式相结合的供电方式给各用电设备供电。低压配电系统采用TN -S制式，接地装置利用基础接地，为共用接地，接地电阻应小于10欧姆。电源进线采用ZR-YJV22-0.6/1.0KV电力电缆，埋地0.8米，引入段加穿钢管保护并做重复接地。干线选用ZR-YJV电力电缆（线）沿地沟敷设；支干线采用YJV、BV-0.450/0.750V铜芯电力电缆（线）埋地或沿墙、顶板敷设；支线采用BV-0.450/0.750V导线加穿阻燃塑料管沿墙、顶板敷设。有线电视干线选用SYWV-75-9，支线选用SYWV-75-5。2.1.6 防雷与接地本工程按二类建筑设计避雷设施。屋面采用10热镀锌圆钢作避雷带，突出屋面的所有金属管道，金属构架等金属物均应与防雷装置连接。引下线利用柱或钢筋混凝土墙内两根大于16的钢筋上下通长焊接连通，接地体利用地基圈梁内直径16mm以上的两根主筋，引下线上与接闪器、下与接地体通长焊接。距地面向上0.5米焊出测试卡子供测量。2.2 地理环境综述宿迁属于暖温带季风气候区，光热资源比较优越，四季分明，气候温和，年平均气温14.1，年均日照2315小时，太阳总辐射量约为 117千卡平方厘米，全年日照数2271小时年均降水量为892.3毫米，由于受季风影响， 年际间变化不大，但降水分布不均，易形成春旱、夏涝、秋冬干天气。地势是西北高、东南低，北东侧的六塘河，沂河水系向北东方向流入黄海，南西侧的沙河，西民便河等河流向南东方向流入洪泽湖，成为淮河水系的支流。年平均雷暴日为30.5天，属于雷暴多发区。2.3 地理位置参数通过GPS定位仪在洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）所在位置采集的经度为118.37，纬度为33.78，绘制洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）地理位置图如图2-5 。图2-5 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）地理位置2.4 强对流路径分析根据江苏省可能影响区域的强对流路径图，分析得出江苏省存在若干个雷暴高发区，分别是南京、扬州、泰州等地。区域外生成的雷暴云团影响江苏省的路径有以下几条：1）西北路径，西北气流影响生成的雷暴云团移入。2）西南路径，西南气流带来的水汽促成雷暴的生成。3）东南路经，由于海陆热力分布不均或东风波系统生成的雷暴云团影响东南部。通过对2006-2009年影响江苏省的雷暴过程统计分析，得出对区域造成较大影响的主要是西北路径和局地生成的雷暴云团。如图2-6 。图2-6 可能影响江苏的强对流路径2.5 雷电活动规律2.5.1 雷暴分布特征雷暴日是指一天内只要听到一次或一次以上的雷声就算是一个雷暴日。雷暴日的观测一般都由测报员在气象观测站中完成。虽然雷暴日只能反应测站周围15km范围内雷电发生情况,而不能准确表征地面落雷的频繁程度，但可一定程度上反映指定区域雷电活动规律，因此，可以通过分析多年雷暴日数据，得出该区域的雷电活动规律。1961年到2008年宿迁年雷暴日气候趋势系数为-0.3198，表明宿迁年雷暴日呈下降趋势，每10年减少约3天。图32也显示近48年来宿迁雷暴在波动起伏中逐年减少，80年代之前雷暴较之后明显多且波动幅度大。 最大年雷暴日为51天，出现在1964年，最小年雷暴日只有13天，出现在1989年，相差38天，最大值约是最小值的4倍。年均雷暴日为30.5天，大于平均值的有18年，主要出现在80年代之前，占了61.1%，图中也可看出80年代之后的年雷暴日都围绕在平均值附近上下波动，而80年代之前年雷暴日大于平均值居多。进入70年代中期之后年雷暴日减少明显，80年代雷暴发生最少，直到90年代雷暴开始略有增多，但相对60年代还是比较少的。如图2-7 。图2-7 宿迁雷暴日年变化趋势宿迁全年各月都有雷暴发生，但月际变化明显，1、2月雷暴很少发生，从每年3月开始雷暴增多，4、5、6月持续稳定增多，7月迅速增加到峰值，8月略有减小，而9月雷暴迅速减少。夏季雷暴最为集中，占全年雷暴的75.01%，因受副热带高压和台风的影响雷暴活动较频繁，尤以7月雷暴最多，月均雷暴日约11天，8月次之，约8天；10月雷暴比较少，平均不到0.5天，11、12月雷暴都很少发生，各月雷暴都只占全年的0.14%；冬季雷暴活动很弱，只占全年的0.35%；春季雷暴活动较秋季略多。如图2-8 。图2-8 雷暴日月均分布为掌握宿迁任一天的雷暴气候概况，为建设项目规划和施工提供指导意见，统计全年某天发生雷暴的概率，分析得出：宿迁1、2、11、12月发生雷暴的概率几乎为零，3月开始发生雷暴的概率不断增加，4月日雷暴发生概率明显增多，波动比较明显，6月迅速增加，7月达到顶峰，日雷暴发生概率0.35的日期都集中在7月中下旬，其中7月26日发生雷暴的概率最高，为0.5319，8月略有减少，9月骤减，10月平均每天发生雷暴的概率只有0.014，说明雷暴从春季开始不断增加，到夏季雷暴频繁发生，秋季发生雷暴概率相对减少，冬雷也偶有发生。如图2-9 。图2-9 逐日雷暴发生概率为了更精确地表示地面闪击密度，我们进一步参考闪电定位仪资料。在进行建筑物年雷击次数的估算时，以在建筑物所在区域测得的地闪密度为准。2.5.2 闪电定位资料分析以下雷电资料取自江苏雷电监测网，以在洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）中心位置附近现场测量的地理参数为基准点，以3.5km为半径(如图2-10 所示)，提取4年（2008.12011.12）地闪资料，进行统计分析得出如下结论，作为雷击风险评估的基础参数之一。 地闪密度分布地闪密度是指每平方公里年平均落雷次数，是表征雷云对地放电的频繁程度的量，是估算建筑物年预计雷击次数时重要的参数。用Ng表示，单位为：次/km2a。根据图2-10 （网格面积为1 km2）可得到洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）3.5km半径范围4年（2008.12011.12）平均地闪密度约为：Ng=1.056次/km2a，该值作为本评估报告所采用的地闪密度。图2-10 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）3.5km范围4年地闪密度等级范围图 雷电流特征根据洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）位置地理参数，得出3.5km范围雷电流概率分布曲线（图2-11 ）。图2-11 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）3.5km范围地闪雷电流强度概率分布曲线图（单位：kA）根据图可知，洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）（3.5km半径）区域范围内4年雷电流特征：平均雷电流幅值为：38.24kA;1%的雷电流幅值大于135.50kA；10.1-15.8 kA的雷电流占0.48%；15.8-50.8 kA的雷电流占82.13%；50.8-100 kA的雷电流占14.01%；100 kA以上的雷电流占3.38%； 地闪时变化规律图2-12 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）地闪月变化规律图2-12 是根据洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）3.5km范围4年（2008.12011.12年）地闪数据绘制的月均分布图，依据该组图得出地闪月均活动规律：该地域地闪主要活跃在0、2、4、17、18、19、20、22时，2、4、17、20、22时为地闪高发时段，55.07%以上的地闪都发生在这些时段，其中4、22时雷电活动最为强烈。 地闪月变化规律图2-13 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）地闪时变化规律是根据洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）3.5km范围4年（2008.12011.12年）地闪数据绘制的日均分布图，从图中可得出地闪日均活动规律：该地域地闪主要活动期为2、5、6、7、8月，其中2、7、8月为地闪高发期，81.16%以上的地闪都发生在这三个月份，1、2、11、12月基本没有地闪发生。2.6 土壤电阻率本报告中所用的土壤电阻率数值来源于2012年05月30日在洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）所在位置处现场采集的数据（表2-2 ）,采集当日天气晴朗，土壤为中等含水量，结合地质勘测报告，取季节系数为1.5。采集所用仪表为GEOTEST 2016接地电阻综合测试仪，运用四极法（如图2-14 所示）（参考标准为GB/T17949.1-2000进行常规测量）分别取接地极间距离a=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10m，则所测量土壤电阻率为地表地下30m土壤层的平均土壤电阻率（如图2-15 所示）。图中横坐标为实测土壤电阻率值，纵坐标代表所测的土壤层深度。图2-14 土壤电阻率测量示意图表2-2 土壤电阻率测量数据表位置第一点第二点第三点118.37118.37118.3733.7833.7833.78测量值间距（m）p（m）p（m）p（m）175.168.470.6276.466.770.1373.967.168.4471.667.566.3572.361.867.5673.85963.9769.560.359.7865.555.958.5966.754.158.41061.452.652.9平均值70.6261.3463.63平均土壤电阻率(m)65.196通过公式=1.565.19697.794（om），得出洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）所在区域地表地下30m土壤层的平均土壤电阻率为97.794om。图2-15 实测洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）区域地表地下30m土层电阻率分布图第三章 建筑单体雷击风险评估3.1 评估结果分析方法3.1.1 风险R1结果分析方法通过将风险R1与风险容许值RT(RT=10-5)作比较来确定是否需要防护。如果R RT，防雷不是必需的；如果RRT，应当采取防护措施以减小风险，使得R RT。3.1.2 风险R2结果分析方法通过将风险R2与风险容许值RT(RT=10-3)作比较来确定是否需要防护。如果R RT，防雷不是必需的；如果RRT，应当采取防护措施以减小风险，使得R RT。3.1.3 风险R3结果分析方法通过将风险R3与风险容许值RT(RT=10-3)作比较来确定是否需要防护。如果R RT，防雷不是必需的；如果RRT，应当采取防护措施以减小风险，使得R RT。3.1.4 风险R4结果分析方法通过对风险R4进行评估，计算比较没有保护措施时候年均可能损失量R4和采取了保护措施后的年均可能损失量R4,评估防护措施的有效性。3.1.5 防护措施的选择程序通过分析每种风险组合在总风险R1中所占比重及不同防护措施的技术和经济因素的要求，来选择最合适的防护措施。防护措施的选择程序详见流程图3-1 。图3-1 建筑物防护措施的选择程序3.2 名优酒酿造技术改造工程（三期）3.2.1 人员生命损失风险R 风险风量的组成表3-1 风险R1的组成符号Z1Z2建筑物占比RA7.21E-097.21E-090.01%RB1.80E-061.80E-061.72%RC7.21E-057.21E-0568.78%RM2.30E-062.30E-062.19%RU(P1)1.88E-101.88E-100.00%RV(P1)9.42E-099.42E-090.01%RW(P1)1.88E-081.88E-080.02%RZ(P1)8.56E-088.56E-080.08%RU(T1)4.71E-084.71E-080.04%RV(T1)2.36E-062.36E-062.25%RW(T1)4.71E-064.71E-064.49%RZ(T1)2.14E-052.14E-0520.41%R1（总计）7.21E-091.05E-041.05E-04100%注：百分比保留到小数点后两位,下同。由表3-1 得出：对照GB/T21714.2-2008/规定：该建筑由雷击造成人员伤亡损失的最大风险可容许值为RT=110-5，经济财产损失的最大风险可容许值为RT=110-3。该建筑在目前的雷电防护设计下：由雷击造成的人员伤亡损失风险R1=1.0510-4RT（110-5），不能够满足规范的要求。由雷击造成的财产损失风险R4=1.0510-3RT（110-3），不能满足规范的要求。因此该建筑必须在目前的设计方案下提高雷电防护水平，以降低雷击造成的人员伤亡和财产损失风险，使其符合规范要求。 采取防护措施后风险风量的组成表3-2 采取防护措施修改方案一后R1的组成符号Z1Z2建筑物RA7.21E-097.21E-09RB1.80E-061.80E-06RC2.86E-062.86E-06RM2.30E-062.30E-06RU(P1)9.42E-119.42E-11RV(P1)4.71E-094.71E-09RW(P1)9.42E-099.42E-09RZ(P1)4.28E-084.28E-08RU(T1)1.41E-091.41E-09RV(T1)7.07E-087.07E-08RW(T1)1.41E-071.41E-07RZ(T1)6.42E-076.42E-073.2.2 经济价值损失风险R 风险风量的组成表3-3 风险R4的组成符号Z1Z2建筑物占比RB1.80E-051.80E-051.72%RC7.21E-047.21E-0468.81%RM2.30E-052.30E-052.19%RU(P1)0.00%RV(P1)9.42E-089.42E-080.01%RW(P1)1.88E-071.88E-070.02%RZ(P1)8.56E-078.56E-070.08%RU(T1)0.00%RV(T1)2.36E-052.36E-052.25%RW(T1)4.71E-054.71E-054.50%RZ(T1)2.14E-042.14E-0420.42%R4（总计）1.05E-031.05E-03100%注：百分比保留到小数点后两位,下同。 采取防护措施后风险风量的组成表3-4 采取防护措施修改方案一后R4的组成符号Z1Z2建筑物RB1.80E-051.80E-05RC2.86E-052.86E-05RM2.30E-052.30E-05RU(P1)RV(P1)4.71E-084.71E-08RW(P1)9.42E-089.42E-08RZ(P1)4.28E-074.28E-07RU(T1)RV(T1)7.07E-077.07E-07RW(T1)1.41E-061.41E-06RZ(T1)6.42E-066.42E-063.2.3 成本效益分析经估算，建筑各区域的价值如表3-5 所示：表3-5 各区域的价值（万元）牲畜的价值CA建筑物中的系统的价值CS建筑物的价值CB内存物的价值CC总计Z210000500000100000610000总计010000500000100000610000未采取措施的损失代价CL和采取措施后仍造成的损失代价CRL如表3-6 所示。表3-6 损失 CL 和 CRL (万元) 总数CL (无保护)CRL (按照修改方案一保护)CRL (按照修改方案二保护)Z235.480212.053712.0454合计35.480212.053712.0454注：；（RA 、RB等是未采取措施的风险分量，RA 、RB等是采取措施的风险分量。）确定保护措施的比例如表3-7 所示。表3-7 与比率有关的数值比率符号数值利率i0.04折旧率a0.05维护费率m0.01分析各保护措施的费用CP并通过计算给出年平均费用CPM表3-8 保护措施的费用 CP 和 CPM (元)方案保护措施修改方案一电力线路采取一级SPD保护修改方案一信号线路采取三级SPD保护修改方案二信号线路曹永屏蔽电缆,屏蔽层单位长度的电阻RS=1/km修改方案二信号线路采取三级SPD保护修改方案二电力线路采取二级SPD保护注：；则年均节约费用 S 如表3-9 中所示表3-9 年平均节约费用 (万元)修改方案一22.526修改方案二15.834注：；修改方案二、修改方案一都能将风险降低到允许值内，综合分析后发现修改方案一节约费用更多，建议采取修改方案一。第四章 雷电防护相关参数分析4.1 电源系统雷击过电流估算雷电流在接地装置、电力系统和其它金属管道间分配情况假定总雷电流i0的50%流入建筑物的LPS的接地装置中，而其余的50%的i0即is进入各种设施（外来电力线、通讯线、金属管道等）间分配。假设本项目通讯线路采用埋地引入和一定的屏蔽措施，采用穿管引入，基本不分流雷电流，则雷电流is在电力线和外来金属管道中分配。则SPD1的通流量为：即为SPD1的当使用 波形时，可通过单位能量推算知：雷电流经过SPD1后，会有50%30%的残余施加于SPD2上，这里考虑较坏的情况，假定有50%的残余雷电流施加于SPD2上，则SPD2的标称通流量为：同样，雷电流经过SPD2后，会有50%30%的残余施加于SPD3上，这里考虑较坏的情况，假定有50%的残余雷电流施加于SPD3上，则SPD3的标称通流量为：同样，雷电流经过SPD3后，会有50%30%的残余施加于SPD4上，这里考虑较坏的情况，假定有50%的残余雷电流施加于SPD4上，则SPD4的标称通流量为：IEC61024-1-2（1998.5）认为：用于内部电气设施的SPD标称放电电流值 是适宜的。从安全可靠的角度考虑，同时考虑到由感应环路产生的感应电流，可将上述各级SPD的通流量加上约20%的安全裕量，则各级SPD的通流量应分别为：项目雷电流强度i0/kA安全裕量调整SPD1SPD2SPD3SPD4I1(10/350)kAI1(8/20)kAI2/kAI3/kAI4/kA洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）135.505.64523.61511.8085.9042.952135.51.2未调整6.77428.33814.177.0853.542135.51.2已调整54060805为确保安全，要求总配电开关处（第一级）SPD冲击放电电流应不小于5.00kA（10/350s）或标称放电电流40.00kA（8/20s），建议第一级SPD采用开关型，在各层配电箱处（第二级）应不小于60.00kA（8/20s）（限压型）的SPD。 同时，各级SPD的保护水平应满足设备最低耐压水平要求，且有20%的安全裕量。4.2 接地电阻值估算采用共用接地装置，要求总接地电阻不大于1。根据甲方目前所提供的资料，对接地装置的接地电阻进行估算，结果如下：算法一：等效为半球形接地极法计算公式：其中R-接地装置接地电阻；-接地装置所在处的平均土壤电阻率；r-等效半球电极的半径。已知如下数据：建筑物整个地网为网状结构，地网面积A=m2。计算结果如下表：名称面积（A/m2)桩深（D/m）地网体积（V/m3)地网等效半径（r/m)土壤电阻率（/m）接地电阻(R/)洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）147218.3202944366112.02465.1960.0922650.3761500.213上述计算仅计算了地下基础构成的接地装置等效为半球型接地装置时的接地电阻，未计其它部分的接地装置的效果。算法二：等效环形接地装置法计算结果如下：名称面积（A/m2)桩深（D/m）地网体积（V/m3)地网等效半径（r/m)土壤电阻率（/m）接地电阻(R/)洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）147218.3202944366112.02465.1960.12650.4071500.23上述结果仅计算了0.000平面所构成的环形接地装置的接地电阻，未计及其它部分的接地装置的接地电阻。通过上述估算，利用建筑物自身钢筋结构作为接地装置能满足接地电阻值不大于1的要求，即满足共用接地装置对接地电阻值的设计要求。4.3 内部磁场强度的估算依据规范GB50057-94和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，针对以下两种情况：1）直接雷击；2）邻近雷击，估算建筑物内部的磁场强度。本工程的建筑防雷，按二类防雷建筑物考虑。防雷分区：钢筋混凝土外部为防雷分区的LPZ0区，其中处于接闪器保护范围以外的为LPZ0A区，处于接闪器保护范围以内的为LPZ0B区；玻璃幕墙、铝合金窗、钢筋混凝土构成格栅形大空间屏蔽体内部为防雷分区的LPZ1区；如果内部在房间或设备外加装屏蔽体，屏蔽体内部构成防雷分区的LPZ2区，以此类推。根据规范GB50057-94和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，以下主要估算建筑物内部空间的磁场强度。4.3.1 直接雷击时内部磁场强度的估算 洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）利用建筑物柱内两根主筋(不小于D16)上下焊通，作为引下线,引下线为44根。以洋河名优酒酿造技术改造工程（三期）为例，当其遭受直接雷击时，依据GB50057-94和IEC61024-1-2可按如下方法估算引下线分流系数：顶1层、顶2层、顶3层、顶4层、顶n层（n4）分流系数：其中：h1hn-环接引下线各环之间的距离Cs、Cd-某条引下线顶雷击点至两侧最近引下线之间的距离n-引下线数量根据建筑物结构可知：环之间的距离h为楼层高度，取平均值约为5m，Cs、Cd约为8-18m不等，这里分别取8m和18m代入计算，可得如下分流系数：0.356（Cs=Cd=8m，h=5）0.429（Cs=Cd=18m，h=5）0.1220.0320.022则建筑物遭受直接雷击时，根据雷电流在引下线中的分流情况，可计算出在不同楼层高度流经每条引下线的最大电流强度，并估算出引下线附近的最大磁场强度（见表5-1）。估算公式参考无限长载流导体磁场强度公式： -引下线中的分雷电流强度(A) -所考虑点至引下线的水平距离(m)首次雷击时，雷电流强度远大于后续雷击时的雷电流强度，因此，以下估算均讨论首次雷击的情形。表4-1 建筑物遭直接雷击时流过引下线的雷电流及其周围磁场强度估算值楼层i0（kA）Kc引下线i(kA）H（kA/m）Sa=1Sa=2Sa=3Sa=4Sa=5顶11500.35653.48.4984.2492.8332.1241.6990.42964.3510.2415.123.4132.562.048顶20.12218.32.9121.4560.970.7280.582顶30.0324.80.7630.3820.2540.1910.152顶40.0223.30.5250.2620.1750.1310.105顶1135.50.35648.2387.6773.8382.5591.9191.5350.42958.1299.2514.6253.0832.3121.85顶20.12216.5312.6311.3150.8770.6570.526顶30.0324.3360.690.3450.230.1720.138顶40.0222.9810.4740.2370.1580.1180.094楼层i0（kA）Kc引下线i(kA）H（A/m）Sa=1Sa=2Sa=3Sa=4Sa=5顶138.240.35613.6132.1661.0830.7220.5410.4330.42916.4052.611.3050.870.6520.522顶20.1224.6650.7420.3710.2470.1850.148顶30.0321.2230.1940.0970.0640.0480.038顶40.0220.8410.1330.0660.0440.0330.026顶1100.3563.560.5660.2830.1880.1410.1130.4294.290.6820.3410.2270.170.136顶20.1221.220.1940.0970.0640.0480.038顶30.0320.320.050.0250.0170.0120.01顶40.0220.220.0350.0170.0110.0080.007考虑最恶劣的情况，并兼顾实用性，根据被考虑点距离引下线的不同距离（典型值15m），表4-1 选取4个典型雷电流强度进行计算。其中150kA为规范值，i0=135.5kA和i0=38.24kA是江苏省雷电监测网实测数据统计值，i0=135.5kA是项目中心点3.5km半径范围内雷击累积概率为1%时所对应的雷电流强度（即1%雷击电流强度都大于135.5kA），i0=38.24kA是此范围内平均雷电流强度。从表可知，当雷电流为150kA时，顶2层距雷击点4m及以上，顶3层时距雷击点3m及以上，其他楼层距雷击点2m及以上时，磁场强度才在安全范围内。当雷电流为150kA时，顶2层距雷击点4m及以上，其他楼层距雷击点1m及以上时，磁场强度才在安全范围内。根据电子计算机场地通用规范（GB/T2887-2000），要求机房内磁场干扰强度不大于800A/m。因此，如果处于建筑物内部的机房离引下线距离太近，其内部的磁场强度超过800A/m时，需在机房四周加装六面体金属屏蔽网格，使机房内部形成防雷分区的LPZ2区，加装的屏蔽网格必须使机房内部的磁场强度满足低于800A/m的要求，并且在尽可能的条件下，越低越好。机房屏蔽网格所需的屏蔽系数SF可用下式估算： - LPZ1区内的磁场强度，即建筑物内部磁场强度； - LPZ2区内的磁场强度，即加装屏蔽网格内部上限值为800A/m，这里取800A/m进行估算；依据GB50057-94和GB/T 19271.2-2005/IEC TS 61312-2：1999，计算所需的屏蔽系数 及相应的屏蔽网格宽度W。当选用的屏蔽网格材料为钢时，估算公式如下：W-格栅形屏蔽的网格宽（m） -格栅形屏蔽网格导体的半径（m）计算结果如下表4-2 所示。当选用的屏蔽网格材料为铜或者铝时，估算公式为：W-格栅形屏蔽的网格宽（m）计算结果如下表4-3 所示。安全距离的估算采用如下公式：根据被考虑点距离引下线的不同距离（典型值15m），表5-2和表5-3不仅估算出该点处所需的屏蔽网格宽度，还给出了屏蔽网格内部对应的安全距