2.3 雷击建筑物导致的风险 ....................................... 69 2.3.1 雷击建筑物导致的风险组成的评估 ......................... 70 2.4 雷击建筑物以外区域导致的风险组成的评估 .................... 70 2.4.1 雷击建筑物邻近区域导致的风险组成的评估 ................. 70 2.4.2 雷击入户线路导致的风险组成的评估 ....................... 70 2.4.3 雷击入户线路邻近区域导致的风险组成的评估............... 71 2.5 建筑物内风险组成小结 ....................................... 71 结 束 语 ......................................................... 73
前 言
为准确把握南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块所处地域雷电活动规律,进行雷电灾害风险评估和指导其防雷设计,以减少或避免南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块建成后遭受雷击而引发雷电灾害,并指导南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块建设过程中防雷安全工作。受南京紫金(高淳)科技创业特别社区建设发展有限公司委托,南京市气象服务中心承担南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块雷电灾害风险评估工作。经过现场勘查和检测,历时5个工作日,编制完成本报告。
报告章节主要由雷电灾害风险概述、雷击风险计算、防雷设计主要参数分析、防雷设计指导意见、施工过程防雷安全指导意见、附录Ⅰ~附录Ⅳ组成。
本雷电灾害风险评估报告内容只适用于南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块,不适用于其他地域的雷电灾害风险评估。委托方和受托方均不要外传《评估报告》内容,避免他人误用《评估报告》内容,造成不良后果或经济损失。
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第一章 雷电灾害风险概述
1 雷电的特征及危害
雷电是发生在大气中的声、光、电物理现象,其放电电流可达数十千安培,甚至数百千安培。放电瞬间,雷电流产生巨大的破坏力和很强的电磁干扰作用,引起的灾害是自然界十大灾害之一。
雷云对地放电,能够对地面上的建筑物和设施构成严重危害,其危害主要分为两类:直接危害和间接危害。直接危害主要表现为雷电引起的热效应、机械效应和冲击波等;间接危害主要表现为雷电引起的静电感应、电磁感应和暂态过电压等。
雷云对地放电时,强大的雷电流从雷击点注入被击物体,其热效应可使雷击点周围局部金属熔化,当雷电击中草堆和树木时,能将草堆和树枝引燃;当雷电击中输电线路时,可将其熔断。这些都属热效应,如果防护不当,就会酿成火灾,带来更大的损失和灾难。
雷电机械效应所产生的破坏作用主要表现为两种形式:电动力和内压力。众所周知,载流导体周围的空间存在着电磁场,在电磁场中的载流导体会受到电磁力的作用。雷击建筑物时,在电动力作用下,建筑物内的导体之间会相互吸引或排斥,引起变形,甚至会被折断。在被击物体的内部产生内压力是雷电机械效应破坏作用的另一种表现形式。由于雷电流幅值很高,作用时间很短,击中树木或建筑构件时,在其内部瞬时产生大量热量,在短时间内热量来不及散发出去,致使物体内部的水分被大量蒸发成水蒸气,并迅速膨胀,产生巨大的爆炸力,能够使被击树木劈裂、建筑构件崩塌。
雷电产生的冲击波类似于爆炸产生的冲击波。在雷云对地放电过程的回击阶段,放电通道中既有强烈的空气游离又有强烈的异性电荷中和,通道中瞬时温度很高,使得通道周围的空气受热急剧膨胀,并以超声波向四周扩散,从而形成冲击波。同时,通道外围附近的冷空气被严重压缩,在冲击波波前到达的地方,空气的密度、压力和温度都会突然增大,产生剧烈振动,可以使其附近的建筑物遭到破坏,人、畜受到伤害。
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雷电的静电感应和电磁感应作用均属于雷电的间接危害。当空间有带电的雷云出现时,雷云下的地面及建筑物等,都因静电感应而带上相反的电荷。从雷云的出现到发生雷击(主放电)所需时间相对于主放电过程的时间要长得多,雷云下的地面及建筑物等有充分的时间累积大量电荷。当雷击发生后,局部地区的感应电荷不能在同样短的时间内消失,形成局部高电压。这种由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有很强破坏作用,使接地不良的金属器件之间发生火花,这对易燃易爆场所而言,是非常危险的。
雷电流具有很高的峰值和波前上升陡度,能在所流过的路径周围产生很强的暂态脉冲电磁场,处在该电磁场中的导体会产生感应过电压(流)。建筑物内通常敷设着各种电源线、信号线和金属管道(如供水管、供热管和供气管等),这些线路和管道常常会在建筑物内的不同空间构成环路。当建筑物遭受雷击时,雷电流沿建筑物防雷装置中各分支导体入地,流过分支导体的雷电流会在建筑物内部空间产生暂态脉冲电磁场,脉冲电磁场交链不同空间的导体回路,会在这些回路中感应出过电压和过电流,导致设备接口损坏。雷电流产生的暂态脉冲电磁场不仅能在建筑物内的导体回路中感应过电压和过电流,而且也能在建筑物之间的通信线路中感应出过电压和过电流。
2 近几年全国和江苏雷电灾害统计
随着城市现代化的不断发展,科学技术的不断进步,智能建筑迅猛发展,各类信息系统得到广泛应用,特别是超大规模集成电路的应用,极大的提高了工作效率。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。据相关资料记载,全世界每年因雷击造成的经济损失
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达10亿美元以上,人员伤亡也相当严重,全国平均每年因雷击伤亡人数达3000人左右。2004年多次发生一次雷击伤亡十余人的重大事件,其中浙江省临海市发生的一次雷击造成17人死亡、13人受伤的恶性事故;2007年5月23日,重庆市开县义和镇兴业村小学遭受直接雷击,造成7名小学生死亡、44名小学生受伤,其中5人重伤,令人震惊。
据江苏省防雷中心资料统计:
2006年全省雷电灾情64起,死亡28人,伤20人。
2007年全省雷电灾情801起,共发生雷电伤亡事件53起,死亡54人,受伤39人。最严重雷击事件发生在8月10日中午,徐州铜山县何桥镇段庄村某村民家办理丧事,雷电造成5人死亡、17人受伤。
2008年共发生雷灾778起,死亡23人,受伤3人。
2009年全省共发生雷灾818起,其中雷击引起火灾事故8起,人身伤亡事故28起,死亡25人,受伤4人。
2010年全省共上报雷灾859起。其中雷击引起火灾事故3起;人身伤亡事故18起,死亡18人,受伤9人。
2011年全省共上报雷灾160起,其中雷灾伤亡事故20起,死亡19人,受伤1人。
2012年全省共收到雷灾上报272起,其中:人身伤亡事故17起,死亡16人,受伤10人;雷击引发火灾或爆炸事故3起;雷击建筑物受损:14起;办公电子设备受损50起,受损设备224件;家用电子设备受损180起,受损设备1147件。
2013年全省共上报雷灾94起,其中雷灾伤亡事故4起,死亡5人,雷击引发火灾或爆炸事故1起,雷击建筑物受损7起;办公电子设备受损58起,家用电子设备受损26起。
3 南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块雷电风险分析
在认真调查南京市高淳区2013`2017年棚户区改造一期工程项目A~D地块所处地的地理、地质、土壤、气象、环境、以及雷电活动规
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