汕头市天气雷达系统信息接收处理中心雷击风险评估及其防护措施

第３０卷增刊２　２００９年１２月　气象研究与应用　ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭ田］陀ｌＲＯＩ　Ｇ１０　ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｖｏ１．３０增刊２　１２ＱＱ　一　文章编号：１６７３—８４１１（２００９）增刊２－０１７７—０２　汕头市天气雷达系统信息接收处理中心雷击　风险评估及其防护措施　陈青山，聂长春　（汕头市气象局，广东汕头５１５０００）　摘要：根据汕头新一代多普勒天气雷达系统信息接收处理中心的环境因素、信息系统设备的重要性和发生雷击事　故的后果严重程度等因素，综合已经设计的防雷装置情况进行雷击风险综合评估，并提出了相应的防护措施。　关键词：多普勒天气雷达；防雷装置；雷击事故；风险评估；防护措施　１基本情况　２．１评估依据　●　（１）《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ５００５７—９４）　汕头市天气雷达系统信息接收处理中心地处汕　２０００年版　头市区中心城区东部泰山南路，主楼（业务办公大　（２）《建筑物电子信息系统防雷技术规范》　楼）共８层，楼高３０．６ｍ，是周围建筑物的最高点，周　（ＧＢ５０３４３—２００４）　围土壤电阻率经实际测量计算约６００・ｍ。１～３楼　（３）《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》　为办公区，５～８楼均设有气象信息接收处理系统。　（Ｑｘ３～２０００）　业务办公大楼按二类防雷建筑物设计。从首层　起每一层利用结构圈梁上侧内外两条水平钢筋与引　２．２年预计雷击次数（Ｎ）的计算　下线焊接成均压环。接地体利用基础地梁下侧内主　２．２．１建筑物年预计雷击次数（Ｎ１）　筋两根通长闭合焊接并与引下线和所经之处的桩内　Ｎ１＝Ｋ・Ｎｇ・　（次／ａ）　两主筋焊接连通。引下线利用柱内外侧两根主筋，　Ｎｇ＝０．０２４・Ｔｄ　。［次／（　・ａ）］　各种进入建筑物的电缆金属外皮，金属套管，给排水　其中Ｋ为校正系数，根据其所处的地理环境取　金属钢管均于屋面避雷网格利用天面梁两条≥　６　１．５，Ｔｄ为年平均雷暴日（ｄ／ａ），根据汕头气象台、站　面筋焊接连通。避雷带明装，有栏杆部分利用建筑　资料确定为４８　ｄ／ａ。　为建筑物截收相同雷击次　物构件Ｇ５Ｏ镀锌钢管栏杆通长焊通，２５×３９镀锌钢　数的等效面积（ｋｍ２），主办公业务大楼高Ｈ＝３０．６ｍ　管撑起１２００ｍｍ，间距１０００ｍｍ，转弯处５００，无栏杆　＜１００ｍ，屋面长Ｌ＝５１．０ｍ，宽Ｗ＝２３．３ｍ。　部分采用　１２镀锌圆钢沿女儿墙顶架设，一２５×４　Ｎｇ＝０．０２４・Ｔｄ　’　＝０．０２４×４８　・　＝３．６８［次／　镀锌扁钢撑起１５０，间距ｌＯ００ｍｍ，转弯处５００ｒａｍ。　（ｋｍ２・ａ）］　配电系统供电采用ＴＮ—ｓ系统的接地方式，电缆进　Ａｅ＝［Ｌ×ｗ＋２（Ｌ＋Ｗ）×（Ｈ×（２００一Ｈ））１／２＋１Ｉ×ｈ　入配电室采用穿管埋地暗敷，从配电室至电气竖井　（２００一Ｈ）］×１０—　密闭式防火桥架明敷，竖井内桥架明敷。电气竖井　＝［Ｌ×ｗ＋２（Ｌ＋Ｗ）Ｘ（Ｈ×（２００一Ｈ））　／２＋ｌ－Ｉｘｈ　内强弱电线路问采取适当的隔离措施。大楼的工作　（２００一Ｈ）］×１０—　接地、保护接地和机房内的局部等电位接地均与建　＝０．０２８（ｋｍ２）　筑物防雷接地共地，接地电阻设计要求小于１Ｑ。　Ｎ１＝Ｋ×　×　＝１．５×３．６８×０．０２８＝１．５５（次／ａ）　２．２．２人户设施年预计雷击次数（Ｎ２）　２雷击风险评估　Ｎ２＝ＮｇｘＡ　。＝（０．０２４×Ｔｄ　－　）ｘ（Ａ　。１＋Ａ　ｅ２）　信息接收处理中心的主楼是周围建筑物的最高　（次／ａ）　点，重要的电子信息设备均在主楼，所以雷击风险评　Ｎｇ＝０．０２４×Ｔｄ　・　［次／（ｋｍ２×ａ）］＝３．６８［次　估时以业务办公大楼为主要评估对象。　／（ｋｍ２・ａ）］　式中Ａ　ｅ１为电源线缆入户设施的截收面积　１７８　气象研究与应用　Ｑ鲞　（ｋｍ２），Ａ　ｅ２为信号线缆人户设施的截收面积（ｋｍ２）　因为该业务大楼的电源线和信号线均为埋地人　户，其有效接收面积Ａ　１、Ａ　ｅ２均按２．ｄｓ．Ｌ．１０　计　算。ｄｓ表示埋地引入线缆计算截收面积时的等效　宽度（ｍ），其数值等于土壤电阻率，经实测为６０１２・ｍ　。Ｌ是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支点　或相邻建筑物的长度，单位为ｒｎ，未知，采用Ｌ＝　１０００ｍ。　Ａ　ｌ＝２×ｄ　×Ｌ×１０—６＝２×６０×１０００×１０一　＝０．１２（ｋｍ２）　Ａ　＝２　Ｘ　ｄ　Ｘ　Ｌ×１０一　＝２　Ｘ　６０×１０００×１０一　＝０．１２（ｋｍ　）　Ｎ２＝Ｎｇ×Ａ　。＝Ｎｇ（Ａ　１＋Ａ　ｅ２）＝３．６８×　（０．１２＋０．１２）＝０．８８（次／年）　２．２．３建筑物及人户设施年预计雷击次数（Ｎ）　Ｎ＝Ｎ１＋Ｎｅ＝１．５５＋０．８８＝２．４３（次／年）　２．３可接受的最大年平均雷击次数（ＮＣ）的计算　ＮＣ＝５．８×１０一　・５／Ｃ　Ｃ＝Ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４＋Ｃ５＋ｃ６　式中Ｃ１为信息系统所在建筑物材料结构因子。　因业务办公大楼主体结构为钢筋混凝土材料，屋顶　为金属材料，故取Ｃ　＝０．８。　为信息系统重要程度因子。因大楼设备的　等电位连接和接地以及屏蔽措施较完善，故取Ｃ２＝　２．５。　Ｃ３为电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击　过电压能力因子。因大楼设备抗冲击过电压能力较　弱，故取ｏ３＝１．０。　为电子信息系统设备所在雷电防护区　（ＬＰＺ）的因子。因大楼设备在ＬＰ　雷电防护区内，　故取ｃ４＝０．５。　Ｃ５为电子信息系统发生雷击事故的后果因子。　因大楼信息系统业务不允许中断，尤其是在灾害天　气时，中断后会发生严重后果。影响市委、市政府的　决策，故取　＝１．５。　为区域雷暴等级因子。根据气象汕头气象　台站观测资料计算，汕头年平均雷暴日Ｔｄ＝４８ｄ／ａ，　６０＞Ｗｄ＞４０，属高雷区，故取ｃ６＝１．２。　’．．Ｃ＝Ｃｘ＋Ｃ２＋ｏ３＋Ｃ４＋Ｃ５＋Ｃ６＝０．８＋２．５＋　】．０＋０．５＋】．５＋】．２＝７．５　ＮＣ＝５．８×１０　・　／Ｃ＝５．８×１０—１・　／７．５＝　０．０２（次／年）　２．４按雷击风险评估确定雷电防护等级　防雷装置拦截效率的计算公式：Ｅ＝１一Ｎ　‘．‘Ｎ＝２．４３（次／年），Ｎ　＝０．０２（次／年），　‘．．Ｎ＞Ｎｏ，应安装雷电防护装置。　Ｅ＝１一Ｎｃ／Ｎ＝１—０．０２／２．４３＝０．９９＞０．９８．　定为Ａ级。　故应在低压电源系统中采取３级以上ＳＰＤ进　行保护，对计算机机房的安全要有严格的要求，有完　善的计算机机房安全措施。　３采取的防护措施　根据该建筑物的使用性质，通过风险评估得出　其雷电防护等级为Ａ级。故应在敏感设备低压电　源系统采用３级以上ＳＰＤ保护，对信息系统采取２　级以上的ＳＰＤ保护，考虑到该建筑物的部分设备损　坏不影响到整个系统的运作，所以建议在四楼设备　较集中的地方采取３级电源ＳＰＤ和信号２级以上　保护，其他电源系统采用２级ＳＰＤ保护。　（１）在一楼电源进线端安装通流量为１００ＫＡ的　开关型ＳＰＤ，安装于总配电箱；　（２）所有与外界相连的专用线路进线，１２１进线　应加装相应型号的ＳＰＤ。ＳＰＤ应根据线路的工作　频率、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式、特　殊阻抗等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适　配ＳＰＤ，分别在总配电线、各分配线架和需要保护的　设备处安装。　（３）综合，布线时一定要明确：电力线不要与网　络线同槽架设；广域网不要与局域网同槽架设；网线　与墙壁有条件应远距离安装；线槽要屏蔽、接地。　（４）在四楼机房应用５　Ｘ　５ｃｍ铁网做屏蔽并与　接地连接，各设备远离引下线０．８ｍ以上并做等电　位处理。　４结论　汕头市天气雷达系统信息接收处理中心大楼及　入户设施年预计雷击次数为２．４３次／ａ，在电源系统　应有３级以上ＳＰＤ保护，信息系统应有至少１级以　上保护，设备机房应做屏蔽和等电位处理，这样可使　其雷击所造成的损失降低到最小。