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1、通信机房的雷电灾害风险评估探析 摘要：雷电灾难是一种不行预料的风险，防灾减灾就是要科学地管理并降低风险，对通信系统及其所在建筑物进行雷电灾难风险评估，依据雷电灾难特性，对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计算，为防雷措施的确定等提出建设性看法，为管理者供应管理和决策的依据。 关键词：通信机房 雷电电磁脉冲 雷电灾难风险 风险重量 中图分类号：TP308文献标识码： A文章编号：1017-9416(2022)10-0033-02 随着灾难科学探讨的兴起和不断深化,防灾减灾理论探讨和应用成果已经进入社会和经济的各个领域。近年来随着数字技术、通信技术的快速发展,各种数据网、传
2、输网、交换网被广泛应用,各类电子通信设备普遍地出现在通信机房中,这些电气电子设备微电子化、网络化导致了其抗过电压、抗电磁干扰的实力差。通信机房或其旁边区域若遭遇雷击,雷电过电压、过电流或雷电电磁脉冲会通过电力线、通信电缆、天线馈线、金属管道和空间辐射等途径侵入机房,将会造成网络运行中断,传输信号产生误码,电子器件被击穿,重要数据遭遇不行复原的破坏,设备不能平安稳定运行等严峻后果1。雷电灾难是一种不行预料的风险,防灾减灾就是要科学地管理并降低风险,对通信系统及其所在建筑物进行雷电灾难风险评估,依据雷电灾难特性,对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计算,为防雷措施的确定等提
3、出建设性看法,为管理者供应管理和决策的依据。 1、某通信机楼防雷现状 1.1 通信机楼建筑物概况 某通信机楼位于即墨某镇,地处空旷地带,周边多山丘,建筑物为框架结构,共五层,长(L)35m宽(W)20m高(H)20m,楼内计算机、网络通讯设备等大量精密仪器较多,其耐过电压,过电流水平低,楼外开阔处是由若干天线组成的天线阵,电磁场环境较为困难,大量电子设备在雷电电磁脉冲的破坏下极易遭损坏。经现场勘察和查看图纸,该建筑屋面敷设有20mm的钢管作为避雷带,各屋角增设了16mm的金属小针作为接闪器,利用混凝土柱内钢筋作为引下线,钢筋混凝土基础作为自然接地体,突出屋面的金属物体(空调机外壳,通风口等)均
4、已做等电位联结,经实测,接地电阻为0.6。 1.2 供电及通信系统概况 该办公大楼供电制式采纳TN-C-S方式,高压进线部分为10kV,电源线经由变电所引入,供电线路为V22电缆直埋,埋地长度约为101m,进户前端穿金属管。本楼一层配电室进户低压配电柜及后级各层主配电箱采纳放射式系统配电。通信机房位于24层,设有测量室,交换、传输机房,无线机房等。 通信系统包括网络设备,通信设备,自动化设备,相关的电源等附属设备及其相互传输各类信号的线缆。楼内总配电柜装设Uc=320V,Iimp=15kA的电涌爱护器一台,各楼层照明配电箱及各末级电源配电箱均装设Uc=320V,标称放电电流适配的电涌爱护器。机
5、房内低压输入/输出屏、市电/油机转换屏、功率补偿屏和油机等设备分别采纳35mm以上铜线通过该爱护地进行接地。低压输入/输出屏前设有防雷箱,在转换屏内的市电采样侧安装有一组二级电涌爱护器。 2、大气雷电环境评价 2.1 该地雷电活动时空分布特征 由于特别的地理环境,即墨所在的青岛市的雷暴日数自东南向西北渐渐增多,闪电多发生在该市的周边地区,闪电密度的高值中心位于该市的大泽山山地和丘陵地区。这是由于青岛为海滨丘陵城市,地势分布东高西低,南北两侧隆起,这些区域存在的海陆风与山谷风相互作用,加强了地面的热力和动力强迫,形成了更有利于强对流天气发生、发展的一系列条件,从而使这些地区成为闪电密度相对较高的
6、中心。 据资料统计,2022年青岛市全年共发生雷电闪数4310111次(该数据来源于山东省局雷电信息终端),雷电主要集中在6-7月,其中8 月最高,达到175631次。依据青岛市7个观测站38年雷暴日数逐年统计,全市雷暴日最多的为29d/a(11015年),雷暴日最少的为13.3d/a(2000年)。11011-2022年38年间平均雷暴日数为21.9 d,年际改变不大。即墨的年平均雷暴日为22.9d/a。 2.2 通信机房年预料雷击次数 通过公式(1)求得有效截收面积为 雷击通信机房引起的年危急事务次数ND值,其中Ng=2.29次/km2.a: 3、通信机房雷击损坏风险计算 3.1 风险重量
7、 通信机房须要计算的风险重量有:R1建筑物中人员生命损失的风险,R2建筑物公众服务中止的风险,R4建筑物中经济价值损失的风险。通信机楼内部系统主要为电源系统、通信系统,入户设施包括电源线、电话线、信号线等。生产过程的危急因素有:在用电场所接触电气设备存在电气事故危急的可能性2。 R1风险重量包括:RA干脆雷击通信机楼时接触电压或跨步电压可引起人身伤亡的风险重量;RB与通信机楼内因火花放电触发火灾或爆炸有关的风险重量;RU与通信机楼内因雷击入户线产生的接触电压造成人身损害的风险重量;RV与通信机楼内因雷击入户线,线路和金属物之间危急火花放电造成物理损害的风险重量。 R2与R4风险重量均包括:RB
8、(同上);RC与干脆雷击通信机楼时雷电电磁脉冲造成内部系统失效有关的风险重量;RM与雷击建筑物旁边时雷电电磁脉冲造成内部系统失效有关的风险重量;RV(同上);RW雷击入户线路时雷电流侵入造成过电压引起内部系统失效的风险重量;RZ雷击入户线路时感应或传导进入建筑物引起内部系统失效的风险重量3。 3.2 截收面积计算 入户服务设施主要指10kV高压电缆、通信线路、电话线路、宽带线路等,由于数据宽带由光纤引入,一般状况下不受雷电影响,因此入户线路的年平均雷击次数的估算只限于高压电缆和通信等线路。因供电线路埋地长度约为101m取Lc101m,H20m,500m。 (1)通信机楼的雷击截收面积为Ad18
9、604m2,机楼四周旁边地面的截收面积Am224450m2。 (2)雷击入户电力线的截收面积为:AI(电力线)(Lc-3H)894.43m2。 (3)雷击入户通信线的截收面积为:AI(通信线)(Lc-3H)894.43m2。 (4)雷击入户电力线旁边地面的截收面积:Ai(电力线)25Le55901m2。 (5)雷击入户通信线旁边大地的截收面积:Ai(通信线)25Le55901m2。 3.3 年预料雷击次数计算 (1)建筑物闪击次数NDNgAdCd10-60.0213(次/a),Cd取0.5。 (2)建筑物旁边闪击次数NMNg(Am-AdCd)10-60.492688(次/a) (3)入户电力线
10、闪击次数Nl(P)=NgAl(P)CdCt10-60.000205(次/a),Ct为入户电力线修正因子取0.2。 (4)入户通信线闪击次数Nl(T)=NgAl(T)Cd10-60.001024(次/a) (5)入户电力线旁边地面闪击次数Ni(P)=NgAi(P)CeCt10-60.012801(次/a),Ce为电力线的环境因子取0.5。 (6)入户通信线旁边地面闪击次数Ni(T)=NgAi(T)Ce10-60.064007(次/a)。 3.4 人身伤亡风险计算 除之前描述的该机楼的特性外,其地面为大理石、瓷砖,固定配置人工报警装置和人工灭火装置;人员类型主要为通信机楼的工作人员,如有特别危急时
11、,会出现一般程度的惊惶。 RA=NDPAraLt RB=NDPBhzrPrfLf RC=NDPCLo RM=NMPMLo RU=(NL+ NDa)PULU RV=(NL+ NDa)PVLV RW=(NL+NDa)PWLW RZ=(NI-NL)PZLZ 人身伤亡风险R1=RA+RB+RU+RV,依据国家标准GB/T21734.2-2022/IEC62305-2:2022规定:雷击造成人身伤亡损失应小于最大风险容许值RT110-5,经计算R1RT1。 3.5 公众服务损失风险计算 公众服务损失风险R2=RB+RC+RM+RV+RW+RZ,经计算R2RT2。 3.6 经济损失风险计算 经济损失风险同
12、R2,R4=RB+RC+RM+RV+RW+RZ,经计算R3RT2。 4、通信机房雷击风险结论与分析 依据以上计算与分析可得,通信机房的人员生命损失风险R1大于风险容许值10-5,有必要增加或改善爱护措施,降低相应的风险值;公众服务损失风险R2小于风险容许值10-3,同时存在着肯定的经济损失风险。 同时应看到,计算得到的各项雷电灾难风险数值比较大,因此应实行适当的防雷爱护措施,由其对于电子信息系统较多的通信机楼,降低建筑物可能因雷击造成的人员生命损失风险及经济损失风险等,使其符合雷电防护的要求,保障各系统正常运行。对于大部分运用时间较长的通信机楼,原有的防雷系统大多存在不同的平安隐患,防雷工程的
13、改造方案需结合详细实际、把机楼内通信设备为主要爱护对象,以外部防护的改造为重点,以对从电源线、信号线进入的雷电过电压进行泄放和拦截为手段,做好接地与屏蔽措施,降低雷击灾难的风险,以保障通信网络的平安运行。 参考文献 1中华人民共和国通信行业标准,通信局(站)雷电过电压爱护工程设计规范YD/T50101-2001. 2钱强寒,陈勇斌,杨磊强.雷击风险评估实践中各风险重量的鉴别.浙江气象,2022.28(3):41-46. 3杨仲江.雷电灾难风险评估与管理基础M,北京,气象出版社,2022,11:59. 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页