1、毕业论文题 目 安徽省安庆市油岭花炮厂风险评估报告院 系 大气物理学院专 业 雷电防护科学与技术1目 录引言 .31.厂区的自然条件 .41.1 地理特征 .41.2 地质特征 .41.3 气象环境特征 .42.生产车间的雷击风险情况及拟保护措施 .52.1 雷击分析 .52.2 雷击风险分析 .52.3 项目拟采取的防雷措施 .83.评估依据规范 .94.评估使用参数 .105. 建筑物的特性分析及风险评估的流程分析 .115.1 建筑物的特性分析 .115.2 本次风险评估的流程 .156.生产车间雷击风险计算 .176.1 基本参数计算 .176.2 雷击风险分量的计算 .206.3 结
2、论 .217.致谢 .212参考文献 .22ABSTRACT .233安徽省安庆市油岭花炮厂风险评估报告唐宏科南京信息工程大学雷电防护技术与科学系，南京 210044摘要：本文根据国际标准 IEC62305-2 中对于建筑物的风险评估方法对安庆市油岭花炮厂做了防雷风险评估，结合该建筑物的设计方案，在对建筑物周围的地理特征以及建筑物自身的特性做了分析之后， 计算得到了安庆市油岭花炮厂的雷击风险评估结果，并 对该结果做了分析。关键词：烟花炮竹厂，防雷，风险评估引言烟花爆竹生产由于行业的特殊性,各种原因引发的事故时有发生,在给人民的生命财产造成严重损失的同时,也对社会稳定造成恶劣影响。本文在对烟花爆
3、竹生产事故的主要原因、事故类别进行剖析的基础上,着重讨论了烟花爆竹生产事故的控制措施,从管理上强调采取要严把安全生产准入关,要增强企业的安全生产主体责任意识,要注重烟花爆竹生产企业安全文化建设等九项措施,从技术条件上强调了烟花爆竹生产企业应具备的安全技术条件。烟花爆竹的生产是一个高危行业,烟花爆竹企业的安全生产工作,关系到每个从业人员的生命安全,关系到每个从业人员的家庭幸福,关系到社会的稳定大局,也关系到烟花爆竹行业的生存和发展,但是,只要加强管理,严格执行安全技术规程,确保烟花爆竹产品质量合格,杜绝生产过程中能引起烟火药燃烧、爆炸的点火源,采取有效的减轻事故破坏性的措施,就能有效地控制和减少
4、烟花爆竹行业引起的火灾、爆炸事故,使烟花爆竹行业健康、稳定、有序地继续向前发展,满足人民群众日益增长的文化、艺术的需要。因此对于烟花爆竹厂的防雷工作不但要按照新建建筑物的防雷标准进行，更要严格遵守易燃易爆场所的雷电防护要求，以达到安全可靠、经济合理的目的。本次评估的的对象为安庆市油岭花炮厂，可将该花炮厂为新建建筑物，评估时尚未投入使用，现将对其设计采用的防雷以及现场勘测的情况做具体发的防雷风险评估，所依据的标准主要为 IEC62305-2 风险管理部分。对于的风险评估，目前国内和国外都没有做得相当完善的报告，有的只是做了简单的雷击分析，所以，在这篇论文中，我做了相对较为完整的烟花爆竹厂的雷击风
5、险评估。1.厂区的自然条件1.1 地理特征：安庆市油岭花炮厂位于安庆市怀宁县。怀宁地处安徽省西南部，长江下游北岸，大别山南麓前沿。跨东经 11628“-11703“，北纬 3020“-3050“。东与安庆市毗邻，西连潜山、太湖，北接桐城，南邻望江，与东至隔江相望。县域面积 1543 平方公里。 怀宁地貌属长江平原区低山丘陵岗地平原湖泊亚区，东部群山叠翠，中部岗峦起伏，西南圩畈相连。大别山南麓余脉分两支入县。潜山公盖山平岗逶迤，至独秀山一峰拔地，再向东南延伸，构成大雄、黄梅、百子和大龙山浅山丘陵。望江香茗山来自东南，由王居山、龙王山脉形成丘陵岗地。县内地势，中间高两翼低，东北高西南低，东部大龙山
6、三乡尖为县境最高点，海拔 6 9 7 米。南方地势最低，海拔仅1 0 米左右，丘陵岗地占全县面积 8 1 . 5 % ，圩畈平原占全县面积的 1 8 . 5 % 。县境内河流密布，湖泊众多，东有长江，北有大沙河、高河，南有皖水、潜山、长河于石牌汇成皖河，至皖河口汇入长江，4有白洋湖、三鸦寺湖、石门湖、冶塘湖、七里湖、八里湖等湖泊。1.2 地质特征：安庆市油岭花炮厂房大多数紧邻山脚边建设，土壤多为砂砾型石土混杂的结构，平均土壤电阻率为 100m。项目厂区地下水 PH 值呈中性，对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。1.3 气象环境特征：怀宁属亚热带季风湿润区，四季分
7、明，气候温和，雨热同期，降水适中，光照充足，无霜期长。春天返暖快，常倒春寒；夏季高温多雨，受地形、气温日较差较小、夏季雨水丰沛、气温高等因素综合作用，热雷暴较多；秋季天高气爽，或有伏旱；冬天睛冷，偶降雨雪。以下是依据安庆市闪电检测数据为基础，应用软件 origin 做出的安庆市 2006.1-2008.12 这三年来的正闪击频率月平均图和正闪击强度峰值的月分布图。从图中信息可知，安庆市遭受的雷暴主要集中在 6-9月份，其中，雷暴最频繁出现在八月份前后，相应的正闪击强度也最强。这时雷暴正闪击的频率超过 450次，强度为 80-90kA 之间。说明雷暴在八月份前后频率高和强度都很高，易燃易爆场所的
8、危险性也就非常大。需要对其做完善、可靠的防雷设施以避风险。通过对近三年来安庆市闪电检测数据作更进一步的分析可知，将正闪击次数超过 10 次的日子记作一个雷暴日，则可以得出安庆市年平均雷暴日为 38 天。1234567891011201020304050正闪频数月 份06-8年 正 闪 频 数 月 分 布5123456789101120102030405060708090正闪强度(KA) 月 份06-8正 闪 强 度 峰 值 月 分 布1.4 厂区现有防雷装置现状6药 物 中 转 药 物 混 合 氧 化 剂 秤 量 、 暂 存 化 工 原 材 料 中 转 库内 筒 装 药内 筒 中 转 库 （
9、1）内 筒 中 转 库 （ 2） 引 线 中 转 库 黑 火 药 中 转 库 还 原 剂 秤 量 、 暂 存装 黑 火 药 组 筒 串 引装 黑 火 药 后 中 转组 装 包 装 （ 1） 组 装 包 装 （ 2）成 品 中 转 库 组 筒 后 中 转包装物库厂区平面图71.4.1 厂区基本情况根据现场勘察，花炮厂周围无高大建筑物，厂区周围为小山岭，空气对流旺盛，相对湿度较大，因此应特别注意防雷保护工作。现有第一类防雷建（构）筑物 9 栋，沿山体布设，库区总长度约 200m，山脚处土壤电阻率较小。A级工（库）房和成品中转库为一类防雷建筑物;其他 C 级工房为二类防雷建筑物。1.4.2 库区现有
10、防雷装置现状接闪装置部分:厂区安装有部分避雷针，其中绝大部分已严重锈蚀，且避雷针高度、安全距离均不符合国家规范设计要求，应对其原有避雷针进行整改。每栋 A 级工（库）房和成品中转库房均需要重新设计防直击雷措施。每栋 C 级工房，设计沿屋脊悬空架设 35mm 镀锌钢绞线作为避雷线，防止或减少直击雷击。设计避雷线弧垂最低点距屋顶距离3m，接地极冲击接地电阻不大于 10。每栋 A 级工（库）房和成品中转库房外已设立导静电装置。电缆埋地引入，设计埋地电缆长度 L50m。2#、5#、12#、15#、18#库信号进线终端杆（进线杆）未做接地处理。1.4.3 厂区安防设备现有防雷装置现状1.4.3.1 现场
11、勘察记录库房的安防保护智能系统中，有监视系统的视频线、485 控制线、门禁控制、电话线等信号线，其中中心库的主干线为光纤连通至中控室，但其它各库房之间均为非屏蔽电缆线。信号线为架空线与电源线同杆敷设，总长度约 200m，架空线未采取屏蔽保护，具体如下：（1）场外监视设备安装在水泥杆的上端或直接架设在厂区围墙上端，处于 LPZ0B 区，杆顶端和厂区围墙上装有接闪装置，有接地装置；（2）监控中心电台天线设置在无防直击雷装置的 LPZ0A 区，中控室有信号线飞线方式架设，无防雷电波和雷电感应措施；（3）厂区办公大楼平台上安装的卫星天线设置在 LPZ0A 区，无防直击雷措施；（4）中控室设有二级电源
12、SPD，第一级通流能力 40KA，第二级通流能力 20KA；（5）中控室程控交换机有数据线信号 SPD；（6）厂区电源入库线的最后一支撑杆上设有氧化锌避雷器；（7）厂区的入库控制信号线上设有信号 SPD；（8）监控系统外场电源设有二级电源防护，第一级为线路氧化锌避雷器，第二级为 20KA 电源SPD；（9）监控系统外场的控制线和视频线都设有信号 SPD；1.4.3.2 安防设备竣工以来遭雷击受损情况06 年 8 月覆土库区变配电房旁一摄像机遭雷击损毁。05 年 6 月 17 日雷击天气，覆土库区变配电房空开跳闸，同日 12#覆土库电源线 SPD 被雷击坏。 （找时间在资料里）1.4.3.3 厂
13、区的电源线的防雷状况库区使用 10KV 的高压电，从库区门口变配电房输出的高压电源线架空引入库区的 3 个变配电房。总线长约 10km，其截收面为：5001000=5.010 5（m 2） ，高压线未装避雷线，只是在入库变配电房处安装了高压避雷器和电缆入地到室内。据了解，避雷器每年未测试。变配电室没有设置防直击雷装置，低压一侧未安装 SPD。由三个配电房变压后的220/380V 低压电源，架空输送到每栋库房前，其截收面积为20001000=2.0106（m 2） ，从架空电线引入库房的220V 电源线采用穿金属管埋地进入库房门口配电箱，其截收面积为 210030=6.0103（m 2） ，其防
14、雷措施为在电源线下架空杆处装设了 2 个 FS-380 的避雷器，电源线穿管埋地防止雷电感应。但电源线缆穿金属管埋地长度小于设计要求的 50m。82.安庆市烟花爆竹厂的雷击风险情况及拟保护措施2.1 雷击分析：雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。当然，云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜不会造成很大影响，云层对大地的放电，则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大； 通常雷击有三种主要形式：其一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷” 。其二是带电
15、云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷” ；其三是“球形雷” 。 2.2 雷击风险分析：2.2.1损害分析：（1）雷击对建筑物的损害分为：直接击中建筑物； 由于厂区内的生产车间和原料仓库里存放了大量的火药，直接击中建筑物会对工厂造成严重破坏。击中建筑物邻近区域和（或）入户线路邻近区域和公共设施和（或）入户线路（电力及通信线路）或其它公共设施。在本次评估中，把该烟花爆竹厂看
16、新建建筑物来进行风险评估的计算，所以要考虑的影响为雷击对于建筑物的影响。雷击建筑物或入户公共设施可导致实体损害和生命危险。由于厂区内的生产车间和原料仓库里存放了大量的火药，雷击入户线路对设备雷击建筑物或公共设施邻近区域以及击中建筑物或公共设施可导致电力及电子系统发生故障，这是由于这些相连系统中的电阻和电感在雷击电流作用下形成的过压导致的。而且，由雷电过压导致的用户装置及电力供应线路的故障还可在这些设施中产生开关动作型过电压。由于厂区内的生产车间和原料仓库里存放了大量的火药，这种开关型过电压所产生的电火花很可能会引起火药的起火爆炸。影响建筑物和公共设施的雷击数目取决于：建筑物和公共设施的尺度及特
17、征、环境特征和所在位置地区的雷击密度。雷击导致损害的概率取决于：建筑物和公共设施、雷击放电特点和所采用防护措施的种类与效率。雷击导致的年度平均损失量取决于损害程度及雷击可能造成的损害后果。防护措施可以减少损害概率或损失量，其防护效果取决于所采取的每个防护措施的特性。（2）根据IEC62305-2中建筑物损失类型包括：L1：人员生命损失；L4：经济损失（建筑物及其内存物的损失） 。在安庆市油岭花炮厂中需要考虑的损失类型不包括文化遗产的损失和公共服务的损失，即考虑损失L1 和L 4。风险R是年平均可能损失量。对于建筑物中可能出现的各种类型的损失，应当对相应的风险进行计算。2.2.2风险分析：（1）
18、建筑物中需要计算的风险包括：R1：人员生命损失风险；R4：经济损失风险。为了计算风险值R，应当定义并计算有关的风险分量（风险分量取决于损害源和损害类型）。9每中风险都是其对应的风险分量的总和。在计算风险值时，可以按照损害源和损害类型对风险分量进行分组。（2）建筑物的风险分量：直接雷击引起的建筑物的风险分量RA：建筑物户外的距离建筑物3m以内的区域中与接触和跨步电压电压造成生物伤害有关的风险分量。因为人们可能有遭受直接雷击的危险，所以可能出现L 1类型的损失。这些情况也可以用本部分的理念来考虑；RB：与建筑物内因危险火花放电出发火灾有关的风险分量，这种情况还可能会对环境造成危险。会产L 1 和L
19、 。RC：与LEMP造成内部系统失效有关的风险分量。所有情况下都有可能出现L 4类型的损失。在油岭花炮厂中，因为具有爆炸危险的建筑物，危及人员生命的建筑物还可能伴随出现L 1类型的损失。邻近雷击引起的建筑物风险分量RM：与LEMP引起内部系统失效有关的风险分量。所有情况下都有可能出现L 4类型的损失，在油岭花炮厂中，因为具有爆炸危险的建筑物，危及人员生命的建筑物还可能伴随出现L 1类型的损失。雷击相连服务设施引起的建筑物风险分量RU：与建筑物内雷电流注入入户线路产生的接触电压造成人身伤害有关的风险分量。可能会出现L 1类型的损失，因为花炮厂内具有爆炸危险的建筑物，还可能出现L 4类型的损失；R
20、V：与雷电流经过入户服务设施产生的物理伤害（入户设施和金属部件之间的危险火花放电触发火灾或爆炸，通常位于线路入户处）有关的风险分量。L 1 和L 的损失类型有可能出现；RW：与入户线路上感应出的并传导进入建筑物内的过电压引起内部系统失效有关的风险分量。在所有情况下可能出现L 4类型的损失，因为具有爆炸危险的建筑物，所以还可能伴随出现L 1类型的损失。在本次评估中所考虑的服务设施是指厂区进入建筑物的管道部分以及它内部的管道以及线路部分。雷击相连服务设施附近引起的建筑物风险分量RZ：与入户线路上感应出的以及窗到进入建筑物内的过电压引起内部系统失效有关的风险分量。在所有情况下可能出现L 4类型的损失
21、，因为具有爆炸危险的建筑物，还可能伴随出现L 1类型的损失。在本次评估中所考虑的服务设施是进入建筑物的管道和建筑物引出的管道。（3）建筑物风险分量的组合：建筑物内所考虑的各种损失的响应风险分量如下：R1：人员生命损失风险；R1=RA+RB+RC1） +RM1） +RU+RV+RW1） +RZ1） （1）由于本次评估的安庆市油岭花炮厂是归为具有爆炸危险的建筑物，因其内部系统失效可能会危及人员生命的建筑物。R4：经济价值损失的风险。R1=RA2） +RB+RC+RM+RU2） +RV+RW+RZ （2）建筑物中各种损失类型对应的风险分量如表2.1：表2.1 建筑物中各种损失类型对应的风险分量损害源 雷击建筑物S1雷击建筑物附近S2雷击连接到建筑物的线路S3雷击连接到建筑物的线路附近S4风险分量 RA RB RCRM RU RV RWRZ各种损失类型对应的风险
