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                          雷電監測預警對雷擊風險評估的影響分析

                          作者:管理員  發布時間:2022/3/3 8:43:06  點擊率:121941

                          1、雷電監測預警應用

                          雷電監測預警綜合利用了雷達、衛星、閃電定位儀、地面電場儀等的觀測資料,參考了天氣形勢預報產品和雷暴云起電、放電模式運行的結果,結合相關算法,對有可能發生或已經發生雷電的區域進行預測、識別、跟蹤和外推,提供一定時間和區域內雷電發生概率、雷電活動移動趨勢等預警信息。

                          雷電監測預警適用于不同類型的場所,如戶外體育場所、游樂場所和旅游景區等人員密集場所,以及易燃易爆場所等?蔀楣娀顒訄鏊峁├纂婎A警信息,以便雷電來臨前人員能及時撤到有完善防雷措施的地方,同時暫停相關設備作業,以確保人員和財產的安全。對于大多數場所,可在氣象部門的統一部署下,開展雷電監測預警相關工作,如在戶外活動場所安裝氣象信息接收系統,及時接收雷電預警信息,同時安裝設備成本和操作維護在一般用戶可接受范圍內的大氣電場儀,基于氣象部門發布的雷電預警信息,利用電場儀進一步明確該區域是否會發生及何時發生雷電,從而提高該場所雷電預警的準確率、精確性和指向性。大氣電場儀應用在雷電預警預報上已有不少研究。有研究表明,大氣電場儀可提前10~30min發出雷電預警,為相關部門采取防雷應對措施爭取先決時間。


                          2、安裝預警設備后風險評估分析

                          2.1安裝預警設備后影響到的參量

                          風險評估通常分為4類型:人身傷亡損失風險R1、不可接受的公眾服務中斷風險R2、無法挽回的文化遺產損失風險R3以及經濟損失風險R4。安裝預警設備前風險因子構成如圖1a所示。


                          人身傷亡損失風險R1由RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW、RZ等風險分量組成(詳見風險評估規范《GB/T21714.2—2008/IEC62305—2:2006》,以下簡稱《GB/T21714.2》)。當預警到雷電來臨,評估場所的人員應由室外轉移到安全場所,從而對接觸電壓和跨步電壓導致傷害的損失因子Lt產生影響。由室外到安全場所,一般情況下可認為L't降為0,從而使由接觸電壓和跨步電壓造成生物傷害有關的風險分量R'A降為0;預警雷電來臨而采取相關措施,將因雷擊起火或爆炸引起人員傷亡物理損害(如化工廠)的風險值降低,物理損害導致的損失因子L'f取值將變小;可中斷業務的設備暫停工作或者提前準備好備用設備,將因設備遭雷擊失效引起人員傷亡風險降低(電氣和電子系統失效,如醫院),內部系統失效導致的損失因子L'O取值將減小?傮w而言,各項風險分量都會產生變化。因此安裝預警設備后,當預警發生,室外、室內的人員轉移到其它的安全場所,風險R'應按所轉移的新場所環境進行評估(見圖1b)。具體上,在計算人員損失風險R'1時,損失量LX發生變化,年平均危險事件次數NX、損害概率PX不發生變化。

                          經濟損失風險R4和評估場所設施關系密切。當預警到雷電,可中斷業務的設備暫停工作,將降低因雷擊遭破壞或故障的概率,從而降低經濟損失風險值。如拔掉其電源和通信插頭,會使L'O取值變小;又如加油機暫停加油,油罐車暫停卸油,可降低起火爆炸風險,從而相應減小L'f的取值。對于不可中斷業務設備,應及時做好應急措施,主設備遭雷擊后及時啟用備用設備,避免業務中斷產生經濟損失?傮w來說,會減。'B、R'C、R'M、R'U、R'V、R'W、R'Z等風險分量的數值。同樣,計算R'4時,僅L'X會發生變化。

                          采取雷電監測預警措施后,對R2影響一般較小,而對于R3較難采取應對措施,評估基本不受其影響,所以本文未分析對此兩項風險類型的影響。

                          2.2安裝預警設備后風險取值及計算方法

                          設nt為預期總人數,np和tp分別為安裝預警設備前可能受到雷擊危害的人員數量和人員每年處于危險場所的時間,n'p和t'p分別為安裝后的人員數量和時間,ct為建筑物的總經濟價值,c為安裝預警設備前建筑物可能損失的經濟價值,c'為安裝后可能損失的經濟價值。在R'1的計算中,對于L'X的取值應根據評估場所具體情況進行分析。如果n'p、n't、t'p較易確定時,可根據以下方法計算得到L'X。舉例分析如何得到L'X中的L't數值:

                          假設某一評估場所(某工廠),在安裝預警設備之前,有150人上班,即預期的總人數nt=150。該工廠20人在室外(距離廠房3m內)可能遭接觸電壓或跨步電壓危害,即可能受到雷擊危害的人員數量np=20。以小時為單位,計算工人每年處于危險場所的時間,該地區雷暴日數為36d,危險時間總數tp=24×36=864h。因此有Lt=(np/nt)(tp/8760)=20/150×864/8760=0.01315.安裝預警設備后,當預警到雷電來臨,如果室外所有人員都撤離到安全地方,即在危險場所時間t'p=0,這時L't=0;如果大部分人員撤離到室內,但由于工作需要仍有5人留在室外,即n'p=5,在戶外危險時間tp不變,這時L't=(n'p/nt)(tp/8760)=5/150×864/8760=0.00329.如果n'p、n't、t'p很難確定時,應按風險評估規范《GB/T21714.2》,仔細分析被評估對象,在該規范給出的LX典型平均值的基礎上合理縮減。

                          在R'4的計算過程中,對于L'X取值,L'f應由因雷擊引起物理損害導致的建筑物、存儲物(含設備)損失的經濟價值c'f除以該建筑物、存儲物和相關業務的總價值ct得到,即L'f=c'f/ct;L'O應由因雷擊造成內部系統失效,系統自身價值及系統失效導致的業務中斷經濟損失c'o除以上文所提到的總價值ct得到,即L'O=c'o/ct;接觸電壓和跨步電壓導致傷害的損失因子L't應由因雷擊造成牲畜傷亡的經濟損失c't除以總價值ct得到,即L't=c't/ct。

                          裝預警設備后預報到雷電來臨時可中斷工作的設備暫停工作,爆炸因子影響將降低,降低風險后爆炸場所可等同于一般工業類建筑物,L'O因子可取10-2。L'f因子也應根據被評估對象實際情況,取值合理減少。

                          2.3風險一般評估流程

                          在雷擊風險評估業務中,可在現場勘查記錄表中增加一欄“是否安裝雷電預警設備”,若“是”則按照上述方法進行取值評估分析,若“否”則按照目前規范中一般取值方法進行評估,具體流程見圖2所示。



                          2.4安裝預警設備后影響到的風險類型

                          在重要的防護場所預警到雷電來臨時,由于場所性質差異,為降低雷擊風險采取的措施會不同,影響到的風險類型可能也不同。如下簡要歸納分析:

                          (1)易燃易爆場所:如化工廠、煙花爆竹廠、油庫、加油站等,預警到雷電后,一方面人員撤離到安全地帶,另一方面相關設備可采取相應防護措施,例如利用具有高切斷能力的開關停止油機工作等,主要影響到風險R1和R4;

                          (2)露天體育場所:如足球場、高爾夫球場、F1方程式賽車場等,預警雷電來臨時暫停比賽,人員撤離到安全地方,主要影響到風險R1;

                          (3)室外旅游或娛樂場所:常位于空曠地方,且旅游(娛樂)旺季多為雷暴高發季節,預警到雷電后人員及時躲避到安全場所,主要影響到風險R1;

                          (4)航空航天場所:預警到雷電來臨,推遲航天器發射,可中斷工作的設備切斷電源,確保免遭雷擊,主要影響到風險R1和R4;

                          (5)高壓輸電線路:預警到雷電后采取適當措施限制風險,如降低雷電發生區域內高壓線輸電電壓或采用自動隔離供電系統來確保設備的安全,主要影響到風險R2和R4。

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