工业厂房雷电灾害风险评估技术要点

韩辉

摘要 针对工业厂房功能明确、结构复杂、布局繁杂的特点，通过与普通建筑物的对比，分析了工业厂房雷电灾害风险评估的特征，并以某卷烟厂为例，分别从截收面积处理、风险区域划分、重点厂房风险处理等方面讨论了工业厂房雷电灾害风险评估的技术要点。

关键词 工业厂房;雷电灾害风险评估;技术要点

中图分类号：P429 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）04-069-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.027

Abstract In view of the characteristics of industrial factory building with clear functions，complicated structures and complicated layout，this paper analyzed the characteristics of lightning disaster assessment of industrial factory building by comparing with ordinary building，and took a cigarette factory as an example，from the treatment of intercepted area，division of risk areas，risk management of key factory building，the technical points of lightning disaster risk assessment in industrial factory building was discussed.

Key words   Industrial factory building;Lightning disaster risk assessment;Technical points

雷电灾害是联合国“国际减灾十年行动”公布的最严重的自然灾害之一，给人们的生产生活带来了严重威胁。工业厂房是指包括生产车间、辅助用房及附属设施用房在内的直接用于生产或为生产配套的各种房屋，因工业生产的特殊性，工业厂房一般不会位于城市中心地带，周围高耸建（构）筑物较少，具有较高的雷电危险性，且各类房屋功能明确，通过管道、线路相连，一旦发生雷灾事故，可能导致整个厂区的生产故障甚至设备损毁。

雷电灾害风险评估是风险管理的有效方法，对工业厂房进行雷电灾害风险评估，可以根据评估对象的环境特征对其进行科学计算以提供合理、有效的防护措施。但雷电灾害风险评估相关标准规范多针对独立建筑物制定，对危爆场所、电子信息系统关注较多，工业厂房作为整个厂区建筑群中拥有独特功能、性质的单体，因其复杂的管、网布设，以及相互关联的功能分区，雷电灾害风险评估相关标准并不能完全适用。考虑工业厂房的特殊性，研究工业厂房雷电灾害风险评估技术要点，可以为工业厂房雷电灾害风险评估提供科学方法，为相关技术人员提供参考依据。该文以某卷烟厂为例，介绍工业厂房雷电灾害风险评估的技术要点。

1 厂房基本特征及雷电灾害风险

工业厂区内往往根据功能不同进行分区处理，各分区间既相对独立又互相联系，形成一个统一的整体。该文拟分析的某卷烟厂包含厂前区、生产区、动力区、辅助区和仓储区，厂前区为科研办公楼;生产区为联合工房;动力区为动力中心;辅助区包括综合服务楼、职工活动场地和停车场;仓储区包括片烟库、辅料库及成品库、香精香料库和工业垃圾站。此外，在厂区东侧有废水处理站和雨水泵站，各高架库房的南侧都有大面积的物料运输广场，其中片烟高架库物料运输广场面积为55 m×29 m，辅料和成品高架库物料运输广场面积为70 m×29 m，这样在联合工房的南端，就形成了集中的物流运输区域。

全厂供电由开发区新建变电站引来2路专用电源线，至动力中心10 kV变电所，满足新建厂供电负荷要求。动力中心变电所引出至联合工房变电所、科研办公楼变电所、雨水泵房变电所、工业垃圾站变电所。科研办公楼变电所供给综合服务楼、传达室用电;雨水泵房变电所供给废水处理站用电;工业垃圾站变电所供给片烟库、成品辅料库、生产工房、库房、办公楼用电。区域平面布置及电路走线情况见图1。

该卷烟厂各建筑物相互独立，但从布设位置和功能上又体现了便于生产和存储、管理互相衔接的特点[1]。对其进行雷电灾害风险评估时，一方面，各建筑物间的有效截收面积互相重叠，另一方面，线路走线方向一致，甚至布设在同一电缆沟内，线路截闪互相影响。同时，雷电击中动力中心时，不仅将对相连建筑工业垃圾站、雨水泵站等造成影响，对整个厂区也会产生风险，此外，物料运输广场等区域具有较高危险性，雷擊时将对周围建筑、人员造成影响。在进行雷电灾害风险评估工作时，均应在规范的基础上采取相应技术手段，保证雷电灾害风险评估合理有效。

2 等效截收面积的处理

2.1 建筑物等效截收面积

2.2 服务设施等效截收面积

服务设施是指与建筑物相连的各类管线，遭受雷击时，雷电流沿管线进入室内，将导致接触电压与跨步电压的风险、物理损坏的风险以及电气电子系统失效的风险。工业厂区一般设有厂区总变配电室向各厂房供电，线路沿电缆沟敷设。如图3所示，多条线路布设在同一电缆沟内，且部分处于周围建筑物等效截收面积范围内[3]。因电缆埋地敷设，周围建筑物等效截收范围内，如果雷电击中建筑物，线路将得到有效保护。故如图3青色部分，线路等效截收面积将去除周围建筑物的截收面积，而在周围建筑物内的等效面积可考虑乘以环境因子。此外，还应考虑同方向上的线路类型不同，无法同时进行计算时，应根据线缆根数对等截面积进行划分，以免重复计算。

3 风险区域划分

工业厂房在功能分区布局上较普通建筑更为复杂，可包含办公区、生活区、多个生产区，物料在整个厂房不同区域以及不同厂房间有序流转，成为有机整体。对工业厂房进行建筑分区时，除应考虑土壤或地板类型、防火分区、空间屏蔽等，还应在区域功能、特征方面全面考虑，合理分区[4]。

联合工房是集卷烟生产和管理为一体的现代化工业厂房，由制丝部分、掺配加香部分、卷接包部分、生活辅房4部分组成，是该卷烟厂的核心，也是厂区雷电灾害风险评估的重点。联合工房主要功能为车间厂房，配套有生活辅房，主要的風险包括人员生命损失风险和经济损失风险，以联合工房为例介绍大型厂房雷电灾害风险评估注意事项。

较一般民用建筑物，联合工房设有不同的出入口，人流入口在北端的生活辅房，物流出入口在工房南端，2个出入口人员数量、出现时间以及出入口地面特征不尽相同，故应将室外区域设为2处，分别给予考虑。同时，室内区域分为不同的生产工作区，各部分功能、性质各异，设有16个防火分区，应具体考虑不同防火分区的特点，根据减小雷击可能性的因素及雷击后果的不同，进一步划分不同区域，分别进行风险计算。

4 公众服务损失风险计算

传统意义上的公众服务损失风险一般指一定区域内断水、断电等影响正常生产、生活的风险，在对供电、供水公司进行计算时需重点考虑。但对于工业厂房，通常设有专门的变、配电所和控制中心，对全厂的电力、通信、自控等进行统一调配，一旦遭受损害，将导致整个厂区生产中断，甚至可能造成人员恐慌以及危险物品泄露等间接损失[5]。

动力中心是该卷烟厂的动力供给、分配和计量的中心，直接影响全厂的正常工作、生产，共有4座临近建筑物，分别为联合工房、科研办公楼、雨水泵房、工业垃圾站，对其进行公众服务损失风险的计算。但标准中给出的公众服务损失风险允许值为10-3，与文中所计算的公众服务损失风险并不能完全对应，在具体计算时，应考虑生产企业对生产损失的可接受程度，调整具体数值，以便合理计算。

5 小结

工业厂房较普通商务、住宅楼，其功能上具有独特的性质，如内存物含有易燃、易爆、有毒、有害物质，生产设备对电磁脉冲高度敏感，承担整个厂区的物流枢纽、中控中心等作用，且工厂工艺流程复杂，不同厂房内设备互相连接输送物料，均对雷电灾害风险评估带来影响。在进行雷电灾害风险评估时，应综合考虑相关特征，采取科学方法，必要时适当调整雷电灾害风险评估参数，以保证评估结果的科学、合理。

参考文献

[1] 汝洪博，马金福，冯志伟，等.建筑物雷击次数等效截收面积计算方法[J].气象科技，2013，41（1）：191-195.

[2] 魏秀梅.化工企业雷电灾害风险评估与应用[J].气象科技，2014，42（2）：353-358.

[3] 马宏达.学习和引用IEC建筑物防雷规范中值得商榷的几个问题[J].电工技术杂志，2004（2）：11-13.

[4] 尹娜.雷电灾害风险评估研究[D]. 南京：南京信息工程大学，2005.

[5] 钟颖颖.洋口港区雷击风险及预警方法研究[D]. 南京：南京信息工程大学，2011.

责任编辑：李杨