雷電損害風(fēng)險評估在防雷工程中的實際應(yīng)用 

摘 要：文中敘述雷電損害風(fēng)險評估在防雷實際中的應(yīng)用，闡述個人見解，以供探討。

關(guān)鍵詞：雷擊災(zāi)害、風(fēng)險評估

雷電是一種美麗而又迷人的大氣放電現(xiàn)象，雖然放電時間短，但在放電時所產(chǎn)生數(shù)萬伏至數(shù)十萬伏沖擊電壓，放電電流可達幾十到幾十萬安培，電弧溫度也可達幾千度以上，對建筑群中高聳的建筑物及尖形物、空曠區(qū)內(nèi)孤立物體以及特別潮濕的建筑物、屋頂內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)的建筑物及露天放置的金屬設(shè)備等有很大威脅，可能引起倒塌。起火等事故。特別是在華南地區(qū)，年雷暴日常會達到80天甚至更多，頻繁的雷擊會造成生命和財產(chǎn)的巨大損失。依法防雷、科學(xué)防雷，建立防雷安全保障體系，減少雷災(zāi)危害，已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。

防雷減災(zāi)工作，實行預(yù)防為主，防治結(jié)合的方針，防范于未燃。“防”的法規(guī)全國各地氣象系統(tǒng)都有相應(yīng)的管理條文，要“進行防雷”就先要告訴人家為什么要“防雷”，防雷”的意義和價值有多大！因此就要對所保護的建筑物進行雷電損害的風(fēng)險評估，如何評估？《雷電損害風(fēng)險評估的方法與實踐》（廣東省氣象局楊少杰等編寫）一文中以作了詳細的介紹。如何將雷電損害的風(fēng)險評估應(yīng)用到防雷實際中去呢？

雷電損害風(fēng)險評估是一項既重要又繁瑣的工作，涉及到建筑物的所在地的地理、氣象、環(huán)境等方方面面，是建筑物保護水平選擇過程中最重要的一環(huán)。IEC61024、IEC61312、IEC62305和《雷電損害風(fēng)險評估的方法與實踐》（廣東省氣象局楊少杰等編寫）均闡述了雷電損害風(fēng)險評估的重要性和評估方法介紹。為了使防雷設(shè)計建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，避免盲目性、保證防雷工作安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。對所保護的建筑物進行雷電損害風(fēng)險評估應(yīng)在建筑物設(shè)計之前或者在防雷整改工程實施之前進行的。從用戶角度講，通過雷電損害風(fēng)險評估可以讓用戶明確防雷之重要性，讓用戶清楚所考慮的建筑物或服務(wù)設(shè)施是否需要安裝防雷系統(tǒng)；如果需要，應(yīng)選用那些防護措施；采用這些措施在經(jīng)濟上是否合算。從防雷技術(shù)人員角度講，通過雷電損害風(fēng)險評估可以讓我們對所保護的建筑物判斷是否需要采取防雷措施，科學(xué)、規(guī)范、合理的進行防雷設(shè)計、施工以及采取有效的防護措施。譬如，按照風(fēng)險評估方法可以得出雷擊建筑物的損害風(fēng)險或服務(wù)設(shè)施的損害風(fēng)險，按不同的損失類型加以判斷，就可以得出是否需要采取防雷措施的結(jié)論。

如果直接雷擊損失風(fēng)險值大于或等于風(fēng)險容量值（RD≥RT）時，從形式上就可以理解為該被保護建筑物所處的地理環(huán)境比較理想（如附近有高層樓宇等），建筑物內(nèi)的設(shè)備不是算很重要等。這時建筑物應(yīng)當(dāng)安裝減小直接雷擊損失風(fēng)險值的LPS，不需要采取其他措施，便能保護建筑物。也就是說在這種情況下的被保護對象（建筑物）能在直擊雷防護措施下得以保護。

如果直接雷擊損失風(fēng)險值小于或等于風(fēng)險容量值（RD≤RT），但間接雷擊損失風(fēng)險值大于或等于風(fēng)險容量值（RI≥RT）時，從形式上就可以理解為該被保護建筑物所處的地理環(huán)境較理想，建筑物內(nèi)有重要計算機機房、有各種服務(wù)性管道進出建筑物等。因而我們可以判斷出，該建筑物的所采取的直擊雷防護措施是有效的，但對間接雷擊的防御尚存缺陷，此時我們應(yīng)當(dāng)采取以下措施：1、按IEC標準將電源部分、信號部分進行分級保護，以SPD作等電位連接；2、所有進出建筑物的服務(wù)性設(shè)施均進行等電位連接和屏蔽處理；3、采用隔離變壓器；4、改變設(shè)備特性，盡量采用耐壓能力高的設(shè)備；5、安裝合適的屏蔽，并且在設(shè)備安放時注意安全距離。在這種情況下必須進行全面的感應(yīng)雷的防護處理。這也是我們防雷所面臨的最多問題。

當(dāng)然如果直接雷擊損失風(fēng)險值小于或等于風(fēng)險容量值（RD≤RT），間接雷擊損失風(fēng)險值大于或等于風(fēng)險容量值（RI≤RT），但雷擊損失風(fēng)險值大于等于風(fēng)險容量值（R＞RT）時，在這種情況下，無須任何特殊的防直接雷擊和間接雷擊的措施，也就是說此時的被保護建筑物不面臨的任何風(fēng)險，直接和間接雷擊同時出現(xiàn)的概率極小，當(dāng)然這種情況所占比例較少。

再比如從比較建筑物實際年損害次數(shù)F和可接受的最大年損害次數(shù)Fa來說，對于所考慮的建筑物，防雷設(shè)計時應(yīng)該首先進行評估分析，以便選擇適合的防護設(shè)施。評估分析需要確定下列數(shù)據(jù)：雷電閃擊次數(shù)；損害概率；損害程度。然后比較建筑物實際年損害次數(shù)F和可接受的最大年損害次數(shù)Fa：

當(dāng)F≤Fa時，不需要防雷；

當(dāng)F＞Fa時，需要安裝防雷設(shè)施。

如果Fd＞Fa，應(yīng)安裝一個LPS（同時考慮在入戶設(shè)施上安裝SPD），它的效率E滿足：1-Fa/（H+A）≤E≤1-Fa/（H+A+D）。LPS和SPD也將減小間接雷擊的損害次數(shù)，同時降低LEMP效應(yīng)。

如果Fd≤Fa，無需安裝LPS，然而，當(dāng)Fi＞Fa，則應(yīng)在入戶線路上安裝SPD。

如果Fd≤Fa，F(xiàn)i≤Fa，而F＞Fa，則應(yīng)考慮其它防護措施，這些措施應(yīng)該能夠減小決定損害概率最大幾個因素。

可能的防護措施有：

——限制接觸電壓和跨步電壓以減少損害概率Ph的措施（干燥的地面和LPS設(shè)備）；

——防止火勢蔓延以減小損害概率Pt的措施（完善的消防系統(tǒng)）；

——減小LEMP效應(yīng)以減小損害概率P1和P2的措施（屏蔽電纜，并加裝LPS）；

——在入戶設(shè)施上安裝SPD器件，以減小損害概率P3；

——安裝LPS以減小損害概率P1、P2、P3、P4、Ph。

下面是我司遵照QX---2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范》所給出的《雷擊風(fēng)險評估方法》對A市黨政信息平臺主機房的雷擊風(fēng)險的評估應(yīng)用，就能進一步證明雷擊風(fēng)險評估在防雷工程中重要作用：

⑴ 、評估依據(jù)

QX3-2000 《氣象系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范》

⑵ 計算公式

①、E=1-Nc/N（E為信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護等級）

當(dāng)E>0.98 為A級；

0.95<E≤0.98 為B級；

0.80<E≤0.95 為C級；

E≤0.80 為D級。

信息系統(tǒng)電磁脈沖防護分級；

A級宜在低壓系統(tǒng)中采取3—4級SPD進行保護；

B級宜在低壓系統(tǒng)中采取2—3級SPD進行保護；

C級宜在低壓系統(tǒng)中采取2級SPD進行保護；

D級宜在低壓系統(tǒng)中采取1級或以上SPD進行保護； ②、Nc=5.8*103/C(Nc為因直擊雷和雷擊電磁脈沖引起信息系統(tǒng)設(shè)備損壞的可接受的最大年平均雷擊次數(shù)：C為各類因子。)

C=C1+C2+C3+C4+C5

C1信息系統(tǒng)所在建筑物材料結(jié)構(gòu)因子

C2為信息系統(tǒng)重要程度因子

C3為信息系統(tǒng)設(shè)備耐沖擊類型和抗沖擊能力因子

C4為信息系統(tǒng)設(shè)備所在雷電防護區(qū)（LPZ）的因子

C5為信息系統(tǒng)發(fā)生雷擊事故的后果因子

本期工程C1取1.0；

C2取3.0；

C3取3.0；

C4取0.5；

C5取1.5。

③、N=kNgAc（N為建筑物頂計雷擊次數(shù)（次/a，以當(dāng)?shù)貧庀笈_發(fā)布為準）；

Ng為建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度Ng=0.024；

Td1.3（Td為年均雷暴日）；

Ac為建筑物等效面積（L=60m，W=20m，H=36m，詳細計算省略）

K為校正系數(shù)（本期工程取1）

經(jīng)計算 E=1-Nc/N

=0.9972>0.98

參考第1項(E>0.98 為A級)

故A市黨政信息平臺雷擊風(fēng)險取A級

A級宜在低壓系統(tǒng)中采取3-4級SPD進行保護,并配合采取其他防雷措施。

防雷技術(shù)隨著社會需求的增長已經(jīng)有了很大發(fā)展，隨著技術(shù)的進步和實踐的深入，防雷工程方案的設(shè)計必將越來越科學(xué)、越客觀。IEC61662所給出的評估方法，能夠比較客觀地評價一座建筑物或者一個電子系統(tǒng)對雷電防護環(huán)境的要求，進而設(shè)計出比較合理的防護方案，既不造成浪費，又有理想的效果。

總之，雷擊損失風(fēng)險評估是一項細致和認真的工作，容不得絲毫馬虎，需要我們防雷人員對各個方面充分考慮，謹慎作業(yè)，才能較好完成評估。同時雷擊損失風(fēng)險評估是一種發(fā)展中的技術(shù)，涉及面廣，其方法和風(fēng)險容限還有待于實踐的驗證，需要我們防雷人員在實踐中得以開發(fā)拓展開來。這樣就能使防雷工程立于堅實的科學(xué)基礎(chǔ)之上，做到安全可靠、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，克服盲目性和無謂的浪費節(jié)省開支。

參考文獻：

1、國家標準 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94（2000年版）北京中國計劃出版社2001

2、IEC61662、IEC61024-1、IEC61312-1

3、IEC61312 -1《雷電電磁脈沖的防護》

4 QX---2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范》

5 《雷電損害風(fēng)險評估的方法與實踐》（廣東省氣象局楊少杰等編寫）

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