防雷技术

雷电损害风险评估在防雷工程中的实际应用 

摘 要：文中叙述雷电损害风险评估在防雷实际中的应用，阐述个人见解，以供探讨。

关键词：雷击灾害、风险评估

雷电是一种美丽而又迷人的大气放电现象，虽然放电时间短，但在放电时所产生数万伏至数十万伏冲击电压，放电电流可达几十到几十万安培，电弧温度也可达几千度以上，对建筑群中高耸的建筑物及尖形物、空旷区内孤立物体以及特别潮湿的建筑物、屋顶内金属结构的建筑物及露天放置的金属设备等有很大威胁，可能引起倒塌。起火等事故。特别是在华南地区，年雷暴日常会达到80天甚至更多，频繁的雷击会造成生命和财产的巨大损失。依法防雷、科学防雷，建立防雷安全保障体系，减少雷灾危害，已成为社会经济发展的要求。

防雷减灾工作，实行预防为主，防治结合的方针，防范于未燃。“防”的法规全国各地气象系统都有相应的管理条文，要“进行防雷”就先要告诉人家为什么要“防雷”，防雷”的意义和价值有多大！因此就要对所保护的建筑物进行雷电损害的风险评估，如何评估？《雷电损害风险评估的方法与实践》（广东省气象局杨少杰等编写）一文中以作了详细的介绍。如何将雷电损害的风险评估应用到防雷实际中去呢？

雷电损害风险评估是一项既重要又繁琐的工作，涉及到建筑物的所在地的地理、气象、环境等方方面面，是建筑物保护水平选择过程中最重要的一环。IEC61024、IEC61312、IEC62305和《雷电损害风险评估的方法与实践》（广东省气象局杨少杰等编写）均阐述了雷电损害风险评估的重要性和评估方法介绍。为了使防雷设计建立在科学的基础上，避免盲目性、保证防雷工作安全可靠、技术先进、经济合理。对所保护的建筑物进行雷电损害风险评估应在建筑物设计之前或者在防雷整改工程实施之前进行的。从用户角度讲，通过雷电损害风险评估可以让用户明确防雷之重要性，让用户清楚所考虑的建筑物或服务设施是否需要安装防雷系统；如果需要，应选用那些防护措施；采用这些措施在经济上是否合算。从防雷技术人员角度讲，通过雷电损害风险评估可以让我们对所保护的建筑物判断是否需要采取防雷措施，科学、规范、合理的进行防雷设计、施工以及采取有效的防护措施。譬如，按照风险评估方法可以得出雷击建筑物的损害风险或服务设施的损害风险，按不同的损失类型加以判断，就可以得出是否需要采取防雷措施的结论。

如果直接雷击损失风险值大于或等于风险容量值（RD≥RT）时，从形式上就可以理解为该被保护建筑物所处的地理环境比较理想（如附近有高层楼宇等），建筑物内的设备不是算很重要等。这时建筑物应当安装减小直接雷击损失风险值的LPS，不需要采取其他措施，便能保护建筑物。也就是说在这种情况下的被保护对象（建筑物）能在直击雷防护措施下得以保护。

如果直接雷击损失风险值小于或等于风险容量值（RD≤RT），但间接雷击损失风险值大于或等于风险容量值（RI≥RT）时，从形式上就可以理解为该被保护建筑物所处的地理环境较理想，建筑物内有重要计算机机房、有各种服务性管道进出建筑物等。因而我们可以判断出，该建筑物的所采取的直击雷防护措施是有效的，但对间接雷击的防御尚存缺陷，此时我们应当采取以下措施：1、按IEC标准将电源部分、信号部分进行分级保护，以SPD作等电位连接；2、所有进出建筑物的服务性设施均进行等电位连接和屏蔽处理；3、采用隔离变压器；4、改变设备特性，尽量采用耐压能力高的设备；5、安装合适的屏蔽，并且在设备安放时注意安全距离。在这种情况下必须进行全面的感应雷的防护处理。这也是我们防雷所面临的最多问题。

当然如果直接雷击损失风险值小于或等于风险容量值（RD≤RT），间接雷击损失风险值大于或等于风险容量值（RI≤RT），但雷击损失风险值大于等于风险容量值（R＞RT）时，在这种情况下，无须任何特殊的防直接雷击和间接雷击的措施，也就是说此时的被保护建筑物不面临的任何风险，直接和间接雷击同时出现的概率极小，当然这种情况所占比例较少。

再比如从比较建筑物实际年损害次数F和可接受的最大年损害次数Fa来说，对于所考虑的建筑物，防雷设计时应该首先进行评估分析，以便选择适合的防护设施。评估分析需要确定下列数据：雷电闪击次数；损害概率；损害程度。然后比较建筑物实际年损害次数F和可接受的最大年损害次数Fa：

当F≤Fa时，不需要防雷；

当F＞Fa时，需要安装防雷设施。

如果Fd＞Fa，应安装一个LPS（同时考虑在入户设施上安装SPD），它的效率E满足：1-Fa/（H+A）≤E≤1-Fa/（H+A+D）。LPS和SPD也将减小间接雷击的损害次数，同时降低LEMP效应。

如果Fd≤Fa，无需安装LPS，然而，当Fi＞Fa，则应在入户线路上安装SPD。

如果Fd≤Fa，Fi≤Fa，而F＞Fa，则应考虑其它防护措施，这些措施应该能够减小决定损害概率最大几个因素。

可能的防护措施有：

——限制接触电压和跨步电压以减少损害概率Ph的措施（干燥的地面和LPS设备）；

——防止火势蔓延以减小损害概率Pt的措施（完善的消防系统）；

——减小LEMP效应以减小损害概率P1和P2的措施（屏蔽电缆，并加装LPS）；

——在入户设施上安装SPD器件，以减小损害概率P3；

——安装LPS以减小损害概率P1、P2、P3、P4、Ph。

下面是我司遵照QX---2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》所给出的《雷击风险评估方法》对A市党政信息平台主机房的雷击风险的评估应用，就能进一步证明雷击风险评估在防雷工程中重要作用：

⑴ 、评估依据

QX3-2000 《气象系统雷击电磁脉冲防护规范》

⑵ 计算公式

①、E=1-Nc/N（E为信息系统雷击电磁脉冲防护等级）

当E>0.98 为A级；

0.95<E≤0.98 为B级；

0.80<E≤0.95 为C级；

E≤0.80 为D级。

信息系统电磁脉冲防护分级；

A级宜在低压系统中采取3—4级SPD进行保护；

B级宜在低压系统中采取2—3级SPD进行保护；

C级宜在低压系统中采取2级SPD进行保护；

D级宜在低压系统中采取1级或以上SPD进行保护； ②、Nc=5.8*103/C(Nc为因直击雷和雷击电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数：C为各类因子。)

C=C1+C2+C3+C4+C5

C1信息系统所在建筑物材料结构因子

C2为信息系统重要程度因子

C3为信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力因子

C4为信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子

C5为信息系统发生雷击事故的后果因子

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为建筑物顶计雷击次数（次/a，以当地气象台发布为准）；

Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度Ng=0.024；

Td1.3（Td为年均雷暴日）；

Ac为建筑物等效面积（L=60m，W=20m，H=36m，详细计算省略）

K为校正系数（本期工程取1）

经计算 E=1-Nc/N

=0.9972>0.98

参考第1项(E>0.98 为A级)

故A市党政信息平台雷击风险取A级

A级宜在低压系统中采取3-4级SPD进行保护,并配合采取其他防雷措施。

防雷技术随着社会需求的增长已经有了很大发展，随着技术的进步和实践的深入，防雷工程方案的设计必将越来越科学、越客观。IEC61662所给出的评估方法，能够比较客观地评价一座建筑物或者一个电子系统对雷电防护环境的要求，进而设计出比较合理的防护方案，既不造成浪费，又有理想的效果。

总之，雷击损失风险评估是一项细致和认真的工作，容不得丝毫马虎，需要我们防雷人员对各个方面充分考虑，谨慎作业，才能较好完成评估。同时雷击损失风险评估是一种发展中的技术，涉及面广，其方法和风险容限还有待于实践的验证，需要我们防雷人员在实践中得以开发拓展开来。这样就能使防雷工程立于坚实的科学基础之上，做到安全可靠、技术先进和经济合理，克服盲目性和无谓的浪费节省开支。

参考文献：

1、国家标准 建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）北京中国计划出版社2001

2、IEC61662、IEC61024-1、IEC61312-1

3、IEC61312 -1《雷电电磁脉冲的防护》

4 QX---2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

5 《雷电损害风险评估的方法与实践》（广东省气象局杨少杰等编写）

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