建筑物防雷分類劃分閾值的決定課件

1、建筑物防雷分類建筑物防雷分類劃劃 分分 閾閾 值值 的的 確確 定定1建筑物防雷分類劃分閾值的決定建筑物防雷設(shè)計規(guī)范建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-2010相關(guān)條款相關(guān)條款 在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū)，遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第二類防雷在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū)，遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第二類防雷建筑物：建筑物： 預(yù)計雷擊次數(shù)大于預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.05次次/a的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所。集的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所。 預(yù)計雷擊次數(shù)大于預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.25次次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般的住宅、辦

2、公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。性工業(yè)建筑物。 在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū)，遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第三類防雷在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū)，遇下列情況之一時，應(yīng)劃為第三類防雷建筑物：建筑物： 預(yù)計雷擊次數(shù)大于預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.01次次/a且小于或等于且小于或等于0.05次次/a的部、省級辦公建筑物的部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所。和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所。 預(yù)計雷擊次數(shù)大于預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.05次次/a且小于或等于且小于或等于0.25次次/a的住宅、辦公樓等一般的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。性民用建筑物或

3、一般性工業(yè)建筑物。建筑物的防雷分類相關(guān)條款建筑物的防雷分類相關(guān)條款建筑物類別建筑物類別劃分閾值劃分閾值類別類別部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集部、省級辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所的公共建筑物以及火災(zāi)危險場所N0.05次次/a 二類二類0.01次次/aN0.05次次/a三類三類住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物工業(yè)建筑物N0.25次次/a二類二類0.05次次/aN0.25次次/a 三類三類劃分防雷分類的閾值是如何確定的？劃分防雷分類的閾值是如何確定的？依據(jù)不同類型的建筑物可承受的最大損壞風(fēng)險依據(jù)不同類型的建筑

4、物可承受的最大損壞風(fēng)險風(fēng)險的定義風(fēng)險的定義 選擇防雷裝置的目的，在于將需要防直擊雷的建筑物的年損壞風(fēng)險選擇防雷裝置的目的，在于將需要防直擊雷的建筑物的年損壞風(fēng)險R值減小到小于或等于可接受的最大損壞風(fēng)險值減小到小于或等于可接受的最大損壞風(fēng)險RT值（即值（即R RT ）。）。 GB50057-2010中將風(fēng)險中將風(fēng)險R定義為：定義為： 需要防雷的建筑物每年可能遭雷擊而損壞的概率需要防雷的建筑物每年可能遭雷擊而損壞的概率 規(guī)范計算時取年允許風(fēng)險規(guī)范計算時取年允許風(fēng)險RT為為10-5，每年十萬分之一的，每年十萬分之一的損壞概率損壞概率，即遭十萬次雷擊允許損壞一次（即遭十萬次雷擊允許損壞一次（這個內(nèi)容很

5、難理解這個內(nèi)容很難理解）。）。 IEC62305-2中風(fēng)險中風(fēng)險R的定義：的定義： 因雷擊造成的年平均可能損失量（人和物）與需保護(hù)對象（人和因雷擊造成的年平均可能損失量（人和物）與需保護(hù)對象（人和物）的總價值之比值。物）的總價值之比值。比較兩定義，比較兩定義，IEC的定義內(nèi)容是合理的，的定義內(nèi)容是合理的，GB50057-2010在引用時有錯誤在引用時有錯誤R不是概率，而是一個損失的相對量（即損失率）的概念不是概率，而是一個損失的相對量（即損失率）的概念風(fēng)險的計算式風(fēng)險的計算式 GB50057-2010給出：給出： 基于建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)（基于建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)（N）和防雷裝置或建筑物遭雷擊

6、一次發(fā)生損）和防雷裝置或建筑物遭雷擊一次發(fā)生損壞的綜合概率（壞的綜合概率（P），對于時間周期），對于時間周期t=1年，在年，在NPt1的條件下（所有的條件下（所有真實情況都滿足這一條件），下面的關(guān)系式是適用的：真實情況都滿足這一條件），下面的關(guān)系式是適用的：即即R=NP IEC62305-2規(guī)定：規(guī)定： 風(fēng)險風(fēng)險R=NPL N建筑物的年平均雷擊次數(shù)建筑物的年平均雷擊次數(shù) P一次有影響的雷擊導(dǎo)致?lián)p害的概率一次有影響的雷擊導(dǎo)致?lián)p害的概率 L一次損害造成的損失的平均相對量（即損失率）一次損害造成的損失的平均相對量（即損失率）等價無窮等價無窮小小NPNPtR)exp(1風(fēng)險的計算式風(fēng)險的計算式 對比規(guī)

7、范的內(nèi)容，兩公式中的對比規(guī)范的內(nèi)容，兩公式中的P表達(dá)了同一個概念（即建筑物遭一次表達(dá)了同一個概念（即建筑物遭一次雷擊發(fā)生損壞的概率），而雷擊發(fā)生損壞的概率），而GB50057-2010的引用中的引用中N、P兩變量相兩變量相乘的結(jié)果是個概率，而并不是損失率，與乘的結(jié)果是個概率，而并不是損失率，與R本身的意義（因雷擊造成本身的意義（因雷擊造成的年平均可能損失量與需保護(hù)對象的總價值之比值）不相符；的年平均可能損失量與需保護(hù)對象的總價值之比值）不相符； 此外，此外， 由于劃分防雷類別是按照建筑物無防雷裝置來考慮的，根據(jù)由于劃分防雷類別是按照建筑物無防雷裝置來考慮的，根據(jù)IEC62305-2附錄附錄B中

8、關(guān)于中關(guān)于P的估算，無防雷裝置的情況下，其損害概的估算，無防雷裝置的情況下，其損害概率率P均取為均取為1，實際的情況即便不是絕對的，但也無法使，實際的情況即便不是絕對的，但也無法使 NPt的乘積的乘積結(jié)果遠(yuǎn)小于結(jié)果遠(yuǎn)小于1； 因此，由以上分析可以得，因此，由以上分析可以得，GB50057-2010在引用在引用R的計算式時有誤，的計算式時有誤，并且根據(jù)并且根據(jù)IEC62305-2附錄附錄C關(guān)于損失率關(guān)于損失率L的估算，的估算，N、P、L三個參量三個參量的乘積能滿足遠(yuǎn)小于的乘積能滿足遠(yuǎn)小于1的條件。的條件。1)exp(1NPLNPLtR概率概率P的計算的計算建筑物遭雷擊一次發(fā)生損壞的綜合概率建筑物

9、遭雷擊一次發(fā)生損壞的綜合概率P： 式中：式中： Pi防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率（也防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率（也 用用Ei表示），其值與接閃器的布置有關(guān)；表示），其值與接閃器的布置有關(guān)； Pf閃電穿過防雷裝置擊到需要保護(hù)的建筑物的概率，即防雷裝置閃電穿過防雷裝置擊到需要保護(hù)的建筑物的概率，即防雷裝置截收雷擊失敗的概率，等于（截收雷擊失敗的概率，等于（1- Pi ）或（）或（1- Ei ）；）； Pid防雷裝置截收雷擊后所選用的尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā)生損防雷裝置截收雷擊后所選用的尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā)生損壞的概率；壞的概率； Pfd防雷裝置沒有截到雷擊而發(fā)生損

10、壞的概率。防雷裝置沒有截到雷擊而發(fā)生損壞的概率。fdfidiPPPPP概率概率P的計算的計算 一次雷擊后可能同時在不同地點發(fā)生一次雷擊后可能同時在不同地點發(fā)生n處損壞，每處損壞的分概率為處損壞，每處損壞的分概率為Pk，這些分概率是并聯(lián)組成的，因此，一次雷擊的總概率為：，這些分概率是并聯(lián)組成的，因此，一次雷擊的總概率為： 分損壞概率包括這樣一些時間，如爆炸、火災(zāi)、生命觸電、機(jī)械性損分損壞概率包括這樣一些時間，如爆炸、火災(zāi)、生命觸電、機(jī)械性損壞、敏感電子或電氣設(shè)備損壞或受到干擾等。壞、敏感電子或電氣設(shè)備損壞或受到干擾等。 在確定分損壞概率時，應(yīng)考慮到同時發(fā)生兩類事件：在確定分損壞概率時，應(yīng)考慮到同

11、時發(fā)生兩類事件： 引發(fā)損壞的事件（如金屬烙化、導(dǎo)體熾熱、側(cè)向跳擊、不容許的接觸電引發(fā)損壞的事件（如金屬烙化、導(dǎo)體熾熱、側(cè)向跳擊、不容許的接觸電 壓或跨步電壓，等）；壓或跨步電壓，等）； 被損壞物體的出現(xiàn)（即人、可燃物、爆炸性混合物等的存在）。被損壞物體的出現(xiàn)（即人、可燃物、爆炸性混合物等的存在）。)1 (11nkkdpP概率概率P的計算的計算 兩類事件同時發(fā)生才會導(dǎo)致?lián)p壞事件的發(fā)生：兩類事件同時發(fā)生才會導(dǎo)致?lián)p壞事件的發(fā)生： 損壞發(fā)生的概率損壞發(fā)生的概率= 出現(xiàn)引發(fā)損壞的事件的概率，直接或間接與閃擊參量的分布概率出現(xiàn)引發(fā)損壞的事件的概率，直接或間接與閃擊參量的分布概率有關(guān)有關(guān) ，在設(shè)計防雷裝置和

12、選用其規(guī)格尺寸時是依據(jù)閃擊參量的。，在設(shè)計防雷裝置和選用其規(guī)格尺寸時是依據(jù)閃擊參量的。 在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率，取決于建在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率，取決于建筑物的特點、存放物和用途。筑物的特點、存放物和用途。引發(fā)損壞的事件引發(fā)損壞的事件發(fā)生的概率發(fā)生的概率在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞物體的概率可能被損壞物體的概率概率概率P的計算的計算 為簡化起見，假定：為簡化起見，假定： 在引發(fā)損壞事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率，對每一類損在引發(fā)損壞事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率，對每一類損壞采用相同的值，用共同概率壞采用相

13、同的值，用共同概率Pr代替；代替； 防雷裝置沒有截到雷擊的情況下，損壞發(fā)生的概率防雷裝置沒有截到雷擊的情況下，損壞發(fā)生的概率Pfd= 沒有被截到的雷擊導(dǎo)致引發(fā)損壞事件的發(fā)生是肯定的（概率為沒有被截到的雷擊導(dǎo)致引發(fā)損壞事件的發(fā)生是肯定的（概率為1），損壞），損壞的出現(xiàn)與可能被損壞的周圍物體的出現(xiàn)是同時發(fā)生的，的出現(xiàn)與可能被損壞的周圍物體的出現(xiàn)是同時發(fā)生的，Pfd=Pr; 被截到的雷擊引發(fā)損壞事件發(fā)生的總概率，只與防雷裝置的尺寸效率被截到的雷擊引發(fā)損壞事件發(fā)生的總概率，只與防雷裝置的尺寸效率Es有關(guān)，有關(guān)， 假定等于假定等于(1Es) 。Es規(guī)定為這樣一個綜合概率，即被截收的雷擊規(guī)定為這樣一個綜合

14、概率，即被截收的雷擊在此概率下不應(yīng)對被保護(hù)空間造成損害。在此概率下不應(yīng)對被保護(hù)空間造成損害。Es與確定直擊雷防護(hù)裝置的尺與確定直擊雷防護(hù)裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)。寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)。 防雷裝置截收雷擊后因尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā)生損壞的概率防雷裝置截收雷擊后因尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā)生損壞的概率Pid = Pr（被損壞物體出現(xiàn)的概率）（被損壞物體出現(xiàn)的概率）被截到的雷擊引發(fā)損壞的概率（被截到的雷擊引發(fā)損壞的概率（ 1-Es ）沒有被截到的雷擊導(dǎo)致引沒有被截到的雷擊導(dǎo)致引發(fā)損壞事件發(fā)生的概率發(fā)損壞事件發(fā)生的概率可能被損壞的周圍物體可能被損壞的周圍物體出現(xiàn)的概率出現(xiàn)的概率Pid=Pr（1

15、-Es）概率概率P的計算的計算 將上述假定代入將上述假定代入 ，即將前一項用后項代入：，即將前一項用后項代入： Pi Ei； Pf 1-Ei； Pfd Pr； 引入一個附加系數(shù)引入一個附加系數(shù)Wr，它是考慮雷擊后果的一個系數(shù)，后果越嚴(yán)重，它是考慮雷擊后果的一個系數(shù)，后果越嚴(yán)重，Wr值越大，該式轉(zhuǎn)化為：值越大，該式轉(zhuǎn)化為： 此處引入的此處引入的Wr是考慮雷擊后果的系數(shù)，但雷擊后果的嚴(yán)重程度并是考慮雷擊后果的系數(shù)，但雷擊后果的嚴(yán)重程度并不會影響雷擊建筑物導(dǎo)致?lián)p壞的概率不會影響雷擊建筑物導(dǎo)致?lián)p壞的概率P，因此，因此Wr不應(yīng)乘在不應(yīng)乘在P上，而上，而應(yīng)乘在風(fēng)險應(yīng)乘在風(fēng)險R上，表示建筑物雷擊后果的嚴(yán)重程

16、度影響該建筑物因上，表示建筑物雷擊后果的嚴(yán)重程度影響該建筑物因雷擊可能造成的風(fēng)險大小。雷擊可能造成的風(fēng)險大小。fdfidiPPPPPsirrEEWPP1sirEEPP1定義 為防雷裝置的效率siEE 概率概率P的計算的計算 概率概率Pr應(yīng)看作一個系數(shù)，它表示建筑物自身保護(hù)的程度或表示考慮應(yīng)看作一個系數(shù)，它表示建筑物自身保護(hù)的程度或表示考慮這樣的真實情況的一個系數(shù)，即不是每一個打到需要防雷的建筑物這樣的真實情況的一個系數(shù)，即不是每一個打到需要防雷的建筑物的雷擊和不是每一個使防雷裝置所選用的規(guī)格和尺寸失敗的雷擊均的雷擊和不是每一個使防雷裝置所選用的規(guī)格和尺寸失敗的雷擊均造成損壞。造成損壞。 Pr值

17、主要取決于建筑物的特點，它的結(jié)構(gòu)、用途、存放物或設(shè)備。值主要取決于建筑物的特點，它的結(jié)構(gòu)、用途、存放物或設(shè)備。 將以上結(jié)論代入將以上結(jié)論代入R=NPL，可得建筑物的年損壞風(fēng)險，可得建筑物的年損壞風(fēng)險 R值采用可接受的年最大損失風(fēng)險值采用可接受的年最大損失風(fēng)險RT=10-5/a，則建筑物可接受的年允，則建筑物可接受的年允許遭雷擊次數(shù)許遭雷擊次數(shù)NT 可得，防雷裝置所需要的效率應(yīng)符合下式：可得，防雷裝置所需要的效率應(yīng)符合下式： 對應(yīng)每一類防雷建筑物有相應(yīng)的效率要求及不同類型建筑物的對應(yīng)每一類防雷建筑物有相應(yīng)的效率要求及不同類型建筑物的PrWr值值（即（即NT），將這些參量值代入上式，即可求出對應(yīng)每

18、類防雷建筑物的年預(yù)計），將這些參量值代入上式，即可求出對應(yīng)每類防雷建筑物的年預(yù)計雷擊次數(shù)的劃分閾值。雷擊次數(shù)的劃分閾值。 LWNPRrr1LWNPRrr1LWPLWPRNrrrrTT510NNT1 ，防雷裝置的效率，防雷裝置的效率取決于不同防雷類別的建筑物對取決于不同防雷類別的建筑物對Ei和和Es的要求，的要求，GB50057-2010版規(guī)定：第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下版規(guī)定：第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下表所示：表所示： Ei為防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率，其值與接閃器的為防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率，其值與接閃器的布置有關(guān)

19、，第三類防雷建筑物采用布置有關(guān)，第三類防雷建筑物采用60m的滾球半徑，其對應(yīng)的最小雷電流的滾球半徑，其對應(yīng)的最小雷電流幅值為幅值為16KA，由公式，由公式 計算得，雷電流大于計算得，雷電流大于16KA的概率為的概率為0.84； Es與確定接閃器、引下線、接地裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)，小與確定接閃器、引下線、接地裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)，小于第三類防雷建筑物所規(guī)定的雷電流最大值于第三類防雷建筑物所規(guī)定的雷電流最大值100KA的概率為的概率為0.97。 但根據(jù)公式但根據(jù)公式 計算得雷電流小于計算得雷電流小于100KA的概率為的概率為0.95，且，且IEC62305-1：2010中此

20、參數(shù)也更改為中此參數(shù)也更改為0.95。 siEE 第三類防雷建筑物第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置所裝設(shè)的防雷裝置EiEs0.840.97(應(yīng)為應(yīng)為0.95）0.81siEE 6 . 23111IP6 . 23111IP 規(guī)范對一般建筑物和公共建筑物所采用的規(guī)范對一般建筑物和公共建筑物所采用的PrWr值見下表（由于校正系值見下表（由于校正系數(shù)數(shù)k的改變，的改變， PrWr值較原規(guī)范有所改大）：值較原規(guī)范有所改大）：建筑物建筑物PrWrNT=10-5/ PrWr形式形式特點特點一般建筑物一般建筑物正常危險正常危險0.210-3510-2公共建筑物公共建筑物重大危險（引起驚重大危險（引起驚慌、重大

21、損失）慌、重大損失）110-3110-2 取第三類防雷建筑物的防雷裝置的效率取第三類防雷建筑物的防雷裝置的效率為為0.81，公共建筑物可接受，公共建筑物可接受的年允許雷擊次數(shù)的年允許雷擊次數(shù)NT為為10-2，將其代入：，將其代入： N0.0530.05 因此，對第三類防雷建筑的防雷措施，只對年預(yù)計雷擊次數(shù)因此，對第三類防雷建筑的防雷措施，只對年預(yù)計雷擊次數(shù)N0.05次次/a的建筑物保證的建筑物保證RT不大于不大于10-5；當(dāng)；當(dāng)N0.05次次/a時，時， RT大于大于10-5 。因。因此當(dāng)建筑物的年預(yù)計雷擊次數(shù)此當(dāng)建筑物的年預(yù)計雷擊次數(shù)N0.05次次/a時，應(yīng)提高標(biāo)準(zhǔn)，采用第時，應(yīng)提高標(biāo)準(zhǔn)，采用第二類防雷建筑物的