雷電災(zāi)害風(fēng)險評估的標(biāo)準(zhǔn)介紹

五.IEC62305雷電災(zāi)害風(fēng)險評估的標(biāo)準(zhǔn)介紹5.1概述IEC62305的適用范圍是雷擊大地對建筑物〔包括其效勞設(shè)施〕造成損害的風(fēng)險的評估。IEC62305標(biāo)準(zhǔn)主要包括建筑物與效勞設(shè)施的分類、雷電損害與雷災(zāi)損失、雷災(zāi)風(fēng)險、防護(hù)措施的選擇過程以及建筑物與效勞設(shè)施防護(hù)的基本標(biāo)準(zhǔn)等評估參數(shù)相關(guān)機(jī)構(gòu)可據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)確定損害次數(shù)的可接受值，一旦確定了損害次數(shù)的上限值，所給出的選擇程序能夠為建筑物選擇適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。術(shù)語和定義1、雷擊建筑物導(dǎo)致的危險事件次數(shù)ND(numberofdangerouseventsduetoflashestoastructureND)預(yù)計年平均因雷擊建筑物而引起的危險事件次數(shù)。2、雷擊效勞設(shè)施導(dǎo)致的危險事件次數(shù)NL(numberofdangerouseventsduetoflashestoaserviceNL)預(yù)計年平均因雷擊效勞設(shè)施而引起的危險事件次數(shù)。3、雷擊建筑物附近導(dǎo)致的危險事件次數(shù)NM(numberofdangerouseventsduetoflashesnearastructureNM)預(yù)計年平均因雷擊建筑物附近而引起的危險事件次數(shù)。4、雷擊效勞設(shè)施附近導(dǎo)致的危險事件次數(shù)NI(numberofdangerouseventsduetoflashesnearaserviceNI)預(yù)計年平均因雷擊效勞設(shè)施而引起的危險事件次數(shù)。5、容許的風(fēng)險RT

(tolerableriskRT)

需保護(hù)對象能夠容許的最大風(fēng)險值表1典型的風(fēng)險容許值RT損失類型RT（1×/年）人員生命損失10-5公眾服務(wù)損失10-3文化遺產(chǎn)損失10-36、損害概率PX(probabilityofdamagePX)一次危險事件導(dǎo)致需保護(hù)對象受損的概率。7、損失LX(LossLX)一次危險事件引起的與某種損害類型相對應(yīng)的平均損失量，與需保護(hù)對象的價值〔人員和貨物〕有關(guān)。8、風(fēng)險R(riskR)雷擊引起的年均可能損失量〔人員和貨物〕與需保護(hù)對象的價值總量有關(guān)。9、風(fēng)險分量Rx(riskcomponentRx)取決于損害源和損害類型的局部風(fēng)險。10、防雷級別LPL(lightningprotectionlevel)

與一組雷電流參數(shù)值對應(yīng)的數(shù)字，與自然情況下的雷電流不超出相應(yīng)的用于設(shè)計的最大、最小雷電流的概率有關(guān)。(防雷保護(hù)級別用于按照對應(yīng)的一組的雷電流參數(shù)來設(shè)計保護(hù)措施)。11、防雷電纜

(lightningprotectivecable)

具有加強(qiáng)絕緣強(qiáng)度以及其金屬護(hù)套直接或通過導(dǎo)電性塑料覆蓋層與土壤有著連續(xù)接觸的特制電纜。12、物理損害(physicaldamage)雷電的機(jī)械、熱力、化學(xué)和爆炸效應(yīng)對建筑物〔或其內(nèi)存物〕或效勞設(shè)施造成的損害。13、生物傷害(injuritytolivingbeings)雷電引起的接觸和跨步過電壓所導(dǎo)致的人員或動物傷害〔包括死亡〕。14、電氣和電子系統(tǒng)失效LEMP對電氣和電子系統(tǒng)造成的永久性損害。15、失效電流Ia(failurecurrentIa)導(dǎo)致線路損害的最小的雷電流峰值。16、節(jié)點(node)效勞設(shè)施線路上浪涌的傳播可以近似認(rèn)為中斷的點。HV/LV變壓器處的配線箱、通訊線路上的多路復(fù)用器以及線路上安裝的符合IEC62305-5要求的SPD是節(jié)點的幾個例子。17、標(biāo)稱沖擊耐受電壓Uw(ratedimpulsewithstandvoltagelevelUw)由制造商為設(shè)備或設(shè)備某一局部指明的沖擊耐受電壓值，表征其絕緣物對過電壓的特定耐受能力。[在IEC60664-11.3.9.2中定義]對于本局部，僅考慮相線與地之間的耐受電壓。5.2雷電災(zāi)害風(fēng)險評估1、評估關(guān)系式評估一般關(guān)系式如下：R=(1-e-NPt)L〔1〕取一年時間〔t=1〕，且F=NP＜＜1時〔雷擊為小概率事件，此條件通常能滿足〕，那么R≈NPL〔2〕式中，N為年均雷擊次數(shù)，與該處落地雷擊密度、建筑物性質(zhì)、建筑物四周環(huán)境和土壤特性有關(guān)；P為每次對建筑物有影響的雷擊損壞概率，與建筑物的特性和提供的防護(hù)措施有關(guān)；L為間接損失〔可能翻譯為“損失后果〞好〕，與建筑物用途、所涉人員情況、群眾效勞設(shè)施類型、建筑物中存儲物價值和限制損失所采取的措施有關(guān)。如果采用了LPS,R將依E而減小。具體說，N為建筑物所在地雷擊密度Ng、截收面積A和環(huán)境因子Cd之積。N=NgACd〔3〕P為幾種損害類型引起損害分概率Px與防護(hù)措施對應(yīng)的縮減因子的積之和。

〔4〕L等于損失的價值與建筑物總價值之比。L=C/Ct〔5〕其中，C為預(yù)期損失價值，Ct為建筑物總價值，Kj為j防護(hù)措施的縮減因子?！?〕式對總風(fēng)險或風(fēng)險分量都成立，即RX=NXPXLX〔6〕而總風(fēng)險為分風(fēng)險之和，即〔7〕可見，總風(fēng)險或風(fēng)險分量的評估就是對N、P、L三個量綜合評估的過程。2、雷電損害的風(fēng)險分量各種損害源和損害類型產(chǎn)生不同損害風(fēng)險，其關(guān)系見表2〔涉及建筑物〕、表3〔涉及效勞設(shè)施。效勞設(shè)施上與建筑物中相同的風(fēng)險分量加“′〞，以示區(qū)別〕。①損害類型根據(jù)需保護(hù)對象特性的不同，雷擊可能會引起各種損害。其中最重要的特性包括：建筑物的結(jié)構(gòu)類型、內(nèi)存物、用途、效勞設(shè)施的類型以及所采取的保護(hù)措施。雷擊引起的根本損害類型劃分為以下三種：D1：生物傷害；D2：物理損害；D3：電氣和電子系統(tǒng)失效。雷電對建筑物的損害可能被限制在建筑物的某一局部，也可能擴(kuò)展到整個建筑物，還可能涉及四周的建筑物或環(huán)境。(例如化學(xué)性或輻射性的擴(kuò)散)。影響效勞設(shè)施的雷電可以對線路或管道本身以及相關(guān)電氣和電子系統(tǒng)造成物理損害。損害還可能擴(kuò)展到與效勞設(shè)施相連的內(nèi)部系統(tǒng)。②損失類型每種單獨發(fā)生或共同發(fā)生的損害類型，可以在需保護(hù)對象中導(dǎo)致不同的間接損失〔損失后果〕?？赡艹霈F(xiàn)的損失類型取決于需保護(hù)對象的特性及其內(nèi)存物。應(yīng)當(dāng)考慮以下幾種類型的損失：L1：人員生命損失；L2：公眾效勞損失；L3：文化遺產(chǎn)損失；L4：經(jīng)濟(jì)損失(建筑物及其內(nèi)存物、效勞設(shè)施以及活動中斷的損失)。3、風(fēng)險和風(fēng)險分量建筑物中可能需要計算的風(fēng)險包括：R1：人員生命損失風(fēng)險；R2：公眾效勞損失風(fēng)險；R3：文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險；R4：經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險。效勞設(shè)施中可能需要計算的風(fēng)險包括：R′2：公眾效勞損失風(fēng)險；R′4：經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險。

為了計算風(fēng)險值R，應(yīng)當(dāng)定義并計算有關(guān)的風(fēng)險分量(風(fēng)險分量取決于損害源和損害類型)。每種風(fēng)險都是其對應(yīng)風(fēng)險分量的總和。在計算風(fēng)險值時，可以按照損害源和損害類型對風(fēng)險分量進(jìn)行分組。

表2各種損害類型和損害源對應(yīng)的建筑物風(fēng)險分量雷災(zāi)來源損害類型雷電根據(jù)損類型劃分的風(fēng)險結(jié)果S1擊建筑物S2雷擊筑物附近S3雷擊入戶服務(wù)設(shè)施S4雷擊服務(wù)設(shè)施附近D1人身傷害RA=NDPAraLtRU=NLpipgLtRS=RA+RUD2物理損害RB=NDpdpfrhLfRV=NLpipfrhLfRF=RB+RVD3電氣和電子系統(tǒng)的失效RC=ND[1-(1-ps)(1-pe)]L0RM=NM+pML0RW=NLpiL0RZ=NIpiL0RO=RC+RM

+RW+RZ根據(jù)損害源劃分風(fēng)險結(jié)果RRD=RA+RB+RCRI=RM+RU+RV+RW+RZR=RD+RI

表3各種損害類型和損害源對應(yīng)的效勞設(shè)施風(fēng)險分量損害源

損害類型S3雷擊服務(wù)設(shè)施S4雷擊服務(wù)設(shè)施附近S1雷擊與服務(wù)設(shè)施相連的建筑物與損害類型相對應(yīng)的風(fēng)險D2物理損害RV'=NLP'ViL'VR'B=NDP'Bi

L'BRF=R`V

+R`BD3電氣、電子系統(tǒng)的失效R'W=NLP'Wi

L'WR'Z=(NI–NL)P'ZL'ZR'C=NDP'CiL'CRO=R`Z

+R`W

+R`C與損害源相對應(yīng)的風(fēng)險RD=R`V+R`WRI=R`Z+R`B+R`C5.3雷電損害風(fēng)險分量的評估如表2、表3所示，涉及建筑物的風(fēng)險分量和涉及入戶效勞設(shè)施的風(fēng)險分量的計算公式不同，因此，應(yīng)分別進(jìn)行評估。建筑物的風(fēng)險分量關(guān)系式中〔表2〕，按損害源區(qū)分，涉及的參量有：年平均雷擊次數(shù)ND、NM、NL、NI；(雷擊建筑物附近地面年均雷擊次數(shù)NM雷擊入戶線路的年均雷擊次數(shù)NL，雷擊線路附近地面的年平均雷擊次數(shù)Ni,,)雷擊產(chǎn)生的風(fēng)險分量主要有8種，相應(yīng)的概率和損失類型也有8種。

其中直接雷擊風(fēng)險有：RA、RB、RC。相應(yīng)的概率和損失類型有PA、PB、PC和LA、LB、LC。而間接雷擊風(fēng)險有：RM、RU、RV、RW、RZ。相應(yīng)的損害概率和損失類型有PM、PU、PV、PW、PZ和LM、LU、LV、LW、LZ。這些符號的意義和各風(fēng)險分量RX的計算式見表2。現(xiàn)對各有關(guān)參量分別討論如下：1.年均雷擊次數(shù)N確實定直接雷擊次數(shù)與建筑物截收面積及建筑物所在地的平均雷擊密度Ng有關(guān)，即N=NgA〔8〕式中，Ng=0.1Td，為雷擊密度〔次/每年每平方千米〕，Td為雷暴日，由氣象資料提供。A為截收面積，按四種雷擊源有4種不同的面積，見圖1。(1)雷電直擊建筑物的年平均雷擊次數(shù)ND=NgAdCd×10-6(次/年?千米2)〔9〕式中，Ad為孤立建筑物的截收面積，它是由一條斜率為1/3的直線上端與建筑物上沿接觸，繞建筑物一周在地面劃出的面積。對于孤立六面體的建筑物：長、寬、高分別為L、W、H，那么Ad=LW+6H(L+W)+9πH2(m2)〔10〕圖1孤立建筑物的截收面積Ad

1/33HwLH圖2形狀復(fù)雜的建筑物

L=7088w=30Hp=HmaxHmni=25

圖3

截收面積的一個可以接受的近似值是Admin和Ad′之間的最大值

Ad′=9p(Hp)2這里Hp是兀凸屋頂?shù)母叨?。作圖法建筑物(最大尺寸)建筑物(最小尺寸)兀凸屋頂Hp建筑物尺寸(m)(L，W，H)(見圖A.2)70×30×4070×30×2540(m2)Ad=47700Admax=71316Admin=34770(見圖A.3)Ad′=45240(見圖A.3表4截收面積的計算表5建筑物所在地的環(huán)境因子Cd的取值相對位置Cd被更高的對象或樹木所包圍0.25被相同高度的或更矮的對象或樹木所包圍0.5孤立對象：附近沒有其他的對象(3H范圍內(nèi))1小山頂或山丘上的孤立對象2

建筑物(位于效勞設(shè)施“b〞端)的危險事件次數(shù)NDNDb=NgAd/bCd/b10-6(11)鄰近建筑物(位于效勞設(shè)施的“a〞端)的危險事件次數(shù)NDaNDa=NgAd/aCd/aCt10-6(12)Ct為考慮高壓/低壓變壓器影響的縮減因子

表6高壓/低壓變壓器影響的縮減因子Ct的計算

變壓器Ct服務(wù)設(shè)施具有雙繞組變壓器0.2僅有服務(wù)設(shè)施1end“a”

ofline

oflineend“b”

250m

3

AdH3Ha2Di

AiLAmHAIWLcAawaLaHa圖4建筑物及入戶設(shè)施截收面積計算示意圖(2)雷擊建筑物附近地面年均雷擊次數(shù)NMNM=Ng(Am-Ad/bCd/b)10-6 (13)Am是雷擊建筑物附近的截收面積(m2)；Am延伸到距離建筑物周邊250m遠(yuǎn)的地方如果NM0,那么假定NM=0。(3)雷擊入戶線路的年均雷擊次數(shù)NL對一段線路

NL=NgAlCdCt×10-6

(14)式中，Al為線路截收面積。Al是雷擊效勞設(shè)施的截收面積(m2)；Ai是雷擊效勞設(shè)施附近大地的截收面積(m2)；Hc是效勞設(shè)施導(dǎo)線的離地高度(m);Lc是建筑物與第一個節(jié)點之間的效勞設(shè)施線路段的長度；最大值為1000m；Ha是連接到效勞設(shè)施“a〞端的建筑物的高度(m)；Hb是連接到效勞設(shè)施“b〞端的建筑物的高度(m)；r是線路埋設(shè)處的土壤電阻率(W·m)，最大值為500W·m。表7雷擊效勞設(shè)施的截收面積Al和雷擊效勞設(shè)施附近大地的截收面積Ai的取值架空埋地Al(Lc–3(Ha+Hb))6Hc

[Lc-3(Ha+Hｂ）]Ai1000Lc

25Ｌc(4)雷擊效勞設(shè)施附近的年平均危險事件次數(shù)

NI的計算對于只有一段線路(架空,埋地,屏蔽,非屏蔽等)的效勞設(shè)施，NI的值可以計算為 NI=NgAiCeCt10-6(15)環(huán)境Ce具有高層建筑的市區(qū)（1）0市區(qū)（2）0,1郊區(qū)（3）0,5農(nóng)村1（1）建筑物的高度大于20m。（2）建筑物的高度在20m和10m之間。（3）建筑物的高度小于10m。表8環(huán)境因子Ce的取值2.雷電損害概率分量的計算建筑物遭受雷電損害分為直接雷擊損害和間接雷擊損害二種。建筑物遭受直接雷擊〔S1〕的有關(guān)損害概率有：PA、PB和PC。〔1〕雷擊建筑物引起接觸和跨步電壓觸電的概率PA〔PA值見表9〕表7PA值表9雷擊建筑物引起接觸和跨步電壓觸電的概率PA保護(hù)措施PA無保護(hù)措施1暴露引下線的電氣絕緣(例如，最少3mm厚的交鏈聚乙烯)10-2有效的大地等電位連接10-1

警示牌10-2*采取多種措施時，PA為對應(yīng)措施PAi之積。如用鋼筋作引下線或者安裝了遮攔物時，則PA可略。(2)PB的數(shù)值取決于減少物理損害的保護(hù)措施建筑物特性LPS的級別（LPL）PB建筑物受到保護(hù)1IV(E=0.8)0.2III(E=0.9)0.1II(E=0.95)0.05I(E=0.98)0.02建筑物具有符合LPSI要求的接閃器以及作為自然引下線的連續(xù)金屬框架或鋼筋混凝土框架。0.01建筑物具有金屬屋頂或可能包含自然部件的接閃器，所有的屋頂裝置都有著完善的直擊雷防護(hù)，具有作為自然引下線的連續(xù)金屬框架或鋼筋混凝土框架。0.001表10物理損害概率PB的取值

(3)雷電導(dǎo)致建筑物內(nèi)部電子系統(tǒng)失效的概率PCPC與建筑物采用的SPD系統(tǒng)有關(guān)，PC=PSPD，根據(jù)雷電防護(hù)水平PSPD取值如下表。

表11PSPD取值LPLPSPD沒有配合的SPD保護(hù)1III-IV0.03II0.02I0.01注30.005–0.001①、只有配合的SPD保護(hù)作為保護(hù)措施對于減少PC才是適合的。只有在具有包括等電位連接和接地在內(nèi)的LPS保護(hù)或作為自然LPS的連續(xù)金屬框架或鋼筋混凝土框架的建筑物內(nèi)，配合的SPD保護(hù)才能有效地減少PC。②、連接到由防雷電纜或穿行在防雷管道、金屬管道中的電纜組成的外來線路的有屏蔽的內(nèi)部系統(tǒng)，可以不需要配合的SPD保護(hù)。③、當(dāng)在相應(yīng)安裝位置的SPD的保護(hù)特性比LPLI的要求更好時(更高的電流耐受能力，更低的電壓保護(hù)水平等)，PSPD的值可能會更小。建筑物遭受間接雷擊〔S2、S3、S4〕引起的損害概率有：PM、PU、PV、PW、PZ。(4)建筑物附近大地遭受雷擊〔S2〕導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效的概率PMPM大小取決于所采取的防護(hù)措施性能的因子KMS:KMS=KS1KS2KS3KS4〔16〕式中，KS1是有關(guān)建筑物或LPS屏蔽效果或LPZ0/1邊界其它屏蔽的一個因子。KS2是有關(guān)建筑物內(nèi)部LPZx/y(x>0，y>0)屏蔽效果的因子。KS3是有關(guān)內(nèi)部布線特性的一個因子。KS4是有關(guān)受保護(hù)系統(tǒng)脈沖耐壓的因子。當(dāng)采取了防護(hù)措施后，PM值取PSPD和PMS的較小者。PMS是KMS的函數(shù)，關(guān)系見表10。KMS≥0.40.150.070.0350.0210.016*0.015*0.014*≤0.013*PMS10.90.50.10.010.0050.0030.0010.0001*適用于雷電流大于防護(hù)水平I的情況內(nèi)部系統(tǒng)不符合相關(guān)的EMC抗擾性的產(chǎn)品，那么假定PMS=1。表12與防護(hù)措施性能相關(guān)的PMS取值①、KS1和KS2值LPZ內(nèi)，在離邊界至少等于網(wǎng)格寬度W的平安距離處，對有LPS或空間隔柵屏蔽的建筑物取KS1=KS2=0.12W〔17〕W〔m〕是格柵形網(wǎng)格屏蔽或網(wǎng)格形LPS引下線相隔寬度或建筑物金屬柱或作為天然LPS的鋼筋水泥框架間隔。對于全連續(xù)金屬〔厚度S=0.10.5mm〕的覆蓋屏蔽物可假定KS1=KS2=10-410-5〔18〕當(dāng)平安距離在0.1W0.2W，KS1和KS2加倍。距離小于安全距離且感應(yīng)回路靠近LPZ邊界情況下，KS1和KS2值更高。具有多級LPZ，KS2為每個LPZ的KS2值之積。②、取決于內(nèi)部布線的KS3因子內(nèi)部布線的類型KS3無屏蔽的電纜–沒有為了避免形成環(huán)路而合理布線（1）1無屏蔽的電纜–為了避免形成大的回路而合理布線（2）0.2無屏蔽的電纜–為了避免形成回路而合理布線（3）0.02有屏蔽的電纜，屏蔽層單位長度的電阻（4）5<RS≤20Ω/km0.001有屏蔽的電纜，屏蔽層單位長度的電阻（4）1<RS≤5Ω/km0.0002有屏蔽的電纜，屏蔽層單位長度的電阻（4）RS≤1Ω/km－①導(dǎo)線在大廈中以分開的路線布設(shè)（環(huán)路面積大約為50m2）。②導(dǎo)線布設(shè)在同一電纜導(dǎo)管中或?qū)Ь€在較小建筑物中分開布設(shè)(環(huán)路面積大約為10m2)。③導(dǎo)線布設(shè)在同一電纜導(dǎo)管中(環(huán)路面積大約為0.5m2左右)。④屏蔽層兩端以及設(shè)備連接到同一等電位連接排的電纜，屏蔽層單位長度的電阻為RS。對于穿行在兩端都連接到等電位連接排的連續(xù)金屬導(dǎo)管中的電線，Ks3的值應(yīng)當(dāng)乘上0.1。

表13與內(nèi)部布線類型相關(guān)的KS3取值③、KS4值KS4=1.5/Uw〔19〕式中，Uw是受保護(hù)系統(tǒng)的額定沖擊耐受電壓，單位是kV。如果內(nèi)部系統(tǒng)有不同額定脈沖耐壓的設(shè)備，KS4取Uw值低者。表14220/380V三相配電系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值

設(shè)備位置電源設(shè)備配電線路和分支線路設(shè)備用電設(shè)備需要保護(hù)的特殊設(shè)備耐壓類型Ⅳ類Ⅲ類Ⅱ類Ⅰ類耐壓額定值，kV642.51.5注：Ⅰ類——需要將瞬態(tài)過電壓限制到特定水平的設(shè)備Ⅱ類——家用電器、手提工具和類似負(fù)荷Ⅲ類——配電盤、斷路器、布線系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備Ⅳ類——電氣計量儀表、一次性過流保護(hù)設(shè)備和波紋控制設(shè)備表16電纜設(shè)備的耐沖擊過電壓值表15通信設(shè)備預(yù)期耐共模沖擊過電壓值

設(shè)備名稱預(yù)期耐共模沖擊過電壓電話交換局或電信中心的數(shù)字設(shè)備1.0kV(10/700μs)電信用戶終端設(shè)備1.5kV(10/700μs)建筑物內(nèi)的ISDST/S總線設(shè)備1.0kV(1.2/50μs)電纜的額定電壓，kV電纜的耐沖擊過電壓，kV≤0.0550.22151075159520125(5)雷擊入戶線路致使生物傷害的概率PU取決于：效勞設(shè)施屏蔽物的物理特性；連接到效勞設(shè)施的內(nèi)部系統(tǒng)的沖擊耐受電壓；典型的保護(hù)措施；在效勞設(shè)施入戶處所安裝的SPD。表17取決于電纜屏蔽層電阻RS以及設(shè)備沖擊耐受電壓Uw的概率PLD的值(PLD是雷擊相連效勞設(shè)施導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效的概率)Uw（kV）5<RS≤20(Ω/km)1<RS

≤5(Ω/km)RS

≤1(Ω/km)1.510.80.42.50.950.60.2.40.90.30.0460.80.10.02RS(Ω/km):電纜屏蔽層單位長度的電阻?！ぎ?dāng)沒有按照IEC62305-3的要求為了進(jìn)行等電位連接而安裝SPD時，PU的值等于PLD的值，·當(dāng)按照IEC62305-3的要求為了進(jìn)行等電位連接而安裝SPD時，PU的值等于PSPD〔表11〕與PLD之間的較小值?！τ跓o屏蔽的效勞設(shè)施，應(yīng)當(dāng)假定PLD=1。·當(dāng)采取了遮攔物、警示排等保護(hù)措施時，概率PU的值通過與表9中給出的概率PA的值相乘而進(jìn)一步減少。(6)雷擊入戶線路導(dǎo)致物理損害的概率PV當(dāng)沒有按照IEC62305-3的要求為了進(jìn)行等電位連接而安裝SPD時，PV的值等于PLD的值PV與線路屏蔽、與線路連接的內(nèi)部系統(tǒng)的沖擊耐壓以及采取的SPD系統(tǒng)有關(guān)當(dāng)用SPD作等電位連接時，PV值取PSPD〔表11〕和PLD值較小者。(7)雷擊入戶線路〔S3〕使內(nèi)部系統(tǒng)失效的概率PW同上。(8)雷擊入戶線路附近大地〔S4〕引起內(nèi)部系統(tǒng)失效的概率PZPZ與線路屏蔽特性、連于入戶線路的系統(tǒng)的沖擊耐壓以及所采取的防護(hù)措施有關(guān)。當(dāng)采用SPD系統(tǒng)時，PZ取PSPD〔表11〕和PLI〔表18〕的值小者。

表18與線路屏蔽截面S和設(shè)備沖擊耐壓有關(guān)的PLI值？無屏蔽屏蔽層沒有連接到與設(shè)備相連的等電位連接排屏蔽層連接到與設(shè)備相連的等電位連接排5<RS≤20(Ω/km)1<RS≤5(Ω/km)RS≤1(Ω/km)1.52.54610.40.20.10.50.20.10.050.150.060.030.020.040.020.0080.0040.020.0080.0040.002Rs:電纜屏蔽層的電阻(Ω/km)在ITUK.46建議中可以找到Ks的更精確的計算方法。3建筑物損失量的評估雷電損失指的是由于雷電產(chǎn)生的某一特定損失類型、其蔓延和間接損失的平均相對量。其數(shù)值與所涉人員數(shù)目及其在損害地方停留時間、向公眾提供的效勞的類型、重要性以及該損害涉及的貨物的價值有關(guān)。(1)人員生命的損失Lt、Lf、L0分別表示接觸和跨步電壓、物理損害和內(nèi)部系統(tǒng)失效的損失。那么Lt、Lf、Lo可用下式近似確定Lx=np/nt×tp/8760 (20)式中，np為可能受害者的數(shù)量，nt建筑物內(nèi)部預(yù)期人員總數(shù)，tp為人員每年出現(xiàn)在危害區(qū)的時間〔小時〕，建筑物外部僅造成損失Lt，在建筑物內(nèi)部Lt、Lf、Lo三類損失均可能發(fā)生。

當(dāng)npnt和

t不能確定或確定有困難時，Lt、Lf、Lo的典型值取表中的值，如能確定時，也可取其它的值。建筑物的類型Lt所有類型–(人員處于建筑物內(nèi))10-4所有類型–(人員處于建筑物外)10-2表19接觸和跨步電壓的損失Lt建筑物類型L0有爆炸危險10-1醫(yī)院10-3建筑物的類型Lf醫(yī)院、旅館，民用建筑10-1工業(yè)建筑,商業(yè)建筑、學(xué)校5×10-2公共娛樂場所，教堂，博物館2×10-2其他10-2表20物理損害的損失Lf表21內(nèi)部系統(tǒng)失效的損失L0人員生命損失還受建筑物特性影響，這種影響由增加因子〔h〕和縮減因子(rf,rp,ra,ru)來表達(dá)。LA=raLtLU=ruLtLB=LV=rphrfLf〔21〕LC=LM=LW=LZ=Lo表22

與土壤或樓板有關(guān)的縮減因子ra和ru

表面類型接觸電阻(kW)（1）ra和ru農(nóng)地,混凝土≤110-2大理石,陶瓷1–1010-3沙礫,毛毯,地毯10–10010-4瀝青,油毯,木頭≥10010-5（1）400cm2電極在加500N壓力時與無窮遠(yuǎn)點之間測量到的數(shù)值

表23

取決于所采取的減小火災(zāi)后果的縮減因子rp的數(shù)值

如果采取了一項以上措施，rp的數(shù)值應(yīng)當(dāng)是各相應(yīng)數(shù)值中的最小值。在具有爆炸危險的建筑物內(nèi)部，任何情況下，rp=1。

措施rp無措施1以下措施之一:滅火器、固定的人工滅火裝置，人工報警裝置，消防栓，放火隔間，有保護(hù)的逃生通道0.5以下措施之一:固定的自動滅火裝置、自動報警裝置（1）0.2（1）僅當(dāng)具有過電壓和其他損害的防護(hù)并且消防員能夠在10分鐘之內(nèi)趕到時。表24

與建筑物著火危險有關(guān)的縮減因子rf值表25

在具有特殊傷害時，增加損失相對量的因子h的數(shù)值著火危險爆炸高一般低無rf110-110-210-30特殊傷害類型h無1低度驚慌（限于二層建筑物且參與人員數(shù)目不超過100人）2一般驚慌（用于文體活動建筑物且參與人數(shù)100~1000人）5疏散困難（有行動不便人員的建筑物,醫(yī)院）5高度驚慌（用于文體活動建筑物且參與人員超過1000人）10對周圍或環(huán)境有危害20對周圍或環(huán)境有污染50(2)不可接受的公眾效勞損失Lt、Lf、L0值由以下近似式表示， Lx=np/nt×t/8760 (22)np是可能遭受危害的人員的平均數(shù)量(失去效勞的用戶)；nt總?cè)藬?shù)(接受效勞的用戶)；t是用小時表示的年平均效勞中斷時間。當(dāng)np、nt和t不確定或難以確定時，Lf和Lo值見表。如能證實，也可取其它值。表26Lf和L0的典型平均值公眾效勞損失受建筑物特性及假設(shè)干縮減因子的影響〔以縮減因子r表示〕。其公式如下：LB=LV=rprfLf〔23〕LC=LM=LW=LZ=L0服務(wù)設(shè)施類型LfLo供氣、供水10-110-2TV、TLC、供電10-210-3(3)不可復(fù)原的文化遺產(chǎn)損失LfLf的數(shù)值從以下近似關(guān)系式得到的可能損失的相對量來確定: Lx=C/Ct (24)C是用貨幣表示的建筑物可能損失的平均值(例如：貨物可能損失的可保價值)；Ct是用貨幣表示的建筑物總價值(例如，建筑物內(nèi)全部現(xiàn)有貨物的總可保價值)當(dāng)無法或很難確定博物館或展覽廳的n,nt和t時，Lf所應(yīng)當(dāng)假定的的典型平均值為: Lf=10-1無法替代的文化遺產(chǎn)損失通過縮減因子(rp)受到建筑物特性的影響: LB=LV=rprfLf (25)

(4)經(jīng)濟(jì)損失按照以下近似關(guān)系式，用可能損失的相對量來確定Lt,Lf和L0的數(shù)值:Lx=C/Ct (26)式中：C用貨幣表示的建筑物損失的平均數(shù)值(包括其存儲物的損失、相應(yīng)活動的中斷及其間接后果)；Ct是用貨幣表示的建筑物的總價值(包括其存儲物以及有關(guān)活動的價值)。當(dāng)n、nt和t確定有困難時，取以下表中各值。經(jīng)證實也可取其它值。經(jīng)濟(jì)價值的損失通過以下增長因子(h)和縮減因子(rp,ra,rf,ru)受到建筑物特性的影響:LA=raLtLu=ruLtLB=LV=rprfhLfLC=LM=LW=LZ=L0建筑物的類型Lt所有類型–建筑物內(nèi)10-4所有類型–建筑物外10-2建筑物的類型Lf醫(yī)院,工業(yè),博物館,農(nóng)業(yè)0.5旅館,學(xué)校,辦公樓,教堂,公眾娛樂場所,經(jīng)濟(jì)性大樓0.2其他0.1建筑物類型Lo爆炸風(fēng)險10-1醫(yī)院,工業(yè),辦公樓,旅館,經(jīng)濟(jì)性大樓10-2博物館,農(nóng)業(yè)建筑,學(xué)校,教堂,公眾娛樂場所10-3其他10-4表27當(dāng)n、nt和t確定有困難時，Lt、Lf、L0取以下表中各值4.建筑物風(fēng)險分量的評估

有了以上風(fēng)險分量各參數(shù)的計算，按表2中各風(fēng)險分量的公式即可算出RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW、RZ，以及RD、〔1〕效勞設(shè)施損害的風(fēng)險評估涉及效勞設(shè)施損害的風(fēng)險分量有：Rv′、Rw′〔S3〕，Rz′〔S4〕，RB′、RC′〔S1〕5個其有關(guān)參數(shù)是：雷擊次數(shù)NLi〔雷擊第i條線路的年均次數(shù)〕；NIi〔雷擊第i條線路附近大地年均次數(shù)〕；NDa、NDb〔分別表示雷擊與線路相連的建筑物a、b的年均次數(shù)〕；PV′、PW′、PZ′、PB′、PC′損害概率；LV′、LW′、LZ′、LB′和LC′相對損失量。表28與效勞設(shè)施風(fēng)險分量評估有關(guān)的參數(shù)符號名稱參考取值

年平均雷擊次數(shù)ND雷擊與服務(wù)設(shè)施相連的建筑物附錄A,條款A(yù).2NL雷擊服務(wù)設(shè)施附錄A,條款A(yù).4NI雷擊服務(wù)設(shè)施附近附錄A,條款A(yù).5

雷擊相鄰建筑物造成損害的概率P'B物理損害附錄D,子條款D.1.1P'C相連設(shè)備的失效附錄D,子條款D.1.1

雷擊服務(wù)設(shè)施造成損害的概率P'V物理損害附錄D,子條款D.1.2P'W相連設(shè)備的失效附錄D,子條款D.1.2

雷擊服務(wù)設(shè)施附近造成損害的概率P'Z相連設(shè)備的失效附錄D,子條款D.1.3

相應(yīng)的損失L'B=L'V=L'f物理損害附錄E,表E.1,等式(E.2)L'C=L'W=L'Z=L'o相連設(shè)備的失效附錄E,表E.1,等式(E.3)表29各種損害類型和損害源對應(yīng)的效勞設(shè)施風(fēng)險分量如果效勞設(shè)施被劃分為假設(shè)干個區(qū)段SS(見7.6),效勞設(shè)施的風(fēng)險分量R'V,R'W應(yīng)當(dāng)計算為各段相應(yīng)的風(fēng)險分量的總和。應(yīng)當(dāng)在兩段效勞設(shè)施之間的過渡點對風(fēng)險分量R'Z進(jìn)行計算，并將最高的值假定為R'Z值。損害源

損害類型S3雷擊服務(wù)設(shè)施S4雷擊服務(wù)設(shè)施附近S1雷擊與服務(wù)設(shè)施相連的建筑物與損害類型相對應(yīng)的風(fēng)險D2物理損害R'V=NLP'ViL'VR'B=NDP'BiL'BRF=R`V+R`BD3電氣、電子系統(tǒng)的失效R'W=NLP'Wi

L'WR'Z=(NI–NL)P'ZL'ZR'C=NDP'CiL'CRO=R'Z+R'W

+R`C與損害源相對應(yīng)的風(fēng)險RD=R'V+R'WRI=R'Z+R'B+R'C〔2〕損害概率分量的評估①PB′、PC′PB′、PC′均與失效電流Ia有關(guān)。Ia又與線路特性、與效勞設(shè)施數(shù)量和所采取的防護(hù)措施有關(guān)。對非屏蔽線路，假定Ia=0。對屏蔽線路，Ia按下式計算：Ia=25×n×Uw×/(Rs×Kd×Kp) (27)式中，Kd是有關(guān)線路特性的因子，見表(見表D.1);；Kp：考慮所采取的防護(hù)措施的因子，(見表D.2);Uw：沖擊耐壓〔kV〕，(電纜表D.3，設(shè)備見表D.4)Rs：電纜的屏蔽電阻(Ω/km)；n：入戶效勞設(shè)施的數(shù)目。表30Kd值

表31作為保護(hù)措施的函數(shù)的因子Kp的數(shù)值線路Kd具有屏蔽層，與土壤有接觸1具有屏蔽層，與土壤無接觸0.4保護(hù)措施Kp無保護(hù)措施1附加的屏蔽線–單根導(dǎo)線1)0.6附加的屏蔽線–兩根導(dǎo)線1)0.4防雷電纜導(dǎo)管0.1防雷電纜0.02附加的屏蔽線–鋼管0.011)單根屏蔽線安裝在電纜正上方大約30cm處;兩根屏蔽線則對稱地布置在電纜軸線上方大約30cm處.表32Ui值(電纜絕緣)電纜的類型Un(kV)Uw(kV)TLC-紙絕緣1,5TLC-PVC,聚乙烯絕緣5電力

115電力345電力660電力1075電力1595電力20125表33作為電纜類型的函數(shù)的沖擊耐受電壓Uw

電纜的類型Un(kV)Uw(kV)TLC-紙絕緣1.5TLC-PVC,聚乙烯絕緣5電力

115電力345電力660電力1075電力1595電力20125表34作為設(shè)備類型的函數(shù)的沖擊耐受電壓Uw

設(shè)備的類型UwkV電子1,5電氣設(shè)備(Un<1kV)2,5電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(Un<1kV)6表35作為失效電流Ia的函數(shù)的概率PB′,PC,PV′和PW′的數(shù)值當(dāng)采用SPD系統(tǒng)時，PB′、PC′值取PSPD和PB′、PC′值的較小者。如果安裝了符合IEC62305-5要求的SPD，PB

′和P

C

′的值為PSPD(表11)的數(shù)值。IakAPB′,PC

′,PV

′,PW

′0130.9950.95100.9200.8300.6400.4500.3600.2800.11000.051500.022000.013000.0054000.0026000.001②PV'〔雷擊入戶線路造成物理損害的概率〕、Pw'〔與入戶線路相連的設(shè)備失效概率〕

它們也與電流Ia有關(guān)。對非屏蔽線路Ia=0，對屏蔽線路Ia按下式計算：Ia=25Uw/(Rs×Kd×Kp) (28)計算PV'時最大失效電流Ia假定為：鉛皮屏蔽電纜

Ia=40kA鋁皮屏蔽電纜

Ia=20kA③PZ'雷擊線路附近大地的損害概率PZ

PZ'與線路特性和采取的措施有關(guān)。如果沒有安裝符合IEC62305-5要求的SPD，PZ'的數(shù)值等于的數(shù)值PLI當(dāng)采用SPD時，PZ'值取PSPD和PLI值較小者?！?〕效勞設(shè)施損失L的評估效勞設(shè)施損失與提供公眾的效勞類型、重要性和損害物品的價值有關(guān)。LF′LO′分別表示這種情況下效勞設(shè)施物理損害和與之相連的建筑物內(nèi)部系統(tǒng)失效引起的損失。①不可接受的對公眾效勞終止的損失Lf′、LO′可用以下關(guān)系近似表示：Lx′=npt/8760nt式中，np為效勞終止的用戶平均數(shù)；nt為受效勞的用戶總數(shù)；t為每年效勞中止時間〔小時〕。當(dāng)n、nt、t不確定或確定有困難時，LF′、Lo′值取表25中的值。表36Lf'和L0'典型的平均值服務(wù)設(shè)施類型Lf'LO'供氣、供水10-110-2TV、TLC、供電10-210-3受效勞設(shè)施特性影響的對公眾效勞損失如下：LB'=LV'=LF'LC'=LW'=LZ'=LO′

②經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)濟(jì)損失Lf′、Lo′由下式近似表示：LX′=C/Ct式中，C為建筑物其內(nèi)存儲物和相對業(yè)務(wù)損失的平均值，按幣值計；Ct為建筑物內(nèi)存物及相關(guān)業(yè)務(wù)的總值，按幣值計。當(dāng)不能或不易確定時取：Lf′=10-1，Lo′=10-3受效勞設(shè)施特性影響的經(jīng)濟(jì)損失如下：LB′=LV′=Lf′LC′=LW′=LZ′=Lo′防雷措施確實定包括：①所考慮的建筑物或效勞設(shè)施是否需要安裝防雷系統(tǒng)；②如果需要，應(yīng)選用哪些防護(hù)措施；③采用這些措施在經(jīng)濟(jì)上是否合宜。

一.按雷電損害風(fēng)險判斷采用防雷措施的必要性

按上述評估方法可得出雷擊建筑物的損害風(fēng)險R=RD+RI和雷擊效勞設(shè)施損害風(fēng)險R′=RD′+RI′。其中RD=RA+RB+RC，RI=RM+RU+RV+RW+RI〔29〕RD′=RV′+RW′RI′=RZ′+RB′+RC′5.4防雷措施確實定用以上數(shù)據(jù)與一些可比性的數(shù)值—容限RT一一作比較，即可得出是否需要采取防雷措施的結(jié)論。典型的RT值見表37。對建筑物和效勞設(shè)施按不同損失類型加以判斷。與RT比較可能出現(xiàn)以下三種情況：〔1〕RD≥RT這時建筑物應(yīng)該安裝LPS，所采取的措施可以有：①具有效率E>1-RT/RD的LPS②使RD〔即RA、RB、RC〕減小的特殊措施損失類型人身損失對公眾服務(wù)的損失文化遺產(chǎn)的損失RT10-510-310-3表37

典型的RT值〔2〕RD≤RT但RI≥RT這種情況說明，建筑物對直接雷擊的防護(hù)是有的，但對間接雷擊的防御尚存缺陷，應(yīng)采取以下措施：①在外部效勞設(shè)施入戶處以SPD作等電位連接，還可考慮與外部入戶線路和連接的設(shè)備輸入端加適宜的SPD。②采用隔離變壓器。③改變設(shè)備特性，采用II類設(shè)備等。④改善磁屏蔽?！?〕RD≤RT，Ri≤RT，但R>RT這種情況下，無需任何特殊的防直接雷擊或間接雷擊的措施。原那么上，直接和間接雷擊同時出現(xiàn)的概率畢竟較小，但可以考慮采取一些措施以減小影響較大的風(fēng)險分量。二.從經(jīng)濟(jì)上判斷采取LPS的合理性

風(fēng)險判斷只是理論上確定建筑物是否需要安裝LPS和采取哪些措施可以減小相應(yīng)的風(fēng)險分量。但這些措施的采用是否經(jīng)濟(jì)上合宜并沒有涉及。因此還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)上加以判斷。這就應(yīng)對損失的價值進(jìn)行評估。損失價值總損失的價值CL由下式表示：

CL=(RA+RU)×CA+(RB+RV)×(CA+CB+CS+CC)+(RC+RM+RW+RZ)×CS (30)式中：RA和RU是與牲畜損失有關(guān)的風(fēng)險分量，沒有保護(hù)措施,RB和RV是與物理損害有關(guān)的風(fēng)險分量，沒有保護(hù)措施,RC,RM,RW和RZ是與電氣和電子系統(tǒng)失效有關(guān)的風(fēng)險分量，沒有保護(hù)措施,CA是牲畜的價值,CS是建筑物中的系統(tǒng)的價值,CB建筑物的價值,

CC是內(nèi)存物的價值。

CL=〔RB+RV〕〔B+C+A〕+〔RC+RM+RW+RZ〕A〔31〕這些數(shù)值均為無防護(hù)措施時的風(fēng)險值：A為建筑物內(nèi)系統(tǒng)損失價值，B為建筑物本身損失價值，C為其內(nèi)存儲物價值。CRL為采取防護(hù)措施后還可能有的損失總價值，其值為：CRL=〔RB''+RV''〕(B+C+A)+〔RC''+RM''+RW''+RZ''〕A〔32〕RX''為采取防護(hù)措施后的各風(fēng)險分量CPm為所采取措施的年平均價值，以下式計算CPm=CP〔I+a+m〕〔30〕式中CP，為防護(hù)措施價值，I為利息，a為折舊率，m為維護(hù)費(fèi)用〔例如，I=15%，a=4%，m=1%等〕。當(dāng)CL>CPM+CRL時，安裝LPS經(jīng)濟(jì)上是合宜的，否那么，安裝LPS就不合算了。當(dāng)沒有保護(hù)措施的時候，剩余損失的總花費(fèi)CRL可以通過以下公式進(jìn)行計算:

CRL=(RA’

+RU’)×CA+(RB’

+R’V)×(CA+CB+CS+CC)+(R’C+R’M+R’W+R’Z)×CS

(33)式中：

RA’

和

R’U是與牲畜損失有關(guān)的風(fēng)險分量，有保護(hù)措施；

R’B和R’V

是與物理損害有關(guān)的風(fēng)險分量，有保護(hù)措施；

R’C

,R’M

,R’W

和R’Z

是與電氣和電子系統(tǒng)失效有關(guān)的風(fēng)險分量，有保護(hù)措施。保護(hù)措施的年平均費(fèi)用CPM CPM=CP×〔i+a+m〕 (34)式中：CP是保護(hù)措施的費(fèi)用;i是利率a是折舊率m是維護(hù)費(fèi)率.每年節(jié)約的金錢為:

S=CL–(CPM+CRL)(35)如果年平均節(jié)省的金錢S>0，保護(hù)是經(jīng)濟(jì)合理的。

圖2確定是否要采取防護(hù)設(shè)施的程序圖3確定防護(hù)措施經(jīng)濟(jì)利益的程序

圖4建筑物內(nèi)

防護(hù)措施選擇

的程序圖3、結(jié)束語〔1〕雷電損害風(fēng)險評估是防雷設(shè)計中最重要的一環(huán)。其工作必須在防雷工程設(shè)計之前完成。這樣才能使防雷工程立于堅實的科學(xué)根底之上，做到完全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，克服盲目性和大量器材的無謂浪費(fèi)。〔2〕雷電損害風(fēng)險評估是一種開展中的技術(shù)，涉及面較廣，其方法和風(fēng)險容限還有待實踐驗證。尤其是雷電為小概率事件，驗證并非易事，應(yīng)假以時日方能得到合理的結(jié)論。因此目前IEC有關(guān)此項技術(shù)的文件只以技術(shù)報告、方案等發(fā)布，并非正式標(biāo)準(zhǔn)。說明其中還有不少探索空間?！?〕評估是一項細(xì)致和認(rèn)真的工作，容不得絲毫馬虎，它必須對建筑物所在地的地理、氣象、環(huán)境等條件作充分調(diào)查，并取得可靠數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行?！?〕本講座只涉及單體的評估，至于對較大區(qū)域或環(huán)境的評估將是更復(fù)雜的工作，〔5〕評估也可作為事后驗證，借以判斷現(xiàn)有的LPS是否平安可靠和經(jīng)濟(jì)合理?？偨Y(jié)IEC61662評估方法的計算公式是

R=∑RxRx=NPD按雷擊類型把雷電災(zāi)害風(fēng)險(R)分為直擊雷風(fēng)險(RD)和間接擊雷風(fēng)險(RI)：R=RD+RI其中RD=RA+RB+RCRI=RM+RU+RV+RW+RZRA是指當(dāng)雷電直接擊中建筑物時，在建筑物外2m以內(nèi)由接觸電壓和跨步電壓造成的生命損失的風(fēng)險。RB是指當(dāng)雷電直接擊中建筑物時，在建筑物內(nèi)由危險火花引發(fā)的火災(zāi)和爆炸造成的物理損失的風(fēng)險。

RC是指當(dāng)雷電直接擊中建筑物時，由電阻耦合和感應(yīng)耦合引起的過電壓造成的電力電子系統(tǒng)失靈的風(fēng)險。RM是指當(dāng)雷電擊中建筑物附近大地時，由內(nèi)部裝置上的雷電流引起的過電壓造成的電力電子系統(tǒng)失靈的風(fēng)險。RU是指當(dāng)雷電直接擊中引入線路時，在建筑物內(nèi)由線路引入雷電流引發(fā)的接觸電壓造成的經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險。RV是指指當(dāng)雷電直接擊中引入線路時，由線路傳送的雷電流造成的物理損失的風(fēng)險。RW是指指當(dāng)雷電直接擊中引入線路時，由線路感應(yīng)引起的過電壓造成的電力電子系統(tǒng)失靈的風(fēng)險。RZ是指當(dāng)雷電擊中引入線路附近的大地時，由線路感應(yīng)引起的過電壓造成的電力電子系統(tǒng)失靈的風(fēng)險。建筑物雷電損害的來源分為S1、S2、S3和S4等4類。S1是雷電直接擊中建筑物，這會造成由雷電流產(chǎn)生直接機(jī)械損害、火災(zāi)或爆炸，由電阻和感應(yīng)耦合的過電壓產(chǎn)生的火花而引起的火災(zāi)或爆炸，由電阻和感應(yīng)耦合的跨步電壓和接觸電壓導(dǎo)致的人身傷害，以及由電阻和感應(yīng)耦合過電壓或局部雷電流通道產(chǎn)生的電力或電子系統(tǒng)的失靈與故障等4種損害。S2是雷電擊中建筑物附近的地面，這會造成由感應(yīng)耦合過電壓產(chǎn)生的電力或電子系統(tǒng)的失靈與故障等損害。

S3是雷電直接擊中引入設(shè)施，這會造成由進(jìn)入建筑物的外部電源線過電壓的火花誘發(fā)的火災(zāi)或報紙，由進(jìn)入建筑物的外部線過電壓和過電流導(dǎo)致的人身傷害，以及由進(jìn)入建筑物的外部線過電壓產(chǎn)生的電力或電子系統(tǒng)的失靈與故障等3種損害。S4是雷電擊中引入設(shè)施附近的地面，這會造成進(jìn)入建筑物的外部線感應(yīng)過電壓產(chǎn)生的電力或電子的失靈與故障等損害。雷電威脅效勞設(shè)施當(dāng)雷電威脅效勞設(shè)施時，可以造成設(shè)施本身的損壞和相關(guān)電力和電子設(shè)備的損害。同時可能擴(kuò)展而造成與效勞設(shè)施相連的建筑物內(nèi)電力和電子系統(tǒng)的損害，其擴(kuò)展程度取決于效勞設(shè)施特征、電力和電子系統(tǒng)的類型與范圍、雷電特征。效勞設(shè)施雷電損害的影響因素包括設(shè)施結(jié)構(gòu)〔架空線、埋地線、屏蔽線、無屏蔽線、光纖、金屬管、塑料管〕、設(shè)施功能〔通信和數(shù)據(jù)線、電力干線、煤氣干線、油干線〕、使用規(guī)那么〔公用、個人〕、相應(yīng)建筑物〔結(jié)構(gòu)、材料、大小、位置〕和防護(hù)措施〔備用線路、流體儲存系統(tǒng)、發(fā)電裝置、不間斷電源〕等5個因素。效勞設(shè)施雷電損害的來源分為S1、S2和S3等3類：S1是雷電直接擊中相應(yīng)建筑物，這會造成由線內(nèi)雷電流產(chǎn)生的金屬線及屏蔽物的熔化，由電阻耦合引發(fā)的線路和相連設(shè)備的絕緣下降，管線刺穿等3種損害。S2是雷電直接擊中效勞設(shè)施，這會造成由雷電流產(chǎn)生設(shè)施的直接機(jī)械損害，直接電源線路損壞〔絕緣下降〕和相連設(shè)備損害，管線刺穿并引發(fā)火災(zāi)或爆炸等3種損害。S3是雷電擊中引入設(shè)施附近的地面，這會造成由感應(yīng)過電壓引發(fā)的線路和相連設(shè)備的絕緣下降，管線刺穿等損害。綜合來講，雷電對于建筑物會造成C1、C2和C3等3類損害。C1是跨步電壓和接觸電壓導(dǎo)致的生物傷害，C2是由雷電流及危險的火花的機(jī)械或熱效應(yīng)產(chǎn)生的物理損害〔火災(zāi)、爆炸、機(jī)械破壞、化學(xué)釋放〕，C3是過電壓產(chǎn)生的電力或電子的失靈。雷電災(zāi)害造成的雷災(zāi)損失分為D1、D2、D3和D4等4類損失。D1是人身傷亡損失，D2是公共效勞損失，D3是文化遺產(chǎn)損失，D4是財產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失。

圖７IEC雷電災(zāi)害風(fēng)險評估體系分析圖R

N

D

PNgAdPhPfPo

也可以按損害類型把雷電災(zāi)害風(fēng)險(R)分為人身損失風(fēng)險(RS)、物理損失風(fēng)險(RF)和過電壓損失風(fēng)險(RO)：R=RS+RF+RORS=RA+RURF=RB+RVRO=RM+RW+RC+RZ現(xiàn)在，只要分別計算出RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ等8類風(fēng)險，就可以得到各類風(fēng)險和總風(fēng)險。下面是風(fēng)險評估的具體公式。例1：科技樓建筑物〔內(nèi)含電子系統(tǒng)〕的雷擊風(fēng)險評估遵照?雷擊損害風(fēng)險評估?〔IEC61662〕所提出的方法，對天威集團(tuán)的科技樓建筑物〔屬內(nèi)含電子系統(tǒng)的建筑物〕遭受雷擊的風(fēng)險進(jìn)行評估，以此來確定該建筑物的LPS和建筑物內(nèi)部線路上SPD的安裝要求。

1、IEC61662定義的損害類型及成因造成各種損害的成因：

S1——直接雷擊下的接觸電壓和跨步電壓；

S2——直接雷擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)；

S3——直接雷擊下設(shè)備上的過電壓；

S4——間接雷擊下設(shè)備上的過電壓；

S5——間接雷擊引起的著火、爆炸、機(jī)械效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)。

損害類型：

類型1：人身傷亡，可由S1、S2、S5引起；

類型2：不可接受的對公眾效勞的中止，可由S2、S3、S4、S5引起；

類型3：不可復(fù)原的文化遺產(chǎn)的損失，可由S2、S5引起；

類型4：不包括人身、文化及社會價值的財產(chǎn)損失，可由S2、S3、S4、S5引起；

類型5：與類型4相同，但不包括靈敏儀器，可由S2、S5引起。

科技樓所能遭受的損害只考慮類型1和類型4。2、科技樓的物理狀況

〔1〕科技樓為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，孤立平坦，長方形〔長a=90m、寬b=15m、高h(yuǎn)=20m〕；樓外為混凝土地面；

〔2〕樓內(nèi)通常有人數(shù)n=200人，每人每年停留在樓內(nèi)的時間t=25.5×12×8=2448小時，扣除離開時間，取t=2000；

〔3〕該地區(qū)土壤電阻率ρ=70Ωm；

〔4〕該地區(qū)年平均雷電日數(shù)Td=31.3次/年；

〔5〕建筑物內(nèi)存放的物品為普通材料，建筑物及物品總價值1000萬元；

〔6〕建筑物內(nèi)有小型消防設(shè)備；

〔7〕建筑物有4條電源線，30條電話線，4條雙絞線，1條光纜，全部埋地敷設(shè)，無屏蔽；〔8〕建筑物的有效截收面積：Ae=ab＋6h(a＋b)＋9πh2=2.525×10-2(km2)

周圍大地的截收面積：Ag=ab＋2ads＋2bds＋πds2－Ae=6.182×10-3(km2)

電源線設(shè)施的有效截收面積：A1=As1Aa1=2ds〔L－ds〕=0.13(km2)

電話線設(shè)施的有效截收面積：A2=As2＋Aa2=2ds〔L－ds〕=0.13(km2)

雙絞線設(shè)施的有效截收面積：A3=As3＋Aa3=2ds〔L－ds〕=0.13(km2)

光纜設(shè)施的有效截收面積：A4=As4＋Aa4=0〔9〕該地區(qū)雷擊大地密度：Ng=0.04Td1.25≈2.96(次/km2·a)〔依據(jù)IEC61662〕

建筑物年預(yù)計平均直接雷擊次數(shù)：Nd=NgAe≈7.48×10-2(次/a)

建筑物附近大地年預(yù)計平均雷擊次數(shù)：Nn=NgAg≈1.83×10-2(次/a)

作用于入戶設(shè)施上的年預(yù)計平均雷擊次數(shù)：Ni=N4＋N3＋N2＋N1=Ng〔A4＋A3＋A2＋A1〕=1.154(次/a)式中：Aa1、Aa2、Aa3、Aa4是通過入戶設(shè)施相連周圍建筑物的有效截面積，本例中省略；

As1、As2、As3、As4是入戶設(shè)施〔電源線、通訊線、信號線等〕的有效截收面積。3、針對損害類型1的風(fēng)險評估

成因S1、S2、S5可以引起損害類型1。

(1)直接雷擊由接觸電壓或跨步電壓引起的損害概率：Ph=KhPh′=10-2

式中，Kh—與建筑物的雷電防護(hù)措施有關(guān)的縮減系數(shù)；

P’—直接雷擊于無防護(hù)措施的建筑物，由跨步電壓或接觸電壓導(dǎo)致的損害概率。

〔2〕直接雷擊下，由于著火或爆炸引起的損害概率：Pfd=Pt(P1＋P2＋P3＋P4)=1.8×10-3

其中：Pt—引發(fā)著火或爆炸的危險火花放電的概率，Pt=KtPt'=0.6×10-3；

P1—金屬裝置上危險火花放電的概率；

P1=K1P1′=1×0.5P2—建筑物內(nèi)部金屬裝置上危險火花放電的概率；