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雷电风险评估报告

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2020年4月19日
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雷电风险评估报告

第一章:雷击风险评估概论
1.1 雷击风险评估的概念
1.2 雷击风险评估的依据的原则
1.3 雷击风险评估的基本流程
1．4规范性引用文件及其术语定义

第二章:大楼易损性分析
2.1损害类型及损害成因
2.2雷电闪击损害次数

第三章:风险分析和计算
3.1雷击损害风险评估相关数据
3.2雷电灾害易损性分析

第四章:防雷设计施工指导意见
4.1防雷的基本原则
4.2相关资料

第一章:雷击风险评估概述
1.1 雷击风险评估的概念
风险评估的目的是认识和评价风险,进而进行风险控制和风险管理。经过风险评估能够得到与所关注的风险相关的尽可能多的有用信息,经过一个合适的评估模式对风险的大小进行判断,而且以风险发生的可能性和强度的概率分布表示出来。风险评估的最终目的就是提供决策服务以减少损失。因而风险评估的内容包括风险描述、风险估计以及风险控制。
1.1.1 风险评估规则和内容
具体来讲,一个完整详尽的风险评估包括以下内容:
（1） 损害范围:自然单元中的反作用力。包括死亡、伤害、生产或经营损失等;
例如雷电损害范围包括:
生物伤害;物理损害;
电气和电子系统失效。
雷电灾害造成的损失可能包括人员生命损失、公众服务损失、文化遗产损失和经济损失。
（2） 发生概率:相关频率的估计,这些频率能够是连续的或非连续的;
例如不同损害源以及不同强度损害源发生的频率、不同损失类型及不同损失严重程度的损失发生的频率等。雷电灾害风险评估一般将雷击产生的风险分量分为八种,相应的概率类型也有八种。
（3） 不确定性:计算信息化中、复杂系统中或评估风险预言的不确定性;
面对错综复杂的情况,数据不全面、不可靠,评估方法不完善将导致风险评估结论吧不确定性,这种不确定性也应该得到一定的评估。
（4） 普遍性:损害的地理分布;
例如,由于雷电主要发生在强对流天气系统中,而强对流天气系统的产生的地理位置、地形地貌有很大关系,因而雷电灾害造成的损失有着明显的地理分布差异。
（5） 持续性:损害的持续时间;
（6） 可逆性:损害的可恢复性;
（7） 延迟效应:起始时间和实际损害时间的延迟期;
（8） 潜在应用:广泛的社会影响,风险会产生社会冲突或暴行。
以雷电灾害为例,根据雷电灾害出现的先验分布和未来发生的条件概率分布以及建立是损失函数,应用统计决策理论可做以下三方面评估:
一是损失频率的评估,如针对某区域的雷击引起损失的频数、针对某行业或某系统的雷击引起损失的频数、针对某具体的建筑物引起损失的年预计雷击次数等。从防雷角度分析,地闪发生的频数是确定雷电对人畜和建筑物安全构成的最重要的参数。
二是灾害发生严重程度的可能性评估。利用风险分析确定风险等级,判断风险的严重性。国际上一般将风险划分为极高风险、高等风险、中等风险和低等风险的严重性。
三是如何以最少投资以换取防灾抗灾最佳社会效益和经济效益的决策手段评估。
1.2 雷击风险评估所依据的原则
实施雷电灾害风险评估是,应根据委托方提供的资料,结合当地雷电灾害预警能力、应急影响能力和现场勘测报告以及雷暴天气卫星云图、雷暴天气大气环流形式、雷暴天气雷达回波、闪电定位等相关资料和数据及评估对象所在地的地理信息系统资料,经过高性能计算机,应用数学模型对评估对象的雷电灾害风险进行分析、处理、计算、评估,并编制雷电灾害风险评估报告。
1.2.1 基本原则
在雷电灾害风险评估时,明确评估原则是十分必要的。一般应掌握以下几个评估原则:
（1） 必须保证雷电灾害风险评估所依据历史资料的完整性和可靠性
资料的完整性主要是雷电环境分析所用的历史资料必须有足够的年份。当前,传统的雷电观测资料一般都有30年以上的资料积累。由于历史数据量较大,统计分析出来的规律比较有意义。根据这些数据建立的雷电风险概率分布,能够比较好地揭示雷电灾害发生频率的统计规律。但由于传统的雷电观测资料只记录雷电发生的时间,没有雷电流强度的记录,而且不能区分云闪和地闪,因此雷电灾害损失程度与雷电流之间的关系等规律无法经过统计分析得出。虽然近几年已经有了更全面的闪电定位系统观测资料,但由于年份太短,统计意义比较有限。另外,由于闪电定位系统设备性能还不完善,标定工作也末有效进行,故测量数据的可靠性也不能得到保障,只能够作为参考资料使用来反映一些趋势性的规律。
（2） 必须保证评估现场资料的完整性和可靠性
在风险评估工作中,要认真调阅基建档案,仔细进行现场勘查,确保评估现场资料的完整性和可靠性,为雷电易损性分析打下基础。
（3） 应认真调查被评估对象雷击史,并加以认真分析,根据以往雷击史分析的结果最容易判断出雷电灾害危险源、雷电引入通道以及防雷话环节的薄弱处。这有助于提高雷电危险性分析和易损性分析的标准度。
（4） 针对不同的评估对象,选择符合其使用范围的评估标准。
应该根据评估对象有针对性、有重点地处理问题。一些风险评估注重人身伤害评估,一些注重公共服务损失评估,更多的需要同时考虑经济损失评估。当前有多重雷电灾害风险评估方法和评估标准可供使用,但每个标准或规范都有局限性。评估时要选择合适的标准,有的标准甚至需要做到变通处理后才能使用。由于各种技术和产品的更新于发展日新月异,评估方法和标准需不断更新和完善。特别是LEMP危害逐渐占据主导地位时,通信、电子和网络等行业的发展给雷电灾害风险评估提出了更多需要解决的问题。
（5） 重视风险承担者的参与。风险对于不同的评估主体具有不确定性,风险评估应该考虑评估主体的风险偏好和承受能力。但涉及人身伤害和环境危害的除外。
（6） 评估报告中风险控制对策应该考虑雷电防护的必要性和经济合理性,大多数情况下应进行费用的分析,是防雷工程涉及方案和设计参数的选择具备高效、合理和可操作性。
1.3 雷击风险评估的基本流程
1.3.1 雷电灾害风险评估的工作流程和技术流程
（1） 工作流程
雷电灾害风险评估的工作流程在国家法律框架内进行,符合气象主管机构的管理要求。在开展评估工作时,作为评估主体的评估者,以评价对象为中心,选择合适的评估标准,确定有效的评估方法,对评估椅子分析与计算,得出全面而标准的评估结论,按照评估结论提出适当的防护措施。一般而言,评估工作的工作流程为:
第一， 接受委托,确定评估对象,明确评估范围;
第二， 收集资料,包括雷电环境资料、地理信息资料、建设工程土建资料以及设备资料;
第三， 进行工程分析,主要对以上资料进行分析;
第四， 进行现场勘测与调研;
第五， 选择评估标准,包括评估体系、评估指标及其基准值,确定评估方法包括评估公式,制定评估方案;
第六， 进行分析与评估;
第七， 提供评估结论包括评估等级,编制评估报告,报告内需提出适当的对策与相应的措施;
第八， 提交报告给用户或主管部门。
（2） 技术流程;
雷电灾害风险评估的基本方程是:
R=NPL
因此风险评估的技术步骤应围绕危险事件的次数N,损害概率P、损失L来展开。
当选定了风险容许值的上限,风向评估技术流程允许选择采取合适的保护措施以把风险减少到容许限度之内。
对建筑物或服务设施进行防雷保护的决定、以及保护措施的选择应当按照IEC62305-1进行。应当执行以下程序;
（1） 识别需要保护对象及其特性;
（2） 识别需要保护对象中所有类型的损失以及相应的风险R(R2到R4);
（3） 计算每种类型损失相应的风险R(R2到R4);
（4） 经过将建筑物风险R1,R2和R3与风险容许值RT作比较来评价保护需要;
（5） 如果需要保护,选择合适的保护措施;
（6） 再行计算采取保护措施后的风险值并与风险容许值RT作比较,直至符合要求。
1.3.2基本规定
1雷电灾害风险评估技术工作分为预评估、方案评估与现状评估。
2雷电灾害风险评估的程序如图:

3雷电灾害风险评估技术工作包括现场勘测和资料的计算分析及结果评价,雷电灾害风险评估工作应由国家及地方有关法律法规规定的法定机构或具备相应评估资质的单位进行;雷电灾害风险评估人员必须具备相应的专业技术知识和能力,应参加培训经考核并取得防雷专业技术资格证,持证上岗。
4评估单位接受委托后,评估单位应根据委托方提供的资料,制定评估方案,并报气象防雷主管机构备案后实施。评估方案应包含人员组织、方案实施技术路线和进度以及相关的设备设施贮备等。
5委托方应根据评估需要,向评估单位提供以下资料:工程总平面图、地形图、地勘报告、工程初步设计图、初步设计说明等,并对其提供资料的真实性、合法性负责。
6评估单位应按照国家相关标准并结合评估方案客观、公正的进行勘测等工作,搜集并获取相关技术资料;现场勘测数据应按规定格式用钢笔或签字笔认真填写,字迹要清晰、工整。记录应具有唯一识别性并保存至少一年。
7评估单位应根据委托方提供的资料,结合现场勘测报告及气象卫星云图、雷达回波、闪电定位等相关数据,进行分析、处理和计算,并撰写雷电灾害风险评估报告。
8评估报告必须结论准确、用词规范、文字简练,对于当事方容易混淆的术语和概念可书面予以解释。
9 评估人员应遵守委托方的保密制度,不得对外泄露委托方受法律法规保护的资料及信息。
10经雷电灾害风险评估后的方案,施工时不得任意更改;经评估否定的方案,应重新设计,重新评估。施工中如发现实际情况与评估时所提交的资料不符,应补充必要的资料,重新评估。
11新建建设项目应根据其所处的不同阶段,进行预评估、方案评估和项目建成后现状评估。对于既有建筑物应定期实行现状评估,易燃易爆场所每两年评估一次,民用建筑每五年评估一次。
12雷电灾害评估报告应包括如下内容:
(1)评估单位的资质和评估人员的防雷专业技术资格证书;
(2)单位的评估委托书;
(3)评估资料的原始来源;
(4)评估的具体内容;
(5)对策措施和建议;
(6)其它资料。
13 大气雷电环境评价
5.1雷电活动时空分布特征
根据项目所在地气象卫星云图、雷达回波、闪电定位等资料确定其雷电活动时空分布特征,确定雷电主导方向、次主导方向等。
5.2雷电流散流分布特征
根据现场勘测所得土壤电阻率资料分析项目所在地雷电流散流分布特征。
5.3年预计雷击次数
根据项目所在地的环境及建筑物本身的情况,计算建筑物年预计雷击次数(附录A)。
5.4进行建设项目预评估时,应根据该项目所在地大气雷电环境状况,对评估项目的选址及功能分区布局从雷电防护的角度提出意见。
1．4规范性引用文件及其术语定义
下列文件中的条款经过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件,其随后所有的修订单(不包括勘误的内容)或修正版均不适用于本标准。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
IEC61024-1:1998 建筑物防雷 第1部分 通则
IEC61662:1995 雷击损害风险的评估
IEC60364:建筑物的电气设施
IEC60479:人畜的电流效应
GB50156- :汽车加油加气站设计与施工规范
GB50058-92 :爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
GB50057-1994:建筑物防雷设计规范
GB50343- :建筑物电子信息系统防雷技术规范

术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。

雷击损害风险评估 evaluation of lightning strike risk
根据雷击大地导致人员、财产损失程度确定保护等级、类别的一种综合计算、分析方法。

防雷装置 lightning protection system,LPS
接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体的总合。

电涌保护器 surge protective device,SPD
目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件。它至少含有一非线性元件。

防雷区 Lightning protection zone,LPZ
需要规定和控制雷击电磁脉冲环境的区域。

土壤电阻率earth resistivity
表征土壤导电性能的参数,为单位体积土壤的阻抗。

损害概率PX (probability of damage PX)
一次危险事件导致需保护对象受损的概率。

损失LX (Loss LX)
一次危险事件引起的与某种损害类型相对应的平均损失量,与需保护对象的价值(人员和货物)有关。

风险 R (risk R)
雷击引起的年均可能损失量(人员和货物),与需保护对象的价值总量有关。

风险分量 Rx (risk component Rx)
取决于损害源和损害类型的部分风险。

容许的风险 RT (tolerable risk RT)
需保护对象能够容许的最大风险值。

第二章 大楼易损性分析
2.1 损害类型及损害成因
(1)损害类型:
①人身伤亡;
②不可接受的对公众服务的中止;
③不可复原的文化遗产的损失;
④不包括人身、文化及社会价值的损失;
⑤与第4类相同,但不包括灵敏设备。
由于各种不同的成因,一座建筑物可能出现一种或一种以上类型的损害。
损害类型及损害成因

损 害 类 型
损 害 成 因
直接雷电闪击
间接雷电闪击
S1
S2
S3
S4
S5
1
√
√

√
2

√
√
√
√
3

√

√
4

√
√
√
√
5

√

√
如上表所示,每一种类型的损害可能由不同的损害成因所引起。
其中:
S1:直接雷电闪击下的接触电压和跨步电压;
S2:直接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应和化学效应;
S3:直接雷电闪击下设备上的过电压;
S4:间接雷电闪击下设备上的过电压;
S5:间接雷电闪击引起的着火、爆炸、机械效应和化学效应。

(2)着火、爆炸、机械作用及化学作用引致的损害概率
此类损害可能由建筑物遭受直接雷电闪击(S2成因)或由于间接雷电闪击(S5成因)引起。
所涉及的各个分损害的概率是:
Pt——引发着火或爆炸的危险火花放电的概率。
P1——金属装置上危险火花放电的概率。
P2——建筑物内部电气装置上危险火花放电的概率。
P3——入户设施上危险火花放电的概率。
P4——入户的外部导电部件(ECP)上危险火花放电的概率。
分概率P1、P2及P4只与直接雷电闪击有关;分概率P3与直接雷电闪击有关也与间接雷电闪击有关。
在直接雷电闪击情况下,着火、爆炸、机械作用及化学作用的损害概率为:
Pfd=1-[(1- PtP1)(1- PtP2)(1- PtP3)(1- PtP4)]
= Pt(P1＋P2＋P3＋P4)
在间接雷电闪击情况下,着火、爆炸、机械作用及化学作用的损害概率为:
Pfi=PtP3
分概率Pt为: Pt=KtPt'
(3)过电压引致的损害概率
损害可能由对建筑物的直接闪击(成因S3)或间接闪击(成因S4)引起。
损害概率包括P2和P3两个分概率。此两个分概率都与直接雷电闪击有关,只有P3分概率与间接雷电闪击有关。
直接闪击下由设备上的过电压引致的损害概率为:
Pod=1－(1－P2)(1－P3)=P2＋P3 (如果P2P3>>1)
间接闪击下由于设备上过电压引致的损害概率为:
Pod= P3

2.2雷电闪击损害次数
⑴损害次数公式:F=Fd+ Fi
式中:F ——建筑物的年损失次数;
Fd——直接闪击导致的年损失次数;
Fi——间接闪击导致的年损失次数。
Fa=Ra/δ
式中:Fa——建筑物所能接受的损害次数的最大值;
Ra——可接受的损害风险最大值;
⑵损害次数具体计算公式
对每种损害类型按直接闪击及间接闪击分别列出的各个损害次数分量

损害
类型
损害次数分量
直接雷电闪击
间接雷电闪击
H
A
D
B
C
E
G
1
√
√

√
√

2

√
√
√
√
√
√
3

√

√
√

4

√
√
√
√
√
√
5

√

√
√

对第一类损害,损害次数具体计算公式为:
Fd=H＋A,Fi=B＋C
对第二类及第四类损害,损害次数具体计算公式为:
Fd=A＋D,Fi=B＋C＋E＋G
对第三类及第五类损害,损害次数具体计算公式为:
Fd=A,Fi=B＋C
式中:
①H= NdPh
H——接触电压及跨步电压引致的损害次数分量;
Nd——建筑物遭直接雷电闪击的年平均次数;
Ph——直接雷电闪击下,由接触电压或跨步电压引起的损害概率。
其中:Nd=NgAe ,Ph=KhPh′
Ng——雷击大地的年平均密度;
Ng = 0.024Td1.3 (Td:该地区年平均雷电日)
Ae——建筑物等效截收面积。
Kh——与为减轻雷电后果而提供给建筑物的防护措施相关的缩减系数;
Ph——直接雷击于无防护措施的建筑物时,由接触电压或跨步电压引起的损害概率。
②A = NdPfd
A——直接雷电闪击下由于着火、爆炸引致的损害次数分量;
Pfd——直接雷电闪击情况下,着火、爆炸、机械效应及化学效应引起的损害效率。
其中:Pfd = Pt(P1＋ P2 ＋ P3＋ P4)
Pt ——引发着火或爆炸的危险火花放电的概率;
P1 ——金属装置上危险火花放电的概率;
P2 ——建筑物内部电器装置上危险火花放电的概率;
P3 ——入户设施上危险火花放电的概率;
P4 ——入户的外部导电部件(ECP)上危险火花放电的概率;
其中:Pt＝Kt×Pt′
P1＝K1×P1′, P2＝K2×P2′
P3＝K3×P3′, P4＝K4×P4′
Pt′、P1′、P2′、P3′、P4′——引起着火、爆炸等与直接雷电闪击相关的损害概率的建筑特性;
Kt、K1、K2、K3、K4——防护措施相关缩减系数的值。
③D = NdPod
D——直接雷电闪击的损害次数分量;
Pod——直接闪击下由设备上的过电压导致的损害概率。
其中:Pod＝1－(1－P2)(1－P3)
④B = NnPtP3
B——邻近雷电闪击导致的损害次数分量;
Nn——建筑物附近大地的年平均雷击次数。
其中:Nn = NgAg (Ag:建筑物周围大地的截收面积)
⑤
C——作用于n个入户设施上的雷击,由于着火、爆炸导致的损害次数分量;
Nk ——作用于一个入户设施上的雷电闪击年平均次数。
其中:Nk = NgAk
Ak ——该入户设施的影响面积
其中:Ak = Ask + Aak
Ask——入户设施(电源线、通信线或信号线);
Aak——经过设施而与所考虑建筑相连的相邻建筑物的有效截收面积。
⑥E = NnP3
E——邻近雷电闪击下过电压导致的损害次数分量。
⑦
G——作用于n个入户设施上的雷电闪击由过电压导致的损害次数分量。

可能损失的平均数
可能损失平均数δ(表现为雷电引致建筑物受损的后果)取决于下列各点:
——在危险地区的人员数量及她们所待的时间长短。
——对公众服务的类型及其重要性。
——所涉物品的价值。
根据损害类型,δ值可用下列近似公式计算:
——损害类型1:人身伤亡:
δ=1-(一个人出现于危险地带的概率)
式中:n——危险地带的人数。
t——这些人员每年出现于危险地带的时间,单位:小时。
——损害类型2:不可接受的对攻中服务的中止:
δ=(对每一损害,预期损失的相对数量)
式中:n’——对每一损害,由于服务中止而受影响的用户平均数。
t’——对每一损害,每年服务中止的时间,单位:小时。
nt——服务涉及的用户总数。
——损害类型3:不可修复的遗产的损失:
δ=(对每一损害,预期损失的相对数量)
式中:ci——对每一损害,预期损失物品的投保值,按币值计。
ct——所涉及的所有物品的投保值,按币值计。
——损害类型4及损害类型5:不包括人身、文化或环境价值方面的损失:
δ=(对每一损害,预期损失的相对数量)
式中:cm——对每一损害,建筑物、家具及物品预期损失的平均值,按币值计。
cv——所有建筑物、家具及物品的总值,按币值计。
附(1):安全允许距离和环境影响评价
根据物质燃烧条件和燃烧时所产生的热量,确定燃烧危害范围。易燃物品发生雷击引起火灾时,对周围的危害主要是由于辐射热产生的,易燃物品(如储油品罐)燃烧火焰的辐射热可用下列公式计算:

式中:
E——受到的辐射热强度(kJ/h.m),
——与火焰倾角有关的系数;
V——燃烧速度(mm/min);
——易燃、可燃液体密度(kg/m3) ;
Hc——油品最大发热量(kJ/kg)。
计算出值,并经过下表算出雷击火灾范围
角系数值
间距
S/D
角系数
值
间距
S/D
角系数
值
0
0.5
3.0
0.035
0.5
0.22
3.5
0.030
1.0
0.14
4.0
0.025
1.5
0.078
4.5
0.015
2.0
0.055
5.0
0.010
2.5
0.045
5.5
0.005
(注:S/D:从罐边沿算起与罐直径比值S/D)
易爆场所与周围建构物的安全距离要求
爆炸物品仓库与周围建构物的空气冲击波最小安全距离R(m)的计算公式如下:
R=K
式中,K:安全系数,介于1.1～8之间;其具体要求如下:①从炸药库到居住区,主要公路线、铁路遍站、重要航道、化工厂或易燃易爆仓库的安全系数K取5～8,若炸药库有土围,K取2～4。②从炸药库到次要单位、单独房屋及建构物的安全系数K取2～4,若炸药库有土围,K取1.1～1.9。q:炸药重量(㎏),若大型仓库是由若干个单库房组成,则炸药重量q应按单个库房设计储存量最大炸药量计算,外部安全距离是从该单个库房的墙根算起。R:最小外部安全距离(m),当库房建在可减少一半;而平坦地形一面的R须增加一倍。
炸药库安全距离计算系数K1值
主爆药名称
储存方式
殉爆药名称
硝铵炸药及低含量的硝化甘油类炸药
含40%以上的硝化甘油类炸药
TNT
黑素金,特屈儿,泰安
无
有
无
有
无
有
无
有
硝铵炸药及低含量的硝化甘油类炸药
无
0.25
0.15
0.35
0.25
0.10
0.30
0.70
0.55
有
0.15
0.10
0.25
0.15
0.30
0.20
0.55
0.40
含40%以上的硝化甘油类炸药
无
0.50
0.30
0.70
0.50
0.80
0.60
1.40
1.10
有
0.30
0.20
0.50
0.30
0.60
0.40
1.10
0.80
TNT
无
0.80
0.60
1.00
0.80
1.20
0.90
2.10
1.60
有
0.60
0.40
0.80
1.50
1.90
0.50
1.60
1.20
黑素金,特屈儿,泰安
无
2.00
1.20
2.80
2.00
3.20
2.40
5.50
4.40
有
1.20
0.80
2.00
1.20
2.40
1.60
4.40
3.20
进行建设项目方案评估时,应经过对雷电闪击次数、雷电闪击损害概率、容许的雷电闪击次数、防雷装置的拦截效率等数据计算、比较及分析,确定评估项目的雷电防护等级和应采取的雷电防护措施;经过对危害范围的计算、比较及分析,确定评估项目雷击危害范围和对周围的环境影响分析,对城市规划提出意见。
附(2):选择防护措施的程序
防雷的目的是将损害风险Rd降至低于可接受的最大值Ra,即建筑物的损害次数F应被限制小于Fa,即F=NP≤Fa,Fa=Ra/δ。根据相关资料计算建筑物无防护措施时的直接闪击导致的年损害次数Fd、间接闪击导致的年损害次数Fi、建筑物的年损害次数F及建筑物所能接受的损害次数Fa 、然后将Fd、Fi、F与Fa比较,对各种不同的风险采用不同的防护措施。
风险
防护措施
无保护
SPD
LPS
LEMP防护
其它防护措施
F <Fa
×

F >Fa
Fd>Fa
Fi≤Fa

× 及/或 ×

F >Fa
Fd≤Fa
Fi>Fa

×

F >Fa
Fd≤Fa
Fi≤Fa

×
可能的防护措施有:
①限制接触电压及跨步电压以减小损害概率Ph的措施;
②防止火势蔓延以减小损害概率Pt的措施;
③减小LEMP效应以减小损害概率P1和P2的措施;
④在入户设施上安装SPD以减小损害概率P3。
⑤安装LPS以减小损害概率Ph、P1、P2、P3及P4。
建筑物需要采取防护措施时,计算防雷装置拦截效率,选择保护级别(附录D),确定雷电电磁脉冲防护等级(附录E、F、G),安装再计算采取拦截效率E的防护措施后的Fd、Fi、F新值,再与Fa 比较,直至满足Fd<Fa ,Fi<Fa ,F <Fa 。

第三章 风险分析和计算
3．1

雷击损害风险评估相关数据
表D.1 与确定雷电闪击次数N相关的数据

数据
闪击
直接
间接
建筑物尺寸(a,b,h)及位置
√
√
周围物体(尺寸及位置)
√
√
入户设施:电源线及通讯线(数量及位置)

√
土壤电阻率

√

表D.2 与损害类型及损害程度相关的输入数据
数据
闪击
直接
间接
损害类型及损害成因
√
√
暴露于危险场所的人员数量及其时间
√
√
对公众服务的中止所影响的时间及用户数量
√
√
无法复原的文化遗产的投保值
√
√
物品损失的平均估算值
√
√
损害风险Ra的最大可接受值
√
√

表D.3与损害概率P相关的输入数据
数据
闪击
直接
间接
土壤表层
√

建筑材料及建筑的内容物
√
√
限制着火蔓延所提供的措施
√
√
建筑类型及建筑物内部电源及通信电路的类型
√

进入建筑物的电源线及通讯线的类型
√
√

3.2
雷电灾害易损性分析
K.1区域雷灾易损性评价指标
承灾体的雷灾易损性是反映基于遭受雷电灾害前的区域经济和社会对于一旦发生雷电灾害的敏感状况,与区域的社会经济发展有关,也与雷电灾害可能造成的后果有关。雷灾易损性指标的选择根据以下4 种方法综合:(1) 根据雷电灾害灾后损失评估体系采用反推法确定指标;(2) 基于社会雷电易损性理解所构想的指标;(3)从区域宏观经济发展描述选取指标;(4) 有雷电灾害的个例采用信息量法确定指标。一般来说,由以下4个指标来反映区域受灾情况,评价区域易损性:(1) 雷暴密度M;(2) 雷电灾害频数P;(3) 经济(GDP)损失模数(强度)D;(4) 雷电灾害生命易损模数L。其中前两项指标着重于雷电灾害发生频率和次数的评价,反映承灾体的易损程度;后两项指标则侧重于雷电灾害损失的评估,反映承载体受损强度。
K.1.1 雷击密度M
雷击密度是指单位面积内所发生的雷电数量。它是反映雷电灾害次数的一个重要指标,雷击密度大的地区,说明区域孕灾环境复杂、致灾因子活跃,承载体易损性大。
M=0.024N1.3
N为区域年平均雷暴日,根据当地气象台、站确定。
K.1.2 雷电灾害频数P
雷电灾害频数是指区域内每年发生的灾害次数,表示区域雷电灾害发生频率和次数的高低。它客观反映了区域的易损性情况,是进行承灾体易损性分析的一个重要指标。
P=Nl/年数
Nl为区域(某一固定地区、市、县、区)雷电灾害次数。
K.1.3 经济(GDP)损失模数D
D=DS/S
经济损失模数D 表示区域发生雷电灾害时单位面积上的经济损失,单位为万元/km2;DS为区域雷电灾害经济损失额,单位为万元;S为区域面积,单位为1 000 km2。
K.1.4 生命易损模数L
L=LS/S
生命易损模数L表示区域发生雷电灾害时单位面积上受危害的人口数量,单位为人/100 km2;LS为区域受到雷电灾害危害的人口数量,单位为人;S为区域面积,单位为km2。
K.2 雷电灾害综合易损度
某区域的雷灾易损性主要体现了该区域未来因雷电造成的可能损失量的高低。若某区域未来因雷灾造成的损失量越高,则该区域的雷灾易损度越大。指标的损失估计值(绝对值)统一换算为占该类型指标总值的百分比(相对值),然后采用对称不等分间隔的5 级分割法划分雷电灾害易损等级,并赋予各等级如下定值:极高为 1.0、高为 0.8、中为0.5、低为0.2、极低为0.0[3]。
区域雷电灾害易损程度的主要指标及等级标准
评估指标
极高(1.0)
高(0.8)
中(0.5)
低(0.2)
极低(0.0)
雷击密度
＞9.0
9.0～8.0
8.0～7.0
7.0～6.0
＜6.0
雷电灾害频数
＞200
200～150
150～100
100～50
＜50
经济损失模数
＞0.10
0.10～0.08
0.08～0.05
0.05～0.03
＜0.03
生命易损模数
＞400
400～300
300～200
200～100
＜100
K.3雷电灾害易损性分析
在某一类型的雷灾易损度指标下,先根据各地区的评估指标值(绝对值统一换算为占该类型指标总值的百分比(相对值),再根据其所占总值的百分比大小进行二次划分,划分出该类型指标从极高到极低5个等级间的界定值,然后估算出该地区此种类型指标的雷灾易损性等级,并用其所在等级的等级值取代类型指标值,经过累加各个区域雷电灾害易损指标等级值取其平均值得到评价区域的综合易损度。
雷电灾害易损区划分
极高易损区
高易损区
中易损区
低易损区
极低易损区
0.69~1.00
0.49~0.69
0.29~0.49
0.10~0.29
0.00~0.10
k.4 雷电防护主要计算方法及其注意事项
滚球法确定接闪器的保护范围
1．单只避雷针的保护范围应按下列方法确定(附图4.1)。

　　(1)当避雷针高度h小于或等于hr时:
①距地面hr处作一平行于地面的平行线;
②以针尖为圆心,hr为半径,作弧线交于平行线的A、B两点;
③以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体;
④避雷针在hx高度的xxˊ平面上和在地面上的保护半径,按下列计算式确定:

　　　　　　　　 　　　 　　　　 (附 4.1)

(附 4.2)
式中:rx──避雷针在 hx高度的xxˊ平面上的保护半径(m);
hr──滚球半径,按本规范表5.2.1确定(m);
hx──被保护物的高度(m);
r0──避雷针在地面上的保护半径(m)。
　　(2)当避雷针高度h大于hr时,在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。其余的做法同本款第(1)项。(附4.l)和(附4.2)式中的h用hr代入。
2．双支等高避雷针的保护范围,在避雷针高度h小于或等于hr的情况下,当两支避雷针的距离D大于或等于时,应各按单支避雷针的方法确定;当D小于时,应按下列方法确定(附图4.2)。

(1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。
(2)C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算:
(附 4．3)
在AOB轴线上,距中心线任一距离x处,其在保护范围上边线上的保护高度hx 按下式确定:
(附4．4)
该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点Oˊ为圆心,以 为半径所作的圆弧AB。
(3)两针间AEBC内的保护范围,ACO部分的保护范围按以下方法确定:在任一保护高度hx 和C点所处的垂直平面上,以hx作为假想避雷针,按单支避雷针的方法逐点确定(见附图4.2的1-1剖面图)。确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
(4)确定xxˊ平面上保护范围截面的方法。以单支避雷针的保护半径rx 为半径,以 A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交;以单支避雷针的(r0－rx)为半径,以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接。见附图4.2中的粗虚线。
3．双支不等高避雷针的保护范围,在h1小于或等于hr和h。小于或等于hr的情况下,当D大于或等于时,应各按单支避雷针所规定的方法确定;当时,应按下列方法确定(附图4.3)。
(1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。
(2)CE线或HOˊ线的位置按下式计算:
　　　　　　　　　　　　 　　 (附4.5)
(3)在地面上每侧的最小保护宽度b0按下式计算:
　　　　　　　　　　　　　 　(附4.6)
在AOB轴线上,A、B间保护范围上边线按下式确定:
　　　　 　　　　　　　　　　 　 (附4.7)
式中:x──距CE线或HOˊ线的距离。
该保护范围上边线是以HOˊ线上距地面hr的一点Oˊ为圆心,以为半径所作的圆弧AB。
(4)两针间AEBC内的保护范围,ACO与AEO是对称的,BCO与 BEO是对称的,ACO部分的保护范围按以下方法确定:在hx和C点所处的垂直平面上,以hx作为假想避雷针,按单支避雷针的方法确定(见附图4.3的1-l剖面图)。确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。