雷电风险评估中风险的计算_secret.doc

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1、雷电风险评估中风险的计算1 引言雷电风险评估属于灾害评估的一种，目前在灾害评估方面，受关注最多的是地震、洪水、干旱等自然灾害，至于雷电灾害由于其具有更大的随机性和瞬时性，所以现时并不受大家重视。以前在不少重大项目的实施过程中，投资方和业主对雷击风险评估认识不足，往往疏忽对雷击风险的评估，给项目实施带来严重的雷击安全隐患。我省是雷电高发省份，每年因雷灾造成的直接和间接经济损失达数千万元，一些企业因忽视雷电灾害损失惨重。因此，在建设大型项目、重点项目、易燃易爆场所前，科学进行雷电风险评估，从源头防止雷电灾害给企业带来的损失十分必要。2 雷电风险评估依据目前，国外已逐渐形成一套完整的雷击风险评估体系

2、。国际电工委员会(IEC)针对雷击风险评估，制定了IEC61662、IEC61024、IEC62305、IEC61312、IEC60364、IEC61643等防雷技术标准；国际电信联盟(ITU)针对通信站的雷击风险评估，制定了通信局站雷电损坏危险的评估（ITU-TK39），为雷电防护及雷击风险评估提供特别了有力的技术依据，具有重要的指导意义。国内，已有结合我国实际情况技术规则：中国气象局2000年11月20日发布的气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范(QX3-2000)，在实践中己应用到气象信息系统以外的其它信息系统领域。2004年6月1日起实施的建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2

3、004)。法律法规依据：2005年2月1日起实施的防雷减灾管理办法第二十七条；2005年4月1日起实施的防雷装置设计审核和竣工验收规定第八条。3 雷电风险评估中风险的计算雷电风险评估是一个完整的评估系统，它所考虑的因素很多。一般计算风险公式为: Risk=ProbabilityConsequences (风险)=(事件概率)(可能灾情) Risk=Si,Po(Pr(Si),Po(Xi)c式中，Si代表第i种致灾因子，Pr(Si)表示第i种致灾因子发生的概率，Po(Pr(Si)为Pr(Si)的可能性分布，表示第i种灾害造成的损失，Po(Xi)为表示的第i种灾害的可能性分布。雷电风险评估中建筑物及

4、服务服务设施风险的计算其中N为建筑物的年预计雷电闪击平均次数；P为建筑物损害概率；为建筑物或其内容物可能损失数量的量度。若取观察时间为1年（t=1），则当NP1时，上式可简化为： 可见，总风险或风险分量的评估就是对Nx、Px、Lx三个量综合评估的过程。其中，危险事件的次数 Nx 受到雷击大地密度 (Ng)、受保护对象的物理特性、其周围环境以及土壤性质的影响。损害概率 Px 受到需保护对象的特性以及所采取的保护措施的影响。间接损失 Lx受到对象的用途、现场人数、公众服务类型、损害所影响的商品的价值以及限制损失量的措施的影响。3.1 建筑物以及服务设施的雷击次数Nx的计算包括： 其中ND为建筑物(

5、位于服务设施“b” 端)的危险事件次数。NDa为邻近建筑物(位于服务设施的“a” 端)的危险事件次数。NM为雷击建筑物附近的年平均危险事件次数。NL为雷击服务设施的年平均危险事件次数。NI为雷击服务设施附近的年平均危险事件次数。Nr为大地年闪击密度，NR=0.024Td1.3 , Td为年平均雷电日数。由于人工观测的年平均雷电日数Td不准确，故采用了当地雷电定位探测资料的统计值,此值可随雷电定位资料和积累而不断修正。在平坦地带，对孤立建筑物Ad是与建筑物上沿接触的斜率为1/3的直线沿建筑物旋转一周在地面上划出的面积，对矩形建筑物Ad=LW+6H(L+W)+9(H)2（L、W、H为建筑物长、宽、

6、高）；如果建筑物形状复杂，应用作图法来计算。Am到距离建筑物周边250m远的地方。Al、Ai的面积见表1表1取决于服务设施特性的截收面积Al和Ai架空埋地AlAi3.2 损害概率Px的计算包括：表2 建筑物中不同损害源S对应的损害概率P损害源S1S2S3S4风险分量PAPBPCPMPUPVPWPZ取值（参考IEC62305-2)表B.1表B.2表B.3表B.4表B.6表B.3表B.6表B.3表B.6表B.3表B.7表B.3其中PA为雷击建筑物导致生物伤害的概率。如果采取了一项以上的措施，PA的值是各个相应PA值的乘积。当利用了建筑物的钢筋构件或框架作为引下线时，或者安装了遮拦物时，概率PA的数

7、值可以忽略不计。PB为雷击建筑物导致物理损害的概率。在详细调查的基础，并考虑了IEC 62305-1中定义的尺寸要求以及拦截标准，PB也可以取表B.2以外的值。PC为雷击建筑物导致内部系统失效的概率。PC=PSPD。只有配合的SPD保护作为保护措施对于减少PC才是适合的。只有在具有包括等电位连接和接地在内的LPS保护或作为自然LPS的连续金属框架或钢筋混凝土框架的建筑物内，配合的SPD保护才能有效地减少PC。当在相应安装位置的SPD的保护特性比LPL I的要求更好时(更高的电流耐受能力，更低的电压保护水平等)，PSPD的值可能会更小。PM为雷击建筑物附近导致内部系统失效的概率。如果没有提供符合

8、IEC62305-4要求的配合的SPD保护时，PM的值等于的PMS值。如果提供了符合IEC62305-4要求的配合的SPD，PM的值应当是PSPD和PMS两者中的较小值。PU为雷击服务设施导致生物伤害的概率。PV为雷击服务设施导致物理损害的概率。PW为雷击服务设施导致内部系统失效的概率。当没有按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时，PU=PV=PW=PLD，这里PLD（表B.6）是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率。当按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时，PU = PV=PW=min(PSPD，PLD)。当采取了遮拦物、警示排等保护措施

9、时，概率PU的值通过与表B.1中给出的概率PA的值相乘而进一步减少。PZ为雷击入户服务设施附近导致内部系失效的概率。如果没有安装符合IEC 62305-4要求的配合的SPD，PZ =PLI ，PLI是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率。如果安装了符合IEC 62305-4要求的配合的SPD，PZ=min(PSPD，PLI)。3.3 损失的年平均量Lx的计算包括： 其中LX1为致人死亡的损失、公众服务的公共设施的不允许的损失的通用表达式。n分别表示雷击受害者、失去公共设施服务的用户的数目；nt分别表示建筑物内人员、享受服务的用户数目值；t分别表示在建筑物外（仅 Lt）或在建筑物内（Lt，Lf

10、 和 Lo）人员每年在危险区域停留的时间、公共设施损失的年度时间（以小时计算）。Lt ，Lf，和 Lo 的典型平均值参见表3在 n，nt 和 t 不确定或难以确定时，可采用表 3 Lt , Lf 和 Lo的典型平均值建筑物的类型Lt所有类型 (人员处于建筑物内)104所有类型 (人员处于建筑物外)102建筑物的类型Lf医院、旅馆，民用建筑101工业建筑,商业建筑、学校5102公共娱乐场所，教堂，博物馆2102其他102建筑物类型Lo爆炸的风险101医院103人员生命损失受建筑物特性的影响，通过引入增长因子(h)和缩减因子(rf, r, ra)对建筑物特性加以考虑: 公众服务中断受到建筑物的特性

11、以及以下若干缩减因子的影响: LX2为无法替代的文化遗产损失、无法替代的文化遗产损失的通用表达式。c表示用货币表示的建筑物损失的平均数值；ct表示是用货币表示的建筑物的总价值。无法替代的文化遗产损失LB受建筑物的特性影响，当无法或很难确定博物馆或展览厅的n, nt 和 t时，Lf所应当假定的的典型平均值为: 经济价值的损失通过以下增长因子(h)和缩减因子(r, ra, rf)受到建筑物特性的影响: ra, r ，r ，fh的值分别参考IEC62305-2表C2、表C3、表C4、表C5。3.4 风险R的选择： 防雷的目的是将损害风险R降至低于可接受的最大值Rt 。当一栋建筑物或一个区域可能出现一

12、种以上的损害时，则每一种类型的损害都需满足RRt。当雷击涉及人员生命损失，或者涉及到社会或文化损失时，表4给出了具有代表性的风险容许值的RT。表4 典型的风险容许值RT损失类型 RT（1/年）人员生命损失 105公众服务损失 103文化遗产损失 103对每一种损失Lx其相应的风险Rx,然后根据表5中对所需计算的风险R计算出其见险分量Rx的各个值相加，及得到R。各种损失类型对应的风险分量组合在表5中给出。个人认为评价防护，所采取的步骤如下：首先确定所需要的总风险R（R1-R4）, 然后识别总风险由那些风险分量Rx组成,计算风险分量Rx，确定风险风险容许值RT，最后比较风险R和风险风险容许值RT。

13、如果 RRT ，防雷不是必需的；如果 R RT ，应当采取保护措施以减小对象遭受的所有风险，使得RRT 。所采取的保护措施，应当按照各个风险分量在总风险中所占的比例以及根据各种保护措施的技术和经济等方面的情况来选择最适当的保护措施。必须要确定关键的参数以决定减少风险R的更有效的措施。表5建筑物中各种损失类型对应的风险分量损害源S1S2S3S4风险分量RARBRCRMRURVRWRZR1R2R3R4*2）*1）*1）*2）*1）*1）*1）仅对于具有爆炸危险的建筑物或医院以及其他内部系统的失效马上会危及人员生命的建筑物。2）仅对于可能出现牲畜损失的情况。4 小结综上所述，通过明确雷电风险评估中的总风险R，从目的出发对风险分量Rx三个主要量Nx、Px、Lx进行计算。从而在计算过程中简化在雷电风险评估过程中对参数的选择，避免了一些不必要的计算。对于服务设施的雷电风险计算采取以上相同的方法。参考文献1IEC62305-2 Protection Against Lightning Part 2: Risk management2 GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范