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1、五.IEC62305雷电灾害风险评估的标准介绍,5.1 概述 IEC62305的适用范围是雷击大地对建筑物（包括其服务设施）造成损害的风险的评估。IEC62305标准主要包括建筑物与服务设施的分类、雷电损害与雷灾损失、雷灾风险、防护措施的选择过程以及建筑物与服务设施防护的基本标准等评估参数 相关机构可据此标准确定损害次数的可接受值，一旦确定了损害次数的上限值，所给出的选择程序能够为建筑物选择适当的防护措施。,术语和定义,1、雷击建筑物导致的危险事件次数ND(number of dangerous events due to flashes to a structure ND)预计年平均因雷击建
2、筑物而引起的危险事件次数。2、雷击服务设施导致的危险事件次数 NL(number of dangerous events due to flashes to a service NL)预计年平均因雷击服务设施而引起的危险事件次数。3、雷击建筑物附近导致的危险事件次数 NM(number of dangerous events due to flashes near a structure NM)预计年平均因雷击建筑物附近而引起的危险事件次数。4、雷击服务设施附近导致的危险事件次数 NI(number of dangerous events due to flashes near a servi
3、ce NI)预计年平均因雷击服务设施而引起的危险事件次数。,5、容许的风险 RT(tolerable risk RT),需保护对象能够容许的最大风险值表1 典型的风险容许值RT,6、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。7、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。8、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。9、风险分量 Rx(risk component Rx)取决于损害源和损害类型的部分风险。,10、
4、防雷级别LPL(lightning protection level)与一组雷电流参数值对应的数字，与自然情况下的雷电流不超出相应的用于设计的最大、最小雷电流的概率有关。(防雷保护级别用于按照对应的一组的雷电流参数来设计保护措施)。11、防雷电缆(lightning protective cable)具有加强绝缘强度以及其金属护套直接或通过导电性塑料覆盖层与土壤有着连续接触的特制电缆。,12、物理损害(physical damage)雷电的机械、热力、化学和爆炸效应对建筑物（或其内存物）或服务设施造成的损害。13、生物伤害(injurity to living beings)雷电引起的接触和跨
5、步过电压所导致的人员或动物伤害（包括死亡）。14、电气和电子系统失效 LEMP对电气和电子系统造成的永久性损害。15、失效电流 Ia(failure current Ia)导致线路损害的最小的雷电流峰值。,16、节点(node)服务设施线路上浪涌的传播可以近似认为中断的点。HV/LV变压器处的配线箱、通讯线路上的多路复用器以及线路上安装的符合IEC 62305-5要求的SPD是节点的几个例子。,17、标称冲击耐受电压 Uw(rated impulse withstand voltage level Uw)由制造商为设备或设备某一部分指明的冲击耐受电压值，表征其绝缘物对过电压的特定耐受能力。在I
6、EC 60664-11.3.9.2中定义对于本部分，仅考虑相线与地之间的耐受电压。,5.2 雷电灾害风险评估,1、评估关系式 评估一般关系式如下：R=(1-e-NPt)L（1）取一年时间（t=1），且F=NP1时（雷击为小概率事件，此条件通常能满足），则 R NPL（2）式中，N 为年均雷击次数，与该处落地雷击密度、建筑物性质、建 筑物四周环境和土壤特性有关；P 为每次对建筑物有影响的雷击损坏概率，与建筑物的特性 和提供的防护措施有关；L 为间接损失（可能翻译为“损失后果”好），与建筑物用 途、所涉人员情况、大众服务设施类型、建筑物中存储物 价值和限制损失所采取的措施有关。如果采用了LPS,R
7、将依E而减小。,具体说，N为建筑物所在地雷击密度 Ng、截收面积A和环境因子Cd之积。N=NgACd（3）P为几种损害类型引起损害分概率Px与防护措施对应的缩减因子的积之和。（4）L等于损失的价值与建筑物总价值之比。L=C/Ct（5）其中，C为预期损失价值，Ct为建筑物总价值，Kj为j防护措施的缩减因子。,（2）式对总风险或风险分量都成立，即 RX=NXPXLX（6）而总风险为分风险之和，即（7）可见，总风险或风险分量的评估就是对N、P、L三个量综合评估的过程。,2、雷电损害的风险分量,各种损害源和损害类型产生不同损害风险，其关系见表2（涉及建筑物）、表3（涉及服务设施。服务设施上与建筑物中相
8、同的风险分量加“”，以示区别）。,损害类型,根据需保护对象特性的不同，雷击可能会引起各种损害。其中最重要的特性包括：建筑物的结构类型、内存物、用途、服务设施的类型以及所采取的保护措施。雷击引起的基本损害类型划分为以下三种：D1：生物伤害；D2：物理损害；D3：电气和电子系统失效。,雷电对建筑物的损害可能被限制在建筑物的某一部分，也可能扩展到整个建筑物，还可能涉及四周的建筑物或环境。(例如化学性或辐射性的扩散)。影响服务设施的雷电可以对线路或管道本身以及相关电气和电子系统造成物理损害。损害还可能扩展到与服务设施相连的内部系统。,损失类型,每种单独发生或共同发生的损害类型，可以在需保护对象中导致不
9、同的间接损失（损失后果）。可能出现的损失类型取决于需保护对象的特性及其内存物。应当考虑 以下几种类型的损失：L1：人员生命损失；L2：公众服务损失；L3：文化遗产损失；L4：经济损失(建筑物及其内存物、服务设施以及活动中断的损失)。,3、风险和风险分量,建筑物中可能需要计算的风险包括：R1：人员生命损失风险；R2：公众服务损失风险；R3：文化遗产损失风险；R4：经济损失风险。服务设施中可能需要计算的风险包括：R2：公众服务损失风险；R4：经济损失风险。,为了计算风险值R，应当定义并计算有关的风险分量(风险分量取决于损害源和损害类型)。每种风险都是其对应风险分量的总和。在计算风险值时，可以按照损
10、害源和损害类型对风险分量进行分组。,表2 各种损害类型和损害源对应的建筑物风险分量,表3 各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量,5.3 雷电损害风险分量的评估,如表2、表3所示，涉及建筑物的风险分量和涉及入户服务设施的风险分量的计算公式不同，因此，应分别进行评估。建筑物的风险分量关系式中（表2），按损害源区分，涉及的参量有：年平均雷击次数ND、NM、NL、NI；(雷击建筑物附近地面年均雷击次数NM雷击入户线路的年均雷击次数NL，雷击线路附近地面的年平均雷击次数Ni,)雷击产生的风险分量主要有8种，相应的概率和损失类型也有8种。,其中直接雷击风险有：RA、RB、RC。相应的概率和损失类型有
11、PA、PB、PC和LA、LB、LC。而间接雷击风险有：RM、RU、RV、RW、RZ。相应的损害概率和损失类型有PM、PU、PV、PW、PZ和LM、LU、LV、LW、LZ。这些符号的意义和各风险分量RX的计算式见表2。现对各有关参量分别讨论如下：,1.年均雷击次数N的确定,直接雷击次数与建筑物截收面积及建筑物所在地的平均雷击密度Ng有关，即 N=NgA（8）式中，Ng=0.1Td，为雷击密度（次/每年每平方千 米），Td为雷暴日，由气象资料提供。A为截收面积，按四种雷击源有4种不同的 面积，见图1。,(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数,ND=NgAdCd10-6(次/年千米2)（9）式中，Ad
12、为孤立建筑物的截收面积，它是由一条斜率为1/3的直线上端与建筑物上沿接触，绕建筑物一周在地面划出的面积。对于孤立六面体的建筑物：长、宽、高分别为L、W、H，则 Ad=LW+6H(L+W)+9H2(m2)（10）,图1 孤立建筑物的截收面积 Ad,图2 形状复杂的建筑物,图3 截收面积的一个可以接受的近似值是Admin和Ad之间的最大值 Ad=9p(Hp)2 这里Hp是兀凸屋顶的高度。,表4 截收面积的计算,表5 建筑物所在地的环境因子Cd的取值,建筑物(位于服务设施“b”端)的危险事件次数 ND NDb=NgAd/bCd/b10-6(11)邻近建筑物(位于服务设施的“a”端)的危险事件次数 N
13、Da NDa=NgAd/aCd/aCt10-6(12)Ct为考虑高压/低压变压器影响的缩减因子,表6 高压/低压变压器影响的缩减因子Ct的计算,图4 建筑物及入户设施截收面积计算示意图,(2)雷击建筑物附近地面年均雷击次数NM,NM=Ng(Am-Ad/bCd/b)10-6(13)Am是雷击建筑物附近的截收面积(m2)；Am延伸到距离建筑物周边250m远的地方 如果NM0,则假定NM=0。,(3)雷击入户线路的年均雷击次数NL,对一段线路 NL=NgAlCdCt10-6(14)式中，Al为线路截收面积。,Al 是雷击服务设施的截收面积(m2)；Ai 是雷击服务设施附近大地的截收面积(m2)；Hc
14、 是服务设施导线的离地高度(m);Lc 是建筑物与第一个节点之间的服务设施线路段的长度；最大 值为1000 m；Ha 是连接到服务设施“a”端的建筑物的高度(m)；Hb 是连接到服务设施“b”端的建筑物的高度(m)；r 是线路埋设处的土壤电阻率(Wm)，最大值为500 Wm。,表7 雷击服务设施的截收面积Al和雷击服务设施附近大地的截收面积Ai的取值,(4)雷击服务设施附近的年平均危险事件次数 NI的计算,对于只有一段线路(架空,埋地,屏蔽,非屏蔽等)的服务设施，NI 的值可以计算为 NI=Ng Ai Ce Ct10-6(15),表8 环境因子Ce的取值,2.雷电损害概率分量的计算,建筑物遭受
15、雷电损害分为直接雷击损害和间接雷击损害二种。建筑物遭受直接雷击（S1）的有关损害概率有：PA、PB和PC。（1）雷击建筑物引起接触和跨步电压触电的概率PA（PA值见表9）,表7 PA值,表9 雷击建筑物引起接触和跨步电压触电的概率PA,(2)PB的数值取决于减少物理损害的保护措施,表10 物理损害概率PB的取值,(3)雷电导致建筑物内部电子系统失效的概率PC PC与建筑物采用的SPD系统有关，PC=PSPD，根据雷电防护水平PSPD取值如下表。,表11 PSPD取值,、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
16、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。、连接到由防雷电缆或穿行在防雷管道、金属管道中的电缆组成的外来线路的有屏蔽的内部系统，可以不需要配合的SPD保护。、当在相应安装位置的SPD的保护特性比LPLI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。建筑物遭受间接雷击（S2、S3、S4）引起的损害概率有：PM、PU、PV、PW、PZ。,(4)建筑物附近大地遭受雷击（S2）导致内部系统失效的概率PM PM大小取决于所采取的防护措施性能的因子KMS:KMS=KS1KS2KS3KS4（16）式中，KS1是有关建筑物或LPS屏蔽效果或LPZ
17、0/1边界其它屏蔽的一个因子。KS2是有关建筑物内部LPZx/y(x0，y0)屏蔽效果的因子。KS3是有关内部布线特性的一个因子。KS4是有关受保护系统脉冲耐压的因子。,当采取了防护措施后，PM值取PSPD和PMS的较小者。PMS是KMS的函数，关系见表10。,*适用于雷电流大于防护水平I的情况 内部系统不符合相关的EMC抗扰性的产品，则假定PMS=1。,表12 与防护措施性能相关的PMS取值,、KS1和KS2值 LPZ内，在离边界至少等于网格宽度W的安全距离处，对有LPS或空间隔栅屏蔽的建筑物取 KS1=KS2=0.12W（17）W（m）是格栅形网格屏蔽或网格形LPS引下线相隔宽度或建筑物金
18、属柱或作为天然LPS的钢筋水泥框架间隔。对于全连续金属（厚度S=0.10.5mm）的覆盖屏蔽物可假定 KS1=KS2=10-410-5（18）当安全距离在0.1W0.2W，KS1和KS2加倍。距离小于安全距离且感应回路靠近LPZ边界情况下，KS1和KS2值更高。具有多级LPZ，KS2为每个LPZ的KS2值之积。,、取决于内部布线的KS3因子,表13 与内部布线类型相关的KS3取值,、KS4值 KS4=1.5/Uw（19）式中，Uw 是受保护系统的额定冲击耐受电压，单位是 kV。如果内部系统有不同额定脉冲耐压的设备，KS4取Uw 值低者。,表14 220/380V三相配电系统各种设备耐冲击过电压
19、额定值,表16 电缆设备的耐冲击过电压值,表15 通信设备预期耐共模冲击过电压值,(5)雷击入户线路致使生物伤害的概率PU 取决于：服务设施屏蔽物的物理特性；连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压；典型的保护措施；在服务设施入户处所安装的SPD。,表17 取决于电缆屏蔽层电阻RS以及设备冲击耐受电压Uw的概率PLD的值(PLD是雷击相连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的值等于PLD的值，当按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时，PU的值等于PSPD（表11）与PLD之间的较小值。对于无屏蔽的
20、服务设施，应当假定 PLD=1。当采取了遮拦物、警示排等保护措施时，概率PU的值通过与表9中给出的概率PA的值相乘而进一步减少。,(6)雷击入户线路导致物理损害的概率PV 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，PV的值等于PLD的值 PV与线路屏蔽、与线路连接的内部系统的冲击耐压以及采取的SPD系统有关 当用SPD作等电位连接时，PV值取PSPD（表11）和PLD值较小者。(7)雷击入户线路（S3）使内部系统失效的概率PW 同上。,(8)雷击入户线路附近大地（S4）引起内部系统失效的概率PZ,PZ与线路屏蔽特性、连于入户线路的系统的冲击耐压以及所采取的防护措施
21、有关。当采用SPD系统时，PZ取PSPD（表11）和PLI（表18）的值小者。,表18 与线路屏蔽截面S和设备冲击耐压有关的PLI值,3 建筑物损失量的评估,雷电损失指的是由于雷电产生的某一特定损失类型、其蔓延和间接损失的平均相对量。其数值与所涉人员数目及其在损害地方停留时间、向公众提供的服务的类型、重要性以及该损害涉及的货物的价值有关。,(1)人员生命的损失 Lt、Lf、L0分别表示接触和跨步电压、物理损害和内部系统失效的损失。则Lt、Lf、Lo可用下式近似确定 Lx=np/nttp/8760(20)式中，np为可能受害者的数量，nt建筑物内部预期人员总数，tp为人员每年出现在危害区的时间（
22、小时），建筑物外部仅造成损失Lt，在建筑物内部Lt、Lf、Lo三类损失均可能发生。,当npnt和t不能确定或确定有困难时，Lt、Lf、Lo的典型值取表中的值，如能确定时，也可取其它的值。,表19 接触和跨步电压的损失Lt,表20 物理损害的损失Lf,表21 内部系统失效的损失L0,人员生命损失还受建筑物特性影响，这种影响由增加因子（h）和缩减因子(rf,rp,ra,ru)来体现。LA=raLt LU=ruLt LB=LV=rphrfLf（21）LC=LM=LW=LZ=Lo,表22 与土壤或楼板有关的缩减因子ra和ru,表23 取决于所采取的减小火灾后果的缩减因子rp的数值,如果采取了一项以上措
23、施，rp的数值应当是各相应数值中的最小值。在具有爆炸危险的建筑物内部，任何情况下，rp=1。,表24 与建筑物着火危险有关的缩减因子rf值,表25 在具有特殊伤害时，增加损失相对量的因子h的数值,(2)不可接受的公众服务损失,Lt、Lf、L0值由下列近似式表示，Lx=np/ntt/8760(22)np是可能遭受危害的人员的平均数量(失去服务的用户)；nt总人数(接受服务的用户)；t是用小时表示的年平均服务中断时间。当np、nt和t不确定或难以确定时，Lf和Lo值见表。如能证实，也可取其它值。,表26 Lf 和 L0的典型平均值,公众服务损失受建筑物特性及若干缩减因子的影响（以缩减因子r表示）。
24、其公式如下：LB=LV=rprfLf（23）LC=LM=LW=LZ=L0,(3)不可复原的文化遗产损失Lf,Lf的数值从下列近似关系式得到的可能损失的相对量来确定:Lx=C/Ct(24)C是用货币表示的建筑物可能损失的平均值(例如：货物可能损失的可保价值)；Ct是用货币表示的建筑物总价值(例如，建筑物内全部现有货物的总可保价值)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:Lf=10-1 无法替代的文化遗产损失通过缩减因子(rp)受到建筑物特性的影响:LB=LV=rprfLf(25),(4)经济损失,按照下列近似关系式，用可能损失的相对量来确定Lt,Lf 和
25、L0的数值:Lx=C/Ct(26)式中：C用货币表示的建筑物损失的平均数值(包 括其存储物的损失、相应活动的中断及其 间接后果)；Ct是用货币表示的建筑物的总价值(包括 其存储物以及有关活动的价值)。,当n、nt和t确定有困难时，取下列表中各值。经证实也可取其它值。经济价值的损失通过以下增长因子(h)和缩减因子(rp,ra,rf,ru)受到建筑物特性的影响:LA=raLt Lu=ruLt LB=LV=rp rfhLf LC=LM=LW=LZ=L0,表27 当n、nt和t确定有困难时，Lt、Lf、L0取下列表中各值,4.建筑物风险分量的评估,有了以上风险分量各参数的计算，按表2中各风险分量的公式
26、即可算出RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW、RZ，以及RD、,（1）服务设施损害的风险评估,涉及服务设施损害的风险分量有：Rv、Rw（S3），Rz（S4），RB、RC（S1）5个 其有关参数是：雷击次数NLi（雷击第i条线路的年均次数）；NIi（雷击第i条线路附近大地年均次数）；NDa、NDb（分别表示雷击与线路相连的建 筑物a、b的年均次数）；PV、PW、PZ、PB、PC损害概率；LV、LW、LZ、LB和LC相对损失 量。,表28 与服务设施风险分量评估有关的参数,表29 各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量,如果服务设施被划分为若干个区段SS(见 7.6),服务设施的风险分量
27、RV,RW 应当计算为各段相应的风险分量的总和。应当在两段服务设施之间的过渡点对风险分量 RZ 进行计算，并将最高的值假定为RZ 值。,（2）损害概率分量的评估 PB、PC PB、PC均与失效电流Ia有关。Ia又与线路特性、与服务设施数量和所采取的防护措施有关。对非屏蔽线路，假定Ia=0。对屏蔽线路，Ia按下式计算：Ia=25nUw/(RsKdKp)(27)式中，Kd 是有关线路特性的因子，见表(见表 D.1);；Kp：考虑所采取的防护措施的因子，(见表 D.2);Uw：冲击耐压（kV），(电缆表 D.3，设备见表 D.4)Rs：电缆的屏蔽电阻(/km)；n：入户服务设施的数目。,表30 Kd
28、值,表31 作为保护措施的函数的因子Kp的数值,表32 Ui值(电缆绝缘),表33 作为电缆类型的函数的冲击耐受电压 Uw,表34 作为设备类型的函数的冲击耐受电压Uw,表35 作为失效电流Ia的函数的概率PB,PC,PV和 PW的数值,当采用SPD系统时，PB、PC值取PSPD和PB、PC值的较小者。如果安装了符合IEC 62305-5要求的SPD，PB 和 P C 的值为PSPD(表 11)的数值。,PV（雷击入户线路造成物理损害的概率）、Pw（与入户线路相连的设备失效概率）,它们也与电流Ia有关。对非屏蔽线路Ia=0，对屏蔽线路Ia按下式计算：Ia=25 Uw/(RsKdKp)(28)计
29、算PV时最大失效电流Ia假定为：铅皮屏蔽电缆 Ia=40kA 铝皮屏蔽电缆 Ia=20kA,PZ雷击线路附近大地的损害概率PZ,PZ与线路特性和采取的措施有关。如果没有安装符合IEC 62305-5要求的SPD，PZ的数值等于的数值PLI 当采用SPD时，PZ值取PSPD和PLI值较小者。,（3）服务设施损失L的评估,服务设施损失与提供公众的服务类型、重要性和损害物品的价值有关。LFLO分别表示这种情况下服务设施物理损害和与之相连的建筑物内部系统失效引起的损失。不可接受的对公众服务终止的损失Lf、LO可用下列关系近似表示：Lx=npt/8760nt 式中，np为服务终止的用户平均数；nt为受服
30、务的用户总数；t为每年服务中止时间（小时）。,当n、nt、t不确定或确定有困难时，LF、Lo值取表25中的值。,表36 Lf 和 L0典型的平均值,受服务设施特性影响的对公众服务损失如下：LB=LV=LF LC=LW=LZ=LO,经济损失,经济损失Lf、Lo由下式近似表示：LX=C/Ct 式中，C为建筑物其内存储物和相对业务损失的平均值，按币值计；Ct为建筑物内存物及相关业务的总值，按币值计。当不能或不易确定时取：Lf=10-1，Lo=10-3 受服务设施特性影响的经济损失如下：LB=LV=Lf LC=LW=LZ=Lo,防雷措施的确定包括：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
31、，应选用哪些防护措施；采用这些措施在经济上是否合宜。一.按雷电损害风险判断采用防雷措施的必要性 按上述评估方法可得出雷击建筑物的损害风险R=RD+RI和雷击服务设施损害风险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 防雷措施的确定,用以上数据与一些可比性的数值容限RT一一作比较，即可得出是否需要采取防雷措施的结论。典型的RT值见表37。,对建筑物和服务设施按不同损失类型加以判断。与RT比较可能出现下列三种情况：（1）RDRT 这时建筑物应该安装LPS，所采取的措施可以有：具有效率E1-RT/RD的LP
32、S 使RD（即RA、RB、RC）减小的特殊措施,表37 典型的RT值,（2）RDRT但RIRT 这种情况说明，建筑物对直接雷击的防护是有的，但对间接雷击的防御尚存缺陷，应采取下列措施：在外部服务设施入户处以SPD作等电位连接，还可考虑与外部入户线路和连接的设备输入端加合适的SPD。采用隔离变压器。改变设备特性，采用II类设备等。改善磁屏蔽。（3）RDRT，RiRT，但RRT 这种情况下，无需任何特殊的防直接雷击或间接雷击的措施。原则上，直接和间接雷击同时出现的概率毕竟较小，但可以考虑采取一些措施以减小影响较大的风险分量。,二.从经济上判断采取LPS的合理性,风险判断只是理论上确定建筑物是否需要
33、安装LPS和采取哪些措施可以减小相应的风险分量。但这些措施的采用是否经济上合宜并没有涉及。因此还应从经济上加以判断。这就应对损失的价值进行评估。,损失价值,总损失的价值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是与牲畜损失有关的风险分量，没有保护措施,RB和RV是与物理损害有关的风险分量，没有保护措施,RC,RM,RW和RZ是与电气和电子系统失效有关的风险分 量，没有保护措施,CA 是牲畜的价值,CS 是建筑物中的系统的价值,CB 建筑物的价值,CC 是内存物的价值。,CL=（RB+RV）（B+C+
34、A）+（RC+RM+RW+RZ）A（31）这些数值均为无防护措施时的风险值：A为建筑物内系统损失价值，B为建筑物本身损失价值，C为其内存储物价值。CRL为采取防护措施后还可能有的损失总价值，其值为：CRL=（RB+RV）(B+C+A)+（RC+RM+RW+RZ）A（32）RX为采取防护措施后的各风险分量 CPm为所采取措施的年平均价值，以下式计算 CPm=CP（I+a+m）（30）式中CP，为防护措施价值，I为利息，a为折旧率，m为维 护费用（例如，I=15%，a=4%，m=1%等）。当CLCPM+CRL时，安装LPS经济上是合宜的，否则，安装LPS就不合算了。,当没有保护措施的时候，剩余损失
35、的总花费CRL可以通过以下公式进行计算:,CRL=(RA+RU)CA+(RB+RV)(CA+CB+CS+CC)+(RC+RM+RW+RZ)CS(33)式中：RA 和 RU是与牲畜损失有关的风险分量，有保护措 施；RB和RV 是与物理损害有关的风险分量，有保护措 施；RC,RM,RW 和 RZ 是与电气和电子系统失效有关 的风险分量，有保护措施。,保护措施的年平均费用CPM,CPM=CP（i+a+m）(34)式中：CP 是保护措施的费用;i 是利率 a 是折旧率 m 是维护费率.每年节约的金钱为:,S=CL(CPM+CRL)(35)如果年平均节省的金钱S 0，保护是经济合理的。,图2 确定是否要
36、采取防护设施的程序,图3 确定防护措施经济利益的程序,图4 建筑物内防护措施选择的程序图,3、结束语（1）雷电损害风险评估是防雷设计中最重要的一环。其工作必须在防雷工程设计之前完成。这样才能使防雷工程立于坚实的科学基础之上，做到完全可靠、技术先进和经济合理，克服盲目性和大量器材的无谓浪费。（2）雷电损害风险评估是一种发展中的技术，涉及面较广，其方法和风险容限还有待实践验证。尤其是雷电为小概率事件，验证并非易事，应假以时日方能得到合理的结论。因此目前IEC有关此项技术的文件只以技术报告、方案等发布，并非正式标准。说明其中还有不少探索空间。,（3）评估是一项细致和认真的工作，容不得丝毫马虎，它必须
37、对建筑物所在地的地理、气象、环境等条件作充分调查，并取得可靠数据后才能进行。（4）本讲座只涉及单体的评估，至于对较大区域或环境的评估将是更复杂的工作，（5）评估也可作为事后验证，借以判断现有的LPS是否安全可靠和经济合理。,总 结,IEC61662评估方法的计算公式是 R=Rx Rx=NPD 按雷击类型把雷电灾害风险(R)分为直击雷风险(RD)和间接击雷风险(RI)：R=RD+RI其中 RD=RA+RB+RC RI=RM+RU+RV+RW+RZ RA是指当雷电直接击中建筑物时，在建筑物外2m以内 由接触电压和跨步电压造成的生命损失的风险。RB是指当雷电直接击中建筑物时，在建筑物内由危险 火花引
38、发的火灾和爆炸造成的物理损失的风险。,RC是指当雷电直接击中建筑物时，由电阻耦合和感应耦合引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RM是指当雷电击中建筑物附近大地时，由内部装置上的雷电流引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RU是指当雷电直接击中引入线路时，在建筑物内由线路引入雷电流引发的接触电压造成的经济损失的风险。RV是指指当雷电直接击中引入线路时，由线路传送的雷电流造成的物理损失的风险。RW是指指当雷电直接击中引入线路时，由线路感应引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RZ是指当雷电击中引入线路附近的大地时，由线路感应引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。,建筑物雷电损害的
39、来源分为S1、S2、S3和S4等4类。S1是雷电直接击中建筑物，这会造成由雷电流产生直接机械损害、火灾或爆炸，由电阻和感应耦合的过电压产生的火花而引起的火灾或爆炸，由电阻和感应耦合的跨步电压和接触电压导致的人身伤害，以及由电阻和感应耦合过电压或部分雷电流通道产生的电力或电子系统的失灵与故障等4种损害。S2是雷电击中建筑物附近的地面，这会造成由感应耦合过电压产生的电力或电子系统的失灵与故障等损害。,S3是雷电直接击中引入设施，这会造成由进入建筑物的外部电源线过电压的火花诱发的火灾或报纸，由进入建筑物的外部线过电压和过电流导致的人身伤害，以及由进入建筑物的外部线过电压产生的电力或电子系统的失灵与故
40、障等3种损害。S4是雷电击中引入设施附近的地面，这会造成进入建筑物的外部线感应过电压产生的电力或电子的失灵与故障等损害。,雷电威胁服务设施,当雷电威胁服务设施时，可以造成设施本身的损坏和相关电力和电子设备的损害。同时可能扩展而造成与服务设施相连的建筑物内电力和电子系统的损害，其扩展程度取决于服务设施特征、电力和电子系统的类型与范围、雷电特征。服务设施雷电损害的影响因素包括设施结构（架空线、埋地线、屏蔽线、无屏蔽线、光纤、金属管、塑料管）、设施功能（通信和数据线、电力干线、煤气干线、油干线）、使用规则（公用、个人）、相应建筑物（结构、材料、大小、位置）和防护措施（备用线路、流体储存系统、发电装置
41、、不间断电源）等5个因素。,服务设施雷电损害的来源分为S1、S2和S3等3类：S1是雷电直接击中相应建筑物，这会造成由线内雷电流产生的金属线及屏蔽物的熔化，由电阻耦合引发的线路和相连设备的绝缘下降，管线刺穿等3种损害。S2是雷电直接击中服务设施，这会造成由雷电流产生设施的直接机械损害，直接电源线路损坏（绝缘下降）和相连设备损害，管线刺穿并引发火灾或爆炸等3种损害。S3是雷电击中引入设施附近的地面，这会造成由感应过电压引发的线路和相连设备的绝缘下降，管线刺穿等损害。,综合来讲，雷电对于建筑物会造成C1、C2和C3等3类损害。C1是跨步电压和接触电压导致的生物伤害，C2是由雷电流及危险的火花的机械
42、或热效应产生的物理损害（火灾、爆炸、机械破坏、化学释放），C3是过电压产生的电力或电子的失灵。,雷电灾害造成的雷灾损失分为D1、D2、D3和D4等4类损失。D1是人身伤亡损失，D2是公共服务损失，D3是文化遗产损失，D4是财产经济损失。,图 IEC雷电灾害风险评估体系分析图,也可以按损害类型把雷电灾害风险(R)分为人身损失风险(RS)、物理损失风险(RF)和过电压损失风险(RO)：R=RS+RF+RO RS=RA+RU RF=RB+RV RO=RM+RW+RC+RZ 现在，只要分别计算出RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW和RZ等8类风险，就可以得到各类风险和总风险。下面是风险评估的具体公
43、式。,例1：科技楼建筑物（内含电子系统）的雷击风险评估,遵照雷击损害风险评估（IEC61662）所提出的方法，对天威集团的科技楼建筑物（属内含电子系统的建筑物）遭受雷击的风险进行评估，以此来确定该建筑物的LPS和建筑物内部线路上SPD的安装要求。1、IEC61662定义的损害类型及成因造成各种损害的成因：S1直接雷击下的接触电压和跨步电压；S2直接雷击引起的着火、爆炸、机械效应及化学效应；S3直接雷击下设备上的过电压；S4间接雷击下设备上的过电压；S5间接雷击引起的着火、爆炸、机械效应和化学效应。,损害类型：类型1：人身伤亡，可由S1、S2、S5引起；类型2：不可接受的对公众服务的中止，可由S
44、2、S3、S4、S5引起；类型3：不可复原的文化遗产的损失，可由S2、S5引 起；类型4：不包括人身、文化及社会价值的财产损失，可 由S2、S3、S4、S5引起；类型5：与类型4 相同，但不包括灵敏仪器，可由S2、S5引起。科技楼所能遭受的损害只考虑类型1和类型4。,2、科技楼的物理状况（1）科技楼为钢筋混凝土结构，孤立平坦，长方形（长a=90m、宽b=15m、高h=20m）；楼外为混凝土地面；（2）楼内通常有人数n=200人，每人每年停留在楼内的时间t=25.5128=2448小时，扣除离开时间，取t=2000；（3）该地区土壤电阻率=70m；（4）该地区年平均雷电日数Td=31.3次/年；
45、（5）建筑物内存放的物品为普通材料，建筑物及物品总价值1000万元；（6）建筑物内有小型消防设备；（7）建筑物有4条电源线，30条电话线，4条双绞线，1条光缆，全部埋地敷设，无屏蔽；,（8）建筑物的有效截收面积：Ae=ab6h(ab)9h 2=2.52510-2(km 2)周围大地的截收面积：Ag=ab2ads2bdsds2Ae=6.18210-3(km 2)电源线设施的有效截收面积：A1=As1Aa1=2ds（Lds）=0.13(km 2)电话线设施的有效截收面积：A2=As2Aa2=2ds（Lds）=0.13(km 2)双绞线设施的有效截收面积：A3=As3Aa3=2 ds（Lds）=0.
46、13(km 2)光缆设施的有效截收面积：A4=As4Aa4=0,（9）该地区雷击大地密度：Ng=0.04Td 1.25 2.96(次/km 2 a)（依据IEC61662）建筑物年预计平均直接雷击次数：Nd=NgAe7.4810-2(次/a)建筑物附近大地年预计平均雷击次数：Nn=NgAg1.8310-2(次/a)作用于入户设施上的年预计平均雷击次数：Ni=N4N3N2N1=Ng（A4A3A2A1）=1.154(次/a),式中：Aa1、Aa2、Aa3、Aa4是通过入户设施相连周围建筑物的有效截面积，本例中省略；As1、As2、As3、As4是入户设施（电源线、通讯线、信号线等）的有效截收面积。
47、,3、针对损害类型1的风险评估 成因S1、S2、S5可以引起损害类型1。(1)直接雷击由接触电压或跨步电压引起的损害概率：Ph=KhPh=10-2 式中，Kh与建筑物的雷电防护措施有关的缩减系数；P直接雷击于无防护措施的建筑物，由跨步电压或接触电压导致的损害概率。（2）直接雷击下，由于着火或爆炸引起的损害概率：Pfd=Pt(P1P2P3P4)=1.810-3 其中：Pt引发着火或爆炸的危险火花放电的概率，Pt=KtPt=0.610-3；,P1金属装置上危险火花放电的概率；P1=K1P1=10.5 P2建筑物内部金属装置上危险火花放电的概率；P2=K2P2=10.5；P3入户设施上危险火花放电的
48、概率；P3=K3P3=11；P4入户的外部导电部件上危险火花放电的概率，P4=K4P4=11。间接雷击下，由于着火、爆炸、机械效应或化学效应引起的损害概率：Pfi=PtP3=0.610-3,（3）直接雷击的损害次数：直接雷击下，由于接触电压和跨步电压引进的损害次数：H=NdPh=7.4810-210-2=7.4810-4(次/a)直接雷击下，由于着火引起的损害次数A：A=NdPfd=7.4810-21.810-31.3510-4(次/a)直接雷击下，总的损害次数：Fd=HA=8.8310-4(次/a),（4）间接雷击的损害次数：邻近雷击作用于用户设施上导致着火、爆炸等的损害次数：B=NnPtP
49、3=1.83 10-2 0.610-311.10 10-5(次/a)作用于n个用户设施上雷击导致着火、爆炸等的损害次数：C=Pt（N1P31 N2P32 N3P33 N4P34）=0.610-3（N1 N2 N3 N4）P3=0.610-3 Ni 6.93 10-4(次/a)间接雷击作用下，总的损害次数：Fi=BC=7.0410-4(次/a),（5）预期的年雷击总次数：F=FdFi=1.58710-3(次/a)（6）确定建筑物可接受的最大损害次数：Fa=Ra/=10-5 式中：是可能损失的平均值，对于损害类型1，它表示一个人出现于危险地带的概率。Ra是可以接受的损失的最大值，对损害类型1，取R
50、a=10-5。雷电防护的目的是将损害风险Rd降低到：RdRa。当一座建筑物可能出现几种类型损害时，对每一种类型的损害都要确定满足RdRa的条件。,显然 F=FdFi=1.58710-3(次/a)Fa=Ra/=10-5（次/a）因此，需要为该建筑物提供防护设施（LPS），防护设施的效率（E）由以下方法确定。首先考虑直击雷的防护：E=1Fa/Fd0.98 根据IEC6102411建筑物防雷关于防雷装置保护级别的选择，应选择保护级别为级的防雷装置，估算效率为98。同时，为了减小入户设施带来的危险，也应在入户设施上安装SPD。,安装了这样的防雷装置后，直接雷击的损害概率：Ph=KhPh=1020.5（
