1、建筑物雷电灾害风险评估研究摘要:雷电风险评估是设计雷电防护装置的依据，评估的主要目的就是能够对防雷措施的有效性进行迅速合理的判别。雷电作为自然界中发生的一种剧烈的灾害性天气事件，给通讯、化工石油、交通等国民经济的许多部门造成重大经济损失。雷电可使供配电系统、通信设备、计算机信息系统中断，击毁建筑物，造成仓储、炼油厂、油田等燃烧甚至爆炸，危害人民财产和人身安全，本文结合某地区雷电灾害实际情况进行研究，对其雷电灾害易损性进行评估并给出降低雷击风险的科学建议。关键词:建筑物；雷电灾害；风险评估；保护措施 中图分类号：S761.5 文献标识码：A 文章编号： 雷电是发生于大气中的一种瞬时高电压、大电流
2、、强电磁辐射的灾害性天气现象。它无孔不入地威胁人类的生命财产安全，照成巨大损失，危害公共服务。面对这种风险，正确的方法是正视并且认识它。努力寻找有效的措施来降低风险或让风险产生效益。为此，防雷设计之前，应进行雷击风险评估，为决定防护对象是否需要提供防护措施。雷电灾害有两类：一类为直接雷击灾害，另一类为感应雷击灾害。前者会直接击死、击伤人畜，击坏输电线、建筑物，甚至引发火灾；后者悄悄发生，不易察觉，主要以电磁感应和过电压波的形式对微电子设备构成危害。两种形式的雷击尽管表现形式不同，但对人民生命财产均构成严重威胁。本文研究的对象是全国多雷暴地区之一，该地区 20072012 年期间年平均雷暴日达
3、25 天左右，每年因雷击造成部分人员伤亡和大量经济损失。根据中华人民共和国气象法 、国务院气象灾害防御条例 、中国气象局令第 20 号防雷减灾管理办法等法律法规要求，经过大量的分析计算对该项目雷电灾害风险进行了评估，并对该地区的建筑规划、功能区布局和防雷设计提出了合理的建议，为选择适当的防护措施提供技术参考。 1 雷击风险评估的几个基本概念 11 损害成因 雷电流是造成损害的主要原因。通常按雷击点的位置分为以下几种损害成因： Sl：雷击建筑物; S2：雷击建筑物附近; S3：雷击服务设施; S4：雷击服务设施附近。 12 损害类型 雷击可能造成损害取决于需保护对象的特性。其中最重要的特性有：建
4、筑物的结构类型、内部物品、用途、服务设施类型以及所采取的保护措施。在实际的风险评估中将雷击引起的基本损害类型划分为以下三种：Dl：人畜伤害; D2：物理损害; D3：电气和电子系统故障。 雷电对建筑物的损害可能局限于建筑物的某一部分。也可能扩展到整个建筑物，还可能殃及四周的建筑物或环境(例如化学物质泄漏或放射性辐射)。影响服务设施的雷电不但会造成设施上的相关电气和电子系统损坏。而且也会对提供服务的线路或管道本身造成损坏。损坏还可能扩展到与设施相连的内部系统。 13 损失类型 每类损害。不论单独出现或与其他损害共同作用，会在被保护对象中产生不同的损失。可能出现的损失类型取决于需保护对象本身的特性
5、及其内存物，建筑物中应考虑以下几种类型的损失: Ll：人身伤亡损失; L2：公众服务损失; L3：文化遗产损失; L4：经济损失(建筑物及其内存物的损失)。 14 风险和风险分量 风险是指因雷电造成的年平均可能损失(人和物)与需保护对象(人和物)的总价值之比。对建筑物中可能出现的各类损失，应计算其所对应的风险。建筑物中需估算的风险有： Rl：人身伤亡损失风险; 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。 计算各种损失风险时。可按损害成因或损害类型确定构成风险的各个风险分量,然后计算出各个风险分量并求和即可得出各类损失风险。 2 影响建筑物风险评估的各种因素 建筑物
6、各风险分量受气象条件、建筑物、内部系统及可能采取的保护措施的特性影响。 21 雷击大地密度的因素 是每年每平方公里雷击被评估对象所在大地的次数(Ng)，在世界上很多地区，这个数值由地闪定位网络系统提供。目前我国大部分地区利用气象台站历史观测资料及闪电定位资料综合计算得出该地区 Ng 值范围。22 截收面积的因素 分为雷击建筑物(及附近)截收面积、雷击服务设施(及附近)截收面积。用于各风险分量计算。 23 位置因子的因素 一般指评估对象的暴露程度、周围物体的影响程度。可直接理解为与周围物体的高度比较，孤立建筑物的系数最大。对于服务设施，如果周围有高于它的建筑物，此因子取值为 0。 24 土壤类型
7、、地板类型的因素 地面接触电阻越高。其造成的人畜伤害风险越小。常见材质的接触电阻由低至高有混凝土(包括农地)，大理石、陶瓷，沙砾、厚毛毯、一般地毯，沥青、油毡、木头。 25 变压器因子的因素 主要是针对服务设施中的高低压配电线路。接有变压器的线路。其风险值降低。 26 环境因子的因素 只有在估算分量 RZ 时，才考虑环境因子。在有高层建筑的市区，该因子忽略不计，在农村，取值最大。 27 建筑物内外人员数量的因素 遇到特殊危险时，应考虑人员疏散的难易程度，人员数量对 RB、RV的估算有影响。 28 防雷系统的防雷级别因素 建筑物设计安装的防雷系统(LPS)，其防雷级别(LPL)高低直接影响RA、
8、RB 的估算。在强雷暴日地区。提高防雷系统的防雷级别。降低相应风险的效果明显。LPS 还间接影响估算 RC、RM、RU、RV 分量 时的参数取值。 29 匹配的 SPD 防护的因素 安装匹配的 SPD 进行防护。是防止过电压、过电流引起内部系统故障的最有效措施。防护系统安装匹配 SPD，其遭雷击风险远低于只考虑屏蔽、合理布线、等电位连接等其它措施。SPD 防护标准和分级 在国标 GBT 21714 中有明确规定。 210 屏蔽、合理布线、等电位连接网络、设备冲击耐压的因素 雷击建筑物或建筑物附近时建筑物空间屏蔽、内部线路屏蔽等电位连接等措施能减少设备损害风险；而雷击入户线路或附近时，外部线路屏
9、蔽措施则更有效。显然，设备损害风险与其自身的耐压水平有关。 21 1 防火措施、火灾危险性的因素 在估算物理损害风险分量 RB、RV 时，必须考虑建筑物消防负荷、消防措施的设计情况。 212 建筑物类型的因素 建筑物类型也是雷击风险评估必须考虑的因素，但同一种类型在不同风险估算中，其参数取值相差较大。例如，对一般的建筑物，在人身伤亡风险评估时,参数取值由高至低排列为医院、旅馆、民居建筑，工业建筑、商业建筑、学校，公共娱乐场所、博物馆，办公楼等；而进行财产损失评估时，排列为办公楼、医院、旅馆、工业建筑、商业建筑，博物馆、学校，公共娱乐场所，民居建筑。 3 结语 除了常规的防雷措施外，影响雷击风险
10、评估的因素还包括建筑物的结构特性、地板类型，消防负荷、消防措施，以及电源、通信等线路的特性等。因此，雷击风险评估应遵循科学、严谨、全面的原则，使其更具精确性和指导性。 参考文献 1国家技术监督局GB50057-94，建筑物防雷设计规范 Is北京：中国计划出版社2000 2劳小青，高皴，吴海，等，2007 年海南岛闪电特征初步分析J，气象研究与应用，2009。30(2)：90-92 3罗茂兴，周德吉，葛意活高山风化石土壤防雷接地降阻工程技术探讨J广西气象，2003，24(1)：42_43 4林卓宏，田军利高层智能大厦雷击机理及防雷设计J气象研究与应用，2008，29(1)：697l 5陈秉华智能
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