雷电灾害风险评估常用标准分析.doc

雷电灾害风险评估的常用标准分析【摘 要】 对常用的雷电灾害风险评估标准进行了介绍，总结了常用的两类评估方法，并从标准的局限性、标准确定重点及标准所采用的公式、指数、因子等方面对不同的标准认真进行了分析比较，并得出结论。【关键词】 雷电灾害 风险评估 标准 防雷1 引言从标准角度看，目前国内外有多个关于雷电灾害风险评估的标准，本文主要就雷电灾害风险评估的各种标准进行对比，并分析其优缺点。2 雷电灾害风险评估的标准介绍我国各个省市所应用风险评估的方法和规范并不相同，例如江苏省评估工作基于iec62305和gb21714，重庆、西安则基于qx/t85-2007，但总体来说，有关雷电灾害风险评估的标准主要有以下几种：（1）气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范（qx3-2000），适用范围是由雷击电磁脉冲（lemp）对气象信息系统造成损失的风险的评估，所用的方法基于早期国外防雷标准中的因子分析法，评估的重点是确定年平均直击雷次数和年平均允许雷击次数；（2）通信局站雷电损坏危险的评估（itu-t k.39），适用于通信局站雷电过电压（过电流）造成的设备危害和人员安全危害的风险的评估；（3）建筑物电子信息体统防雷技术规范（gb 503432004），按建筑物电子信息系统所处环境进行雷电灾害风险评估，确定雷电防护等级；（4）雷击损害风险评估（iec6166），主要阐述了建筑物与服务设施的分类、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问题；（5）雷电防护（iec 62305），共分5个部分，iec 62305-1清楚地说明了在防雷电保护结构中遵循的一般原则；iec 62305-2表述了保护的需要、安装保护措施的经济利益和适当的保护措施的选择程序，以及风险管理的方法；iec 62305-3涉及减少对建筑物的物理损害和威胁生命安全的方法；iec 62305-4阐述了减少建筑物内电器和电子系统故障的方法；iec 62305-5涉及减少与建筑物有关的服务（主要是电力和电信）的物理损害和出现故障的方法；（6）雷电灾害风险评估技术规范（qx/t852007），此规范将雷电灾害风险评估分为预评估、方案评估与现状评估，主要包括大气雷电环境评价、雷击损害风险评估、雷电灾害易损性评估、雷电灾害环境影响评价等内容。3 雷电灾害风险评估方法目前，雷电灾害风险评估的方法大致有两种，一种是定性评估，一种是定量评估。gb50057-2010中规定建筑物应根据其重要性、使用性、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类，这属于定性评估。而iec62305-2以及由此衍生出的gb/t21714、 qx/t85-2007则通过对损失量的影响因子的选择，然后进行计算，得出雷击风险的各种损失的数值，这属于定量评估。综合来看，我国的雷电灾害风险评估采用了定性与定量相结的方法，有的地方用定性，有的地方用定量，还没有统一。在该方法的基础上，结合中国国情，在个别参数的选取上细化或有少许变动。4 雷电灾害风险评估标准的分析4.1 评估标准的局限性任何方法都是有其适用的范围的，同样，评估中经常用到的标准也是有其适用范围的，下面对常用的雷电灾害风险评估标准的范围进行简单的分析：iec62305-1适用于建筑物包括其中的装备和设备，也包括人身以及进入建筑物的公共设施。不适用于铁路设施，车辆、船只、飞行器、海岸设施以及地下高压管道。iec62305-2适用于由雷击导致的建筑物内或公共设施内的风险评估。gb/t21714.2适用于建筑物和服务设施的雷击风险评估。qx/t85-2007适用于新建、改建、扩建项目的雷电灾害风险评估。以上三个规范，均不适用于铁路设施，车辆、船只、飞行器、海岸设施以及地下高压管道。因此，当评估对象出现特殊化时，雷击风险评估需要加入新的技术标准。4.2 评估标准的比较4.2.1 评估标准的相似性（1）各评估标准都把重点放在雷电灾害损害次数这个参数上，而决定损害次数的子参数的选取大多以经验为主。（2）各评估标准都需要计算出实际损害次数（实际风险）和允许损害次数（允许风险），然后给出风险级别并提供适当的防护措施。（3）各评估标准在处理雷电灾害损失和雷电灾害风险时，都使用相对值，且大部分参数都以表格等形式给出一定的典型值，取值不连续而且很难达到比较高的精度。（4）各评估标准都要求精确得到评估对象（建筑物或服务设施）的雷击有效面积，乘上当地的雷击密度而计算其可能雷击次数，然后需要求得允许雷灾水平（可承受雷灾水平）。4.2.2 评估标准的区别虽然个标准之间有一定的相似性，但同时也存在着许多区别：（1）从评估结果考虑，通过对各个标准之间做比较，可以发现itu-t k.39和iec61662都是以公式r=np基本计算公式，两个标准都考虑了人身损失和财产损失等，都是通过计算防雷装置的拦截效率e来最终确定评估对象的雷电防护必要性和防护等级（防护级别）。而iec62305、gb/t21714.2和qx/t85-2007都是以公式rx=nxpxlx基本公式，三个标准都考率了人身伤亡损失风险、公众服务损失风险、文化遗产损失风险及经济损失风险，都是通过确定风险分量并计算风险分量值，将其分量值与其分量最大允许值相比较最终确定该建筑物是否在风险允许范围内（2）iec61662、iec62305标准包括尤其衍生出来的gb/t21714.2和qx/t85-2007是最复杂、准确度及可信度最高的，也是我国目前气象行业开展雷击灾害风险评估的主要技术规范，综合了建筑物所在区域预计年遭受雷击次数n、在建筑物区域内遭受到雷击后可能发生雷电灾害损失的概率p及建筑物在遭受雷击后可能发生的后果及损失程度l三个因素，而每个因素的计算都是通过一系列的相关限制因子来确定的。但是gb/t21714.2里面的分量、因子、概率、损失率等数据是德国人根据欧洲的雷电特性、雷电环境、年平均雷暴日、土壤电阻率等统计、计算出的，适合欧洲情况。而中国在雷电特性、雷电环境、年平均雷暴日、土壤电阻率等各方面是截然不同的。因此，还需要将gb/t21714.2的分量、因子、概率、损失率等统计、计算出适合中国国情的数据（3）qx3-2000与gb503432004标准的评估重点是确定年平均允许雷击次数nc，但其所采用的公式不同，qx3-2000计算nc的公式为nc=5.8*10-3/c或nc=5.8*10-4/c，其中c=c1+c2+c3+c4+c5，因此其评估精度主要取决于建筑材料因子、信息系统重要程度因子、设备耐冲击类型因子、设备的lpz因子和雷击后果因子。而gb503432004计算nc的公式为nc=5.8*10-1.5/c，其中c=c1+c2+c3+c4+c5+c6，c1c5同qx3-2000中规定的，c6为区域雷暴等级因子。两种标准虽然计算公式类似，但所用的指数不同，同时gb503432004也比qx3-2000多了一个因子（4）qx3-2000和gb503432004与iec61662标准在计算雷击大地的平局密度ng的计算公式上也是不同的，qx3-2000和gb503432004计算ng的公式为ng=0.024td1.3，而iec61662中为ng=0.04td1.25（5）itu-tk.39标准的评估重点是确定雷电损害次数f，f=fd +fn +fs+fa，其中fd=ng*ad*pd，fn=ng*an*pn，fs =ng*as*ps，fa=ng*aa*pa，一般情况下以fs为主；而面积ad，an，as和aa，在评估时要注意各类面积可能重叠，概率因子p的确定方法基本上来自于经验，其大小与设备自身性质和特定的保护措施有关。由以上分析可以看出，这些常用雷电灾害风险评估标准中包含了三个评估评估重点，即确定雷击风险r，确定年平均雷击次数nc以及确定雷电损害次数f，并且各标准所采用的公式及所需因子等也不尽相同，采用的方法也不相同，但各有其优缺点，应当根据评估对象的特点进行选取。5 结语通过对雷电灾害风险评估常用标准的分析，各标准都对雷击损害风险评估的方法、流程及各因子的选取等方面进行了详细的介绍，但是对大气雷电环境的评价都是简单介绍，而进行大气雷电环境评价的基础是拥有数量足够、信息可靠的闪电资料，对目标地点周边一定距离内雷电环境分析，区别于以往一贯的基于雷暴日进行大气雷电环境分析的粗略计算；即使是同一地区相距较近的两地，也有可能得到不同的雷电环境分析结论。参考文献：1qx3-2000气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范.2itu-t k.39通信局站雷电损坏危险的评估.3gb 503432004建筑物电子信息体统防雷技术规范.4iec6166雷击损害风险评估.5iec 62305雷电防护.6qx/t852007雷电灾害风险评估技术规范.7gb/t21714.2-200