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  • 防雷技術
雷電損害風險評估在防雷工程中的實際應用
2021-11-08 17:30:18

雷電損害風險評估在防雷工程中的實際應用 



摘 要:文中敘述雷電損害風險評估在防雷實際中的應用,闡述個人見解,以供探討。

關鍵詞:雷擊災害、風險評估


雷電是一種美麗而又迷人的大氣放電現象,雖然放電時間短,但在放電時所產生數萬伏至數十萬伏沖擊電壓,放電電流可達幾十到幾十萬安培,電弧溫度也可達幾千度以上,對建筑群中高聳的建筑物及尖形物、空曠區內孤立物體以及特別潮濕的建筑物、屋頂內金屬結構的建筑物及露天放置的金屬設備等有很大威脅,可能引起倒塌。起火等事故。特別是在華南地區,年雷暴日常會達到80天甚至更多,頻繁的雷擊會造成生命和財產的巨大損失。依法防雷、科學防雷,建立防雷安全保障體系,減少雷災危害,已成為社會經濟發展的要求。


防雷減災工作,實行預防為主,防治結合的方針,防范于未燃。“防”的法規全國各地氣象系統都有相應的管理條文,要“進行防雷”就先要告訴人家為什么要“防雷”,防雷”的意義和價值有多大!因此就要對所保護的建筑物進行雷電損害的風險評估,如何評估?《雷電損害風險評估的方法與實踐》(廣東省氣象局楊少杰等編寫)一文中以作了詳細的介紹。如何將雷電損害的風險評估應用到防雷實際中去呢?


雷電損害風險評估是一項既重要又繁瑣的工作,涉及到建筑物的所在地的地理、氣象、環境等方方面面,是建筑物保護水平選擇過程中最重要的一環。IEC61024、IEC61312、IEC62305和《雷電損害風險評估的方法與實踐》(廣東省氣象局楊少杰等編寫)均闡述了雷電損害風險評估的重要性和評估方法介紹。為了使防雷設計建立在科學的基礎上,避免盲目性、保證防雷工作安全可靠、技術先進、經濟合理。對所保護的建筑物進行雷電損害風險評估應在建筑物設計之前或者在防雷整改工程實施之前進行的。從用戶角度講,通過雷電損害風險評估可以讓用戶明確防雷之重要性,讓用戶清楚所考慮的建筑物或服務設施是否需要安裝防雷系統;如果需要,應選用那些防護措施;采用這些措施在經濟上是否合算。從防雷技術人員角度講,通過雷電損害風險評估可以讓我們對所保護的建筑物判斷是否需要采取防雷措施,科學、規范、合理的進行防雷設計、施工以及采取有效的防護措施。譬如,按照風險評估方法可以得出雷擊建筑物的損害風險或服務設施的損害風險,按不同的損失類型加以判斷,就可以得出是否需要采取防雷措施的結論。


如果直接雷擊損失風險值大于或等于風險容量值(RD≥RT)時,從形式上就可以理解為該被保護建筑物所處的地理環境比較理想(如附近有高層樓宇等),建筑物內的設備不是算很重要等。這時建筑物應當安裝減小直接雷擊損失風險值的LPS,不需要采取其他措施,便能保護建筑物。也就是說在這種情況下的被保護對象(建筑物)能在直擊雷防護措施下得以保護。


如果直接雷擊損失風險值小于或等于風險容量值(RD≤RT),但間接雷擊損失風險值大于或等于風險容量值(RI≥RT)時,從形式上就可以理解為該被保護建筑物所處的地理環境較理想,建筑物內有重要計算機機房、有各種服務性管道進出建筑物等。因而我們可以判斷出,該建筑物的所采取的直擊雷防護措施是有效的,但對間接雷擊的防御尚存缺陷,此時我們應當采取以下措施:1、按IEC標準將電源部分、信號部分進行分級保護,以SPD作等電位連接;2、所有進出建筑物的服務性設施均進行等電位連接和屏蔽處理;3、采用隔離變壓器;4、改變設備特性,盡量采用耐壓能力高的設備;5、安裝合適的屏蔽,并且在設備安放時注意安全距離。在這種情況下必須進行全面的感應雷的防護處理。這也是我們防雷所面臨的最多問題。



當然如果直接雷擊損失風險值小于或等于風險容量值(RD≤RT),間接雷擊損失風險值大于或等于風險容量值(RI≤RT),但雷擊損失風險值大于等于風險容量值(R>RT)時,在這種情況下,無須任何特殊的防直接雷擊和間接雷擊的措施,也就是說此時的被保護建筑物不面臨的任何風險,直接和間接雷擊同時出現的概率極小,當然這種情況所占比例較少。

再比如從比較建筑物實際年損害次數F和可接受的最大年損害次數Fa來說,對于所考慮的建筑物,防雷設計時應該首先進行評估分析,以便選擇適合的防護設施。評估分析需要確定下列數據:雷電閃擊次數;損害概率;損害程度。然后比較建筑物實際年損害次數F和可接受的最大年損害次數Fa:

當F≤Fa時,不需要防雷;

當F>Fa時,需要安裝防雷設施。

如果Fd>Fa,應安裝一個LPS(同時考慮在入戶設施上安裝SPD),它的效率E滿足:1-Fa/(H+A)≤E≤1-Fa/(H+A+D)。LPS和SPD也將減小間接雷擊的損害次數,同時降低LEMP效應。

如果Fd≤Fa,無需安裝LPS,然而,當Fi>Fa,則應在入戶線路上安裝SPD。

如果Fd≤Fa,Fi≤Fa,而F>Fa,則應考慮其它防護措施,這些措施應該能夠減小決定損害概率最大幾個因素。

可能的防護措施有:

——限制接觸電壓和跨步電壓以減少損害概率Ph的措施(干燥的地面和LPS設備);

——防止火勢蔓延以減小損害概率Pt的措施(完善的消防系統);

——減小LEMP效應以減小損害概率P1和P2的措施(屏蔽電纜,并加裝LPS);

——在入戶設施上安裝SPD器件,以減小損害概率P3;

——安裝LPS以減小損害概率P1、P2、P3、P4、Ph。


下面是我司遵照QX---2000《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》所給出的《雷擊風險評估方法》對A市黨政信息平臺主機房的雷擊風險的評估應用,就能進一步證明雷擊風險評估在防雷工程中重要作用:

⑴ 、評估依據

QX3-2000 《氣象系統雷擊電磁脈沖防護規范》

⑵ 計算公式

①、E=1-Nc/N(E為信息系統雷擊電磁脈沖防護等級)

當E>0.98 為A級;

0.95<E≤0.98 為B級;

0.80<E≤0.95 為C級;

E≤0.80 為D級。

信息系統電磁脈沖防護分級;

A級宜在低壓系統中采取3—4級SPD進行保護;

B級宜在低壓系統中采取2—3級SPD進行保護;

C級宜在低壓系統中采取2級SPD進行保護;

D級宜在低壓系統中采取1級或以上SPD進行保護; ②、Nc=5.8*103/C(Nc為因直擊雷和雷擊電磁脈沖引起信息系統設備損壞的可接受的最大年平均雷擊次數:C為各類因子。)

C=C1+C2+C3+C4+C5

C1信息系統所在建筑物材料結構因子

C2為信息系統重要程度因子


C3為信息系統設備耐沖擊類型和抗沖擊能力因子

C4為信息系統設備所在雷電防護區(LPZ)的因子

C5為信息系統發生雷擊事故的后果因子


本期工程C1取1.0;

C2取3.0;

C3取3.0;

C4取0.5;

C5取1.5。

③、N=kNgAc(N為建筑物頂計雷擊次數(次/a,以當地氣象臺發布為準);

Ng為建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度Ng=0.024;

Td1.3(Td為年均雷暴日);

Ac為建筑物等效面積(L=60m,W=20m,H=36m,詳細計算省略)

K為校正系數(本期工程取1)

經計算 E=1-Nc/N

=0.9972>0.98

參考第1項(E>0.98 為A級)

故A市黨政信息平臺雷擊風險取A級

A級宜在低壓系統中采取3-4級SPD進行保護,并配合采取其他防雷措施。


防雷技術隨著社會需求的增長已經有了很大發展,隨著技術的進步和實踐的深入,防雷工程方案的設計必將越來越科學、越客觀。IEC61662所給出的評估方法,能夠比較客觀地評價一座建筑物或者一個電子系統對雷電防護環境的要求,進而設計出比較合理的防護方案,既不造成浪費,又有理想的效果。


總之,雷擊損失風險評估是一項細致和認真的工作,容不得絲毫馬虎,需要我們防雷人員對各個方面充分考慮,謹慎作業,才能較好完成評估。同時雷擊損失風險評估是一種發展中的技術,涉及面廣,其方法和風險容限還有待于實踐的驗證,需要我們防雷人員在實踐中得以開發拓展開來。這樣就能使防雷工程立于堅實的科學基礎之上,做到安全可靠、技術先進和經濟合理,克服盲目性和無謂的浪費節省開支。


參考文獻:

1、國家標準 建筑物防雷設計規范GB50057-94(2000年版)北京中國計劃出版社2001

2、IEC61662、IEC61024-1、IEC61312-1

3、IEC61312 -1《雷電電磁脈沖的防護》

4 QX---2000《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》

5 《雷電損害風險評估的方法與實踐》(廣東省氣象局楊少杰等編寫)

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