雷击风险评估在雷电防护工作中的应用分析

摘 要：雷击风险评估体现了预防为主、防治结合的理念，是以工程所在地的雷电活动情况，以及雷电灾害特征为评估主体，综合分析雷电可能造成的财产损失、人员伤亡等风险内容，为项目工程的建设、提高建筑物防雷安全系数提供参考。

关键词：雷击风险评估；雷电防护；应用

中图分类号：TP3 文献标识码：A

雷电防护是一项系统工程，涉及建筑、电子信息等多个领域的知识，由于人才的缺乏，很多从事防雷工程设计的人员往往在这方面较为缺乏，对防雷减灾工作带来了一定的影响。以往对雷击灾害风险评估工作重视不够，导致工程项目在防雷装置设计和施工中受到较大影响，甚至造成严重的雷击事故，因此，重视和加强对雷击风险评估的工作，对科学合理地开展好雷电防护意义重大。

1 雷电风险评估的工作流程

通常来讲，雷电危害的风险评估工作按照以下的工作流程来执行：

1.1确定评估对象

进行相关资料的收集，明确评估的范围。

1.2现场勘测与调研 进行工程分析。

1.3制定评估方案

选择评估标准，确定评价方法，进行分析与评估。

1.4给出雷电灾害风险评估报告

其内容要包括评估目的、评估依据、评估内容及评估结论，并提出适当的对策与相应的措施。

1.5报主管部门审查。

2 防雷工程前期勘察

2.1 勘察收集防护区域的基本资料

在资料中，包括勘察建筑物的地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律，以及被保护建筑的特点等，具体包括建筑的总平面图、地形、地貌、交通情况、地物状况以及雷电活动状况等。

2.2 施工区域的地质资料

2.2.1应当对施工现场的土质、岩石的成分比例、周围是否存在金属矿等进行勘察。

2.2.2对于施工区域周围的土壤电阻率进行勘测。

2.2.3对于使用年限较长、接地稳定性要求高的工程（如埋地油罐）还应测量土壤酸碱性。

2.2.4对该施工地点曾经是否有过雷击事故进行了解，对发生雷击事故的原因进行分析，做好记录，为防护工作提供参考。

2.3 被保护对象的资料

2.3.1要了解被保护对象的用途，是作为居住、生产，还是存储。如果不是居住，则要从生产设备到工艺流程，从存储的原料到商品的成品，都应当有详细的了解。当存储的物品带有一定危险性时，则需要按照不同的防雷级别做好相应的防静电措施。

2.3.2对建筑物本身的楼层高度以及本身的电子信息设备的安装情况进行了解。

2.3.3了解相关设备、人员分布详细情况，准确把握现场的管道、通信电缆、电力线路的埋设位置、深度、走向等。

3 撰写雷击灾害风险评估报告

雷击灾害风险评估报告是利用勘察中取得数据和资料通过存在各风险因子的估算进行归纳分析得出的雷击风险报告，是防雷工程设计和施工的重要依据。对于雷击灾害风险评估报告来说，不仅要保证其数据信息的真实性和完整性，同时也应当具备相应的工程资料，以此来保证其内容的完整性。

在雷击灾害风险评估报告中包含以下基本内容：被评估的防雷工程的概况；该评估区域内的地质条件、大气环境以及雷电分布的特点等，同时也应当包括当地的社会环境和服务设施等全面的描述；在勘察工作进行过程中所涉及到的评估标准和依据；雷电截收面积、雷击次数以及对雷击风险评估计算的数值；不同数据的记录和汇总信息，以及勘察工作的最终结论。

4 雷击风险评估内容的具体应用分析

雷击损害的发生是由多种因素导致的，损害程度和损害后果同样受到不同因素的影响。

4.1 对雷击环境的风险进行评估

4.1.1雷击电流的分布情况。我国雷击电流的幅值分布函数为1gP=-（I/88），根据笔者所在地区的气象局统计资料显示，在2010～2011年间，本区域发生雷击后的电流范围位于1～385kA之间，其中雷击分布范围最广的电流频率是5～80kA，也就是说这一电流幅值是本区域最为常见的雷击电流。并且电流指数越高，此种雷击出现的频率也就越少，所以从频率的角度来看，我们应该确定具有普及性的雷击情况，也就是位于1～100kA之间即可。

4.1.2雷击出现的年平均密度（次/km2·a）雷击大地年平均密度计算式采用GB50057-2010规范附录一中计算方法：Ng=0.1×Td（次/km2·a）。其中Td指的就是在当地每年平均出现的雷暴日，单位为d/a。

雷暴日是我们在雷击风险评估中考虑的重要因素，它指的就是只要在一天内观测到有雷声或闪电，那么这就是一个雷暴日。这种计算方法虽然被长期沿用，但是明显欠科学，它忽略了这一天雷暴发生的频率以及是否多次出现。雷暴日仅仅代表着这一天出现了雷电，但是不清楚究竟发生了多少次雷击、频率如何、是否持续出现。真正能够带来破坏性灾害的雷击，通常是在一段时间内持续、多次出现的雷暴。所以我们在考虑这个因素时，应当尽可能的提高雷暴日记录观测的准确性。

4.1.3雷击的选择性。雷电袭击虽然具有不可控性，但是并不是毫无规律。特别是在一个区域中，遭受雷击的地点或是建筑往往都具有一定的规律性，这种规律是我们在长期的调查、记录过程中能够发现的。雷击的出现，往往与这个地区的地质构造、土壤的电阻性能、水流、地质环境的变化、地面设施有关。所以通过对这一地区雷击事故的综合考察，我们将与雷击选择最相关的因素作为我们考虑雷击风险出现的要点，以此作为参考依据。

4.2 建筑物的雷击风险

建筑物也是影响雷击效果的一个重要因素，建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae：

当建筑物的高度小于100m时，Ae=[LW+2（L+W）+πH（200-H）]×10-6；

当建筑物的高度大于等于100m时，Ae=[LW+2H（L+W）

+πH2]×10-6；

建筑物的年预计雷击次数N=k·Ng·Ae

式中，K为校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于山顶上或旷野孤立的建筑物取2；金属屋面没有接地的砖木结构的建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处，地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿地带的建筑物取1.5；L，W，H为建筑物的长、宽、高，单位是m。

4.3 建筑物的年雷击次数

建筑物的年雷击次数，就是我们将特定的建筑物作为考量雷击风险的重要要素。一年之中一个建筑物遇到雷击的次数、遭遇雷击的频率，是我们进行雷电防护的重要参考依据。对于建筑物年雷击次数的计算，我们将其分为两个方面，根据雷击形成的方式不同，可以分为直接雷击和间接雷击两种。二者的总和，才是1a中建筑物的雷击次数。

直接雷击次数Nd的计算，主要是通过本区域内出现的年雷击的密度Ng，以及该建筑物的有效雷击截收面积Ae的乘积来得出。也就是Nd=k·Ng·Ae。

间接雷击次数Ni的计算，则是建筑物附近出现雷击的次数Nn，以及相关设施上的雷击次数Nk的总和。即：N=Nd+Ni=Nd+（Nn+Nk）。

4.4 雷击损害的概率

导致雷击损害的因素很多，在日常的情况下，我们一般将导致雷击的因素分为电压类型的损害、化学作用以及一些不可抗力因素所造成的损害，具体来说就是三种情况：过电压导致的损害、跨步电压以及接触电压造成的损害、化学原因导致的损害。这三项损害概率的总和，就是雷击损害的真正概率。

4.5 雷电闪击的损害次数

建筑物的年损害次数F要考虑到由直接闪击导致的年损害次数（F?d）及由间接闪击导致的年损害次数（Fi）两种情况：

F=Fd+Fi

式中 F——建筑物的年损失次数；

Fd——直击雷导致的年损失次数；

Fi——间接雷导致的年损失次数。

由以上所述可知，雷击灾害的发生是多种因素的结合，它与地区环境、建筑物的特征、当地的雷击电流出现的频率、雷暴日有着密切的关系。

4.6 建筑物内电子信息系统评估应用

按照建筑物年预计雷击次数N1和建筑物入户设施年预计雷击次数N2确定N值N=N1+N2。建筑物电子信息系统设备，因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次数Nc可按下式计算：

Nc=5.8×10-1.5/c

将N和Nc进行比较，确定电子信息系统设备是否需要安装雷电防护装置：

当N≤Nc时，可不安装雷电防护装置；

当N>Nc时，应安装雷电防护装置。

按照防雷装置拦截效率E的计算式E=1-Nc/N确定其雷电防护等级：

当E>0.98时，定为A级；

当0.90

当0.80

当E≤0.80时，定为D级。

最后，根据以上采集的相关数据，分析得出雷击风险评估结论和建议，针对评估结论，制定并实施行之有效的具体措施加强薄弱环节的雷电防护工作，及时排除可能遭受雷击的隐患。

5 结语

综上所述，雷击风险评估是防雷减灾工作的一个重要组成部分，是否能够获得科学、准确的雷击风险评估数据对于防雷装置设计、施工都有着十分重要的影响，提前进行雷击风险评估，采取有效的安全防范措施是雷电防护安全工作的重要举措。

参考文献

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