趙宇 劉洪新 范存飛 全美蘭 劉飛

摘 要：雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是雷電災(zāi)害防護(hù)中重要的組成部分。利用雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的數(shù)據(jù)、結(jié)論可以更加有效、有針對(duì)性的制定雷電災(zāi)害防護(hù)的防護(hù)設(shè)計(jì)與方案，與此同時(shí)節(jié)約成本，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。本文通過(guò)對(duì)雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)中，損害和損失類型的分析，得出各類因子如何影響雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值，從而有針對(duì)性的降低風(fēng)險(xiǎn)因子，提高雷電防護(hù)安全。

關(guān)鍵詞：雷電災(zāi)害 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 因子 損害類型 損失類型

中圖分類號(hào)：X43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）01（a）-0100-02

人類最初對(duì)雷電的認(rèn)識(shí)僅僅是依靠直接感知到的，比如閃電和雷聲。我國(guó)由于復(fù)雜的地理環(huán)境和地勢(shì)地形，造成了我國(guó)雷電頻發(fā)。隨著科技的提高如何更有效、更經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行雷電災(zāi)害防護(hù)成為最新的研究方向。影響雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的因子有很多，如何把握各類因子對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響，就可以更有效、更經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行雷電災(zāi)害防護(hù)。

1 損害和損失

雷電流是根本的損害源，根據(jù)雷擊點(diǎn)的位置可以劃分為4種。（1）S1雷擊建筑，對(duì)建筑物的損害類型分別為D1生物傷害，D2物理?yè)p害，D3電氣和電子系統(tǒng)失效；對(duì)電力和通信線路的損害類型分別為D2物理?yè)p害，D3電氣和電子系統(tǒng)失效。（2）S2雷擊建筑物附近，對(duì)建筑物的損害類型為D3電氣和電子系統(tǒng)失效。（3）S3雷擊入戶線路，對(duì)建筑物的損害類型分別為D1生物傷害，D2物理?yè)p害，D3電氣和電子系統(tǒng)失效；對(duì)電力和通信線路的損害類型分別為D2物理?yè)p害，D3電氣和電子系統(tǒng)失效。（4）S4雷擊入戶線路附近，對(duì)建筑物的損害類型為D3電氣和電子系統(tǒng)失效；對(duì)電力和通信線路的損害類型為D3電氣和電子系統(tǒng)失效。損失類型分別為L(zhǎng)1人員生命損失；L2公眾服務(wù)損失；L3文化遺產(chǎn)損失；L4經(jīng)濟(jì)損失（建筑物及其內(nèi)存物、服務(wù)設(shè)施以及業(yè)務(wù)活動(dòng)中斷的損失）L11人員生命損失（僅對(duì)于具有爆炸危險(xiǎn)的建筑物、醫(yī)院和其他內(nèi)部系統(tǒng)的失效馬上會(huì)危及人員生命的建筑物）；L42經(jīng)濟(jì)損失（僅對(duì)于可能出現(xiàn)牲畜損失的情況）。

2 風(fēng)險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分量

2.1 風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)R是年平均可能損失量。對(duì)于建筑物或公眾服務(wù)設(shè)施（如電力和通信系統(tǒng)）中可能出現(xiàn)的各種類型的損失，應(yīng)當(dāng)對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算。建筑物中可能需要計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)包括：R1人員生命損失風(fēng)險(xiǎn)；R2公眾服務(wù)損失風(fēng)險(xiǎn)；R3文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)；R4經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)。公眾服務(wù)設(shè)施中可能需要計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)包括：R`1公眾服務(wù)損失風(fēng)險(xiǎn)；R`2經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)量及計(jì)算公式

每種風(fēng)險(xiǎn)都是其對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分量的綜合，在計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值時(shí)，可以按照損害源和損害類型對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分量進(jìn)行分組。各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)分量計(jì)算可以用以下公式來(lái)表示：

Rx=NxPxLx （1）

式（1）中：Nx為每年危險(xiǎn)事件的次數(shù)；Px為損害概率；Lx為間接損失。

2.3 年平均危險(xiǎn)事件次數(shù)Nx的評(píng)估

根據(jù)相應(yīng)的公式，除去不可變動(dòng)的變量如建筑物的長(zhǎng)寬高、當(dāng)?shù)氐睦妆┤仗鞌?shù)等因子，由此推斷影響年平均危險(xiǎn)事件次數(shù)Nx的變量為以下因子。

（1）位置因子Cd。當(dāng)相對(duì)位置為小山頂或山丘上的孤立對(duì)象時(shí)Cd=2；當(dāng)相對(duì)位置為孤立對(duì)象（附近沒(méi)有其他的對(duì)象）時(shí)Cd=1；當(dāng)相對(duì)位置被相同高度的或更矮的對(duì)象或樹(shù)木所包圍時(shí)Cd=0.5；當(dāng)相對(duì)位置被更高的對(duì)象或樹(shù)木所包圍時(shí)Cd=0.25。

（2）環(huán)境因子Ce。當(dāng)建筑物處于周圍建筑物的高度大于20m時(shí)，Ce=0；在周圍建筑物的高度在20m與10m之間時(shí)，Ce=0.1；在周圍建筑物的高度小于10m，時(shí)Ce=0.5；在農(nóng)村時(shí)Ce=1。

2.4 建筑物損害概率Px的評(píng)估

根據(jù)雷擊建筑物所受到各類損害的情況，分析影響建筑物損害概率Px的因子。

2.4.1 雷擊建筑物導(dǎo)致人畜傷害的概率PA

當(dāng)沒(méi)有保護(hù)措施的情況下，PA取值為1；當(dāng)保護(hù)措施為暴露引下線的電氣絕緣（比如，最少3mm厚的交聯(lián)聚乙烯）時(shí)，PA取值10-2；當(dāng)保護(hù)措施為有效的大地等電位連接時(shí)，PA取10-2；當(dāng)保護(hù)措施為設(shè)立警示牌則PA取10-1。

2.4.2 雷擊建筑物導(dǎo)致物理?yè)p害的概率PB

沒(méi)有LPS保護(hù)的建筑物PB取值為10-1；收到LPS保護(hù)的建筑物，LPS的類別為Ⅳ則B取值為2×10-1；LPS的類別為Ⅲ時(shí)PB取值為10-1；LPS的類別為Ⅱ時(shí)PB取值為5×10-2；LPS的類別為Ⅰ時(shí)PB取值為2×10-2；在具有符合LPSⅠ要求的接閃器以及作為自然引下線的連續(xù)的金屬框架或鋼筋混凝土框架的建筑物，PB取10-2；在具有金屬屋頂或可能包含自然部件的接閃器，所有的屋頂裝置都有著完善的直擊雷防護(hù)和具有作為自然引下線的連續(xù)金屬框架或鋼筋混凝土框架的建筑物，PB取10-3。

2.5 建筑物損失量LX的評(píng)估

損失LX的數(shù)值主要取決于人員的數(shù)量以及人員在危險(xiǎn)場(chǎng)所逗留的時(shí)間；公眾服務(wù)的類型及其重要性；損害所影響的貨物的價(jià)值這3個(gè)方面。除去不可變量例如建筑物類型；內(nèi)存物；建筑物火災(zāi)危險(xiǎn)程度等，由此推斷影響LX的因子主要有以下幾點(diǎn)。

LA=ra×Lt （2）

LU=ru×Lt （3）

式中：ra為減少人員生命損失的因子，取決于土壤類型；

ru為取決于地板類型的減少人員生命損失的因子。

得出土壤或地板表面類型與縮減因子ru和ru的數(shù)值關(guān)系，表面類型為土地，混凝土?xí)rru和ru取10-2；表面類型為大理石，陶瓷時(shí)ru和ru取10-3；表面類型為砂礫，毛毯，地毯時(shí)ru和ru取10-4；表面類型為瀝青，油氈，木頭時(shí)ru和ru取10-5。

2.6 預(yù)防火災(zāi)措施情況

LB=LV=rp×hz×rf×Lf （4）

式（4）中：rp為減少物理?yè)p害導(dǎo)致的損失的因子，它的取值主要由設(shè)置哪些減少火災(zāi)后果的方式來(lái)決定。由此可得，可控變量因子rp，減小火災(zāi)后果所采取的措施與縮減因子rp的關(guān)系，無(wú)措施時(shí)rp=1；設(shè)置人工滅火器，人工報(bào)警裝置，消防栓，防火隔間，有保護(hù)的逃生通道，等措施時(shí)rp=0.5；以下措施之一：固定的自動(dòng)滅火裝置，自動(dòng)報(bào)警裝置（僅當(dāng)具有過(guò)電壓和其他的防護(hù)并且消防員能夠在10min之內(nèi)趕到的）rp=0.2。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)以上影響雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值的因子分析，再結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益等因素的影響，在對(duì)保護(hù)物的雷電防護(hù)設(shè)計(jì)中，遵從以下原則，可以有效且合理地降低雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 選址

在條件允許的情況下，優(yōu)先選擇城鎮(zhèn)或擁有高層建筑物的區(qū)域，如果只能選擇空曠偏遠(yuǎn)地區(qū)，盡量選擇有構(gòu)筑物或樹(shù)木包圍的地區(qū)，以降低位置因子Cd，環(huán)境因子Ce的取值，從而達(dá)到降低雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值的目的。

3.2 雷電防護(hù)設(shè)施

保護(hù)物設(shè)有變電所的場(chǎng)所，服務(wù)設(shè)施應(yīng)設(shè)具有雙繞組變壓器；應(yīng)為保護(hù)物設(shè)接閃裝置；引下線要做電氣絕緣，豎立警示牌；選用匹配的SPD進(jìn)行保護(hù)，情況允許的情況可設(shè)多級(jí)保護(hù)；進(jìn)戶管線穿金屬管且埋地。保護(hù)物的裝修材料上，盡量選擇不易燃、燃燒后不易產(chǎn)生有毒氣體的材質(zhì)。

3.3 分區(qū)

在條件允許的情況下，將保護(hù)物按照雷電防護(hù)等級(jí)進(jìn)行分區(qū)域建設(shè)，Ⅰ類防雷建筑物盡量單獨(dú)建造且遠(yuǎn)離Ⅱ、Ⅲ類防雷建筑物。設(shè)置消防栓、滅火器等消防設(shè)施。

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