非孤立的建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)雷擊損害風(fēng)險評估實例

1、非孤立的建筑物內(nèi)電子信息系 統(tǒng)雷擊損害風(fēng)險評估實例非孤立的建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)雷擊損害風(fēng)險評估實例作者】周震南京氣象學(xué)院指導(dǎo)老師】 鄒天晴蘇州市防雷中心【摘要】分析一遭受過雷擊的單位（一個非孤 立建筑物內(nèi)的電子設(shè)備遭損壞）的損害 原因，對其進(jìn)行風(fēng)險評估，簡述其防雷 措施，并分析其改造后的風(fēng)險。在經(jīng)過 一個雷雨季節(jié)的考驗后，驗證該風(fēng)險評 估以及防雷改造工程的實際效果，提出 一些在評估中注意的問題和發(fā)展方向。【關(guān)鍵字】非孤立建筑電子信息系統(tǒng)防雷 風(fēng)險評估實例引言：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量先進(jìn)的通訊、計 算機、控制及測量等微電子系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于各 種建筑物中，而微電子設(shè)備的高度集成化，其低 工作電平

2、和小工作電流的特點，同時又普遍存在 絕緣強度低，耐過電壓、過電流的能力差等致命 弱點，一旦建筑物受到直接雷擊或其附近發(fā)生雷 擊，雷電過電壓、過電流和雷電電磁脈沖會通過 供電線、通信線、接收天線、金屬管道和空間輻 射等途徑侵入建筑物內(nèi)，威脅室內(nèi)電子設(shè)備的正 常工作和安全工作。如果防護不當(dāng)，這些雷害輕 則使電子設(shè)備失靈，重則使電子設(shè)備永久性損 壞，嚴(yán)重時還可能造成人員傷亡。對于類此建筑 物除了具備防直擊雷的措施外，還應(yīng)具備防雷電 電磁脈沖的措施。要確定合理有效的防雷電電磁脈沖的措施， 就 必須對建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險計算， 做 出準(zhǔn)確的風(fēng)險評估。位于平坦地區(qū)的孤立建筑物的風(fēng)險評估， 有很 多

3、的實例可供評估者參考。對于非孤立的建筑物 內(nèi)電子信息系統(tǒng)的風(fēng)險評估，在計算時需要考慮 周圍建筑與地形對其的影響，因為這些因素將會 影響到對截收面積A e的計算等。以下將討論蘇州迅達(dá)電梯有限公司網(wǎng)絡(luò)中心 電子信息系統(tǒng)的風(fēng)險評估，簡述所采取的防雷措施，然后分析按該措施改造后的風(fēng)險， 論述雷擊 風(fēng)險評估對方雷工程設(shè)計的意義，并驗證防雷工 程的實際效果。為雷擊風(fēng)險評估在防雷工程設(shè)計 中的應(yīng)用提供一些參考。一、雷擊損害原因分析蘇州訊達(dá)電梯有限公司的網(wǎng)絡(luò)中心，在去年兩 次遭受雷電電磁脈沖襲擊，損壞了兩臺 HUB和 一臺SWITCH交換設(shè)備，造成了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障， 影響了公司正常工作的開展。根據(jù)現(xiàn)場勘察及防

4、雷中心的檢測報告表明，該中心已經(jīng)具有防直擊 雷措施，直擊雷防護措施合格，設(shè)備的損壞主要 是感應(yīng)雷造成。該公司廠區(qū)面積比較大，內(nèi)部有河流通過，上 有架空高壓線，周圍環(huán)境較為空曠，雷電環(huán)境較 差。計算機網(wǎng)絡(luò)是由光纜和非屏蔽雙絞線構(gòu)成。造成網(wǎng)絡(luò)中心電子設(shè)備損壞、誤動作及設(shè)備 壽命下降，有以下幾個方面：1、該建筑遭受直擊雷襲擊所引起的損壞。2、附近相關(guān)的建筑物遭雷擊，雷電過電壓通過線路的傳導(dǎo)引入3、雷電通過供電線路的感應(yīng)而引入系統(tǒng)電源導(dǎo) 致設(shè)備損壞。4、雷電通過通信線路的感應(yīng)而傳入系統(tǒng)損壞設(shè) 備。二、計算機中心的雷擊風(fēng)險評估網(wǎng)絡(luò)中心在辦公樓二樓，辦公樓高7米，占地 面積長3 0米，寬8米，東西走向。辦

5、公樓是由鋼筋混凝土構(gòu)筑，位于平坦地區(qū)。 在距辦公樓北側(cè)15米處，有一高10米的廠房， 所以辦公樓是非孤立的。該地區(qū)的雷擊大地密度為N g=1.8109次/年? （公里）2, 土壤電阻率p= 100Q m。建筑物的內(nèi)容物為普通材料，防火措施僅是某 種“小型消防設(shè)備”。建筑物內(nèi)部只有無屏蔽的電纜。入戶電源線是埋地低壓電纜，進(jìn)線長度400米。計算機通訊線路是由雙絞線和光纜共同組成。入戶的電話線為埋地電纜，進(jìn)線長度 600米。該樓有防直擊雷的LPS。為了決定是否需要雷電電磁脈沖防護以及決 定所需提供的保護措施，損害風(fēng)險安如下方法計 算：1.損害類型及損害成因：1.1可能出現(xiàn)并應(yīng)加以考慮的損害：人身傷亡

6、不涉及文化及社會價值 的物品損失由于該中心以經(jīng)具備了防直擊雷措施， 并且 沒有易然易爆物，主要遭受的是電子設(shè)備的損 失，所以在此只討論第四類損害：不涉及文化及 社會價值的物品損失。1.2這些損害的成因有：S 1由直接雷電閃擊引致的接觸電壓或跨步 電壓S 2直接雷電閃擊引致著火或爆炸S 3直接雷電閃擊下設(shè)備上的過電壓S 4間接雷電閃擊下設(shè)備上的過電壓S 5間接雷電閃擊下由過電壓引致著火或 爆炸2.雷電閃擊次數(shù)2.1直擊雷閃擊次數(shù)Nd=N g ? A eNd為建筑物遭直接雷擊的年平均次數(shù)，N g 為大地年閃擊密度，A e為建筑物有效截收面積。2.1.1 Ng=1.8109次/年？(公里)2,該值是

7、由蘇 州市2003年的閃電定位儀的監(jiān)測資料計算 而來。2.1.2 計算 A e對于孤立的建筑物，等效截收面積A e是由通 過建筑物頂部并建筑物相接觸的一條斜率為 1：3的直線，圍繞與建筑的接觸點旋轉(zhuǎn)，該直 線與地面的交點構(gòu)成的邊界線所包圍的面積。現(xiàn)該辦公樓北面15米有一高10米的廠房，3 (H+H s) =3*18=5415,則截收面積受到影響。則辦公樓北面的有效截收面積的邊界延伸到 與廠房距離為Xs的地方。Xs=d+3 ( HlH ) /2=25+3(15-7) /2=24.5mAe 30*8+7*3(8*2+30)+212 n/2+(30+7*3*2)(25-24.5)=1934.37 m

8、2 =0.00193437 km 2由公式(1)直擊雷閃擊次數(shù)Nd為：Nd=Ng*A e=1.8109*0.00193437 3.5*10-3次/每年2. 2間接雷電閃擊的次數(shù)間接雷電閃擊次數(shù)包括建筑物附近的雷電閃 擊次數(shù)以及作用于入戶設(shè)施上的雷電閃擊次數(shù)。Ni = Nn + N k鄰近雷電閃擊次數(shù)Nn=Ng*Ag=1.8109*0.037306=0.675574354 0.0676 次 / 年其 中：Ag=30*8+2*(100*30)+2*(100*8)+ n *1002-Ae=37305.63 m2 0.037306 km 2周圍大地的截收面積Ae是環(huán)繞建筑物的這 樣一塊面積，當(dāng)雷擊該面

9、積大地時能引起大地電 位的局部增加，此增加的電位可能影響建筑物或 影響入戶的設(shè)施。周圍大地的截收面積延伸至與建筑物距離為 Ds出的邊界上，Ds單位為米，數(shù)值上等于土壤 電阻率，最大數(shù)值為5 0 0米。周圍大地的截收面積Ag可用這樣的邊界線所 圍的面積與建筑物的有效截收面積之差來估算。Nm=Ng*Am=1.8109*0.821306 1.487 次 / 年 其中：Am=30*8+2*(500*30)+2*(500*8)+ n *5002-Ae 0.821306 km 2Am是建筑物周圍的這樣一塊面積，當(dāng)雷擊 該面積大地時產(chǎn)生的電磁場可能通過與電子信 息系統(tǒng)直接耦合而影響電子系統(tǒng)。該面積可延伸 至

10、距建筑物500米的最大界限范圍。用于臨近雷擊磁效應(yīng)評估的周圍大地的截收 面積Am可用這樣的邊界線所圍的面積與建筑物 的有效截收面積之差來估算。作用于一個入戶設(shè)施上的雷電閃擊次數(shù)Nk=Ng*AkA k該設(shè)施的影響面積設(shè)施的影星面積包括兩部分：Ask入戶設(shè)施的接收面積(電源線、通訊線 或信號線)Aak通過設(shè)施而與所考慮建筑相連的相鄰 建筑的有效截收面積Ak=Ask+Aak表1 :電源線設(shè)施的有效截收面積電源線設(shè)施的類型有效截收面積（注1及注2）m2低壓架空電纜2000*L高壓架空電纜（至 現(xiàn)場變電站）500*L低壓埋地線纜2*Ds*L高壓埋地電纜0.1*Ds*L注（1）: L是線路從所考慮建筑物至

11、電源網(wǎng)絡(luò)的第一個分支點或至相鄰建筑物 的長度，單位為米，最大值為1000米當(dāng)L 值不知時，應(yīng)取L=1000米。（2）： Ds單位為米，數(shù)值上等于土壤 電阻率（Qm），最大為500米。數(shù)據(jù)線類型有效截收面積（注1及注2） m2架空信號線2000*L埋地信號線2*D s*L無金屬鎧裝或無金屬芯線的光纖電纜0注(1): L是線路從所考慮建鞏物之網(wǎng) 絡(luò)的第一個分支點或至相鄰建筑物的 長度，單位為米，最大值為1000米。當(dāng)L值不知時，應(yīng)取L=1000米。(2) Ds單位為米，數(shù)值上等于土壤電 阻率(Qm)，最大為500米。表2:通訊線路 的有效截收面積埋地低壓電源電纜的影響面積 A為：Ai=2Ds (L

12、-Ds) 10-6=2*100(400-100) 10-6=0.06 km 2低壓埋地電話線的影響面積 A 2為：A 2 =2Ds ( L-Ds) 10-6=2*100(600-100) 10-6=0.1 km 2計算機網(wǎng)絡(luò)架空信號線的影響面積 A 3為：A3=2000*L*10 -6=2000*80*10-6=0.16 km 2 則入戶設(shè)施的影響面積 Ask為：Ask=Ai+A2+A3=0.32 km 2相鄰的相關(guān)的建筑物的接收面積 Aak為：Aak=90*70+15*3(70*2+90)+45 2 n/2+24.5(90+15*3*2)=33777 m2 0.03378 km 2 則作用于

13、一個入戶設(shè)施上的雷電閃擊次數(shù)Nk為：Nk=Ng*A k=Ng(Ask+Aak)=1.8109*0.35378 0.641 次 / 年則遭受間接雷閃擊次數(shù)Ni為：Ni=Nm+Nk=1.487+0.641=2.128 次 / 年3.損害概率的計算3.1損害類型4 :不涉及文化及社會價值的物品 損失對第四類損害，應(yīng)考慮S 2、S八S 4及S 5 損害成因。在考慮到所涉及的各種不同損害起因(S2及S3)后，計算直接雷擊引致的損害概率：Pfd=Pt (P1+P2+P3+P4) =KtPt(K1P1 +K2P2 +K3P3 +K4P4 )=0.9*10-310-2*0.05+10-2*0.05+1+1=

14、0.0018009=1.8009*103Pod = 1-(1-P2)(1-P3)=1-(1-0.0005)(1-1)=1 直接雷電閃擊的損害次數(shù)為：Fd=A+D=N dPfd+NdPod=3.5*10-3*1.8009 *10-3+3.5*10-3*1 3.5063*10-3式中：Pfd直接雷電閃擊下由于著火或爆炸引起的損害概率。Pod直接雷閃擊下有設(shè)備上的過電壓引起的損害概率。間接雷擊的損害次數(shù)：Fi=B+B +C+E+E +G式 中： B=NnPtP3=0.0676*0.9*10-3*1 9.64*10-4B，=NmPtP2=1.487*0.9*10 -3*10-2*0.05=6.69*1

15、0-7C=Pt(N 1 P31+N2P32 + N 3P33)=0.9*1O-3*(0.i09*i+0.i8i*i+0.29o*i)=5.22*1O -4 E=N nP3=0.0676*1=6.76*10-2E =NmP2=1.487*10-2*0.05=7.39*10-4G = N 1 P31 + N2P32 + N3P33=5.8*10-1則間接雷擊的損害次數(shù)為：Fi=9.64*10-4+6.69*10-7- +5.22*10-4+6.76*10-2+7.39*10-4+5.8*1O-1=0.649825669 0.6498 次 / 年取可接受的風(fēng)險Ra=103,S =1得出：Fa=Ra/

16、 8 =10-3Fd=3.5063*10-310-3, Fi=1.0110-3由于該建筑物已經(jīng)具有防直擊雷措施，可以 通過為建筑物內(nèi)的電子信息系統(tǒng)安裝 SPD,減小 P3及P4,來降低Fd和Fi。所涉及的各個份損害概率：p t引發(fā)著火或爆炸的危險火花放電的概率。p 1金屬裝置上的危險火花放電的概P 2建筑物內(nèi)部電器裝置上危險火花放 電的概率。P 3入戶設(shè)施上危險火花放電的概率。P 4入戶的外部導(dǎo)電部分（ECP ）上危 險火花放電的概率。相應(yīng)的P與K值參照表 3 表6，其中P J=P 4=1建筑物材料特 性或其內(nèi)容物 的特性或建筑 物材料特性及 內(nèi)容物特性Pt防護措施Kt易爆1小型消防設(shè)備0.9

17、易燃10-1建筑設(shè)施10.7普通10-3自動化裝置2）0.6非易燃10-5應(yīng)急消防隊0.51）防火墻、防火門、防火地板、安全疏散 路線。2）火警探測系統(tǒng)。表3:與引起著火、爆炸的直接雷電閃擊相關(guān)的 損害概率Pt值及與防雷措施相關(guān)的 Kt值表4:損害概率值 Pl =P2建筑物類型Pl =P2磚、石或木（即非導(dǎo)電材料）且無LPS1間隔為10米至20米的鋼框 架或鋼筋混凝土立柱或保護級別為川-W級的LPS0.1 至 0.2間隔為3米至6米的鋼框架 或鋼筋混凝土立柱或保護級 別為I - H級的LPS0.05 至 0.08無窗或占總墻體面積小于20%的小型窗戶的金屬里面 或鋼筋混凝土墻0.005至 0.

18、01防護措施K1及K2全部為無屏蔽電纜,無特殊 的走項措施，未試圖避免構(gòu) 成環(huán)路1采用屏蔽電纜或避免構(gòu)成環(huán)路10-1 至 10-2既采用屏蔽電纜又避免構(gòu)成環(huán)路10-2 至 10-3無金屬的光纜0注:1、考慮到屏蔽的有效性或避免構(gòu)成回 路的有效性，因此，給出范圍的數(shù)值。2、若采用不同的電纜，為了簡化，只 取Ki的最大值。3、若在同一內(nèi)部裝置上采用了不同的 防護措施，總的縮減系數(shù)是相關(guān)縮 減系數(shù)的乘積。表5:與為了減小 P= P2f概率而采用的防護措施相關(guān)的Ki、K2 (Kl = K2 )值表6：與用以減小概率P3及P4的防護措施相關(guān)的K3及K4數(shù)值防護措防護措施K3施K4入口處 無預(yù)防 措施1設(shè)

19、施入 口處安 裝SPD10-3隔離變 壓器10-1設(shè)施入 口處安 裝SPD10-1 10-3 取決 于SPD類型及 其安裝細(xì)節(jié)與建筑 物的接 地系統(tǒng) 等電位 連接0屏蔽層 雙端接 地10-1 10-3 取決 于屏蔽層質(zhì)量、 電纜數(shù)及長度無金屬 的光纜0注：1、如果在同一個入戶設(shè)施上提供了 不同的防護措施，總的縮減系數(shù) 是各相關(guān)縮減系數(shù)之乘積。2、假定外來導(dǎo)電部件被等電位連接 至建筑物的接地系統(tǒng)。三、防雷工程改造措施該計算機中心內(nèi)主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和程控交 換設(shè)備，下面將分開討論計算機中心的地網(wǎng)改 造、電源系統(tǒng)改造、計算機網(wǎng)絡(luò)和程控交換系統(tǒng) 的改造措施。接地系統(tǒng)的改造由于雷電流最終是要通過大地釋放掉

20、， 為此 要求防雷設(shè)施都要有良好的接地。計算機機房電 腦室內(nèi)無防靜電接地及接地電阻偏大， 本次工程 在電腦室內(nèi)敷設(shè)等電位均壓環(huán)，采用材料為40X4銅排，將室內(nèi)設(shè)備接地、靜電接地接至新設(shè) 銅排上，并新設(shè)一組接地網(wǎng)與原有地網(wǎng)進(jìn)行等電 位連接。計算機中心的電源系統(tǒng)防過電壓措施在配電房電力變壓器的低壓側(cè)電源輸出端， 安裝德國菲尼克斯的產(chǎn)品作為第一級防雷保護， 選用德國 PHOENIX FLT35/3+1CTRL-0.9/I 型 電源避雷器組合，該產(chǎn)品具有響應(yīng)快、通流量大、 殘壓低、節(jié)省成本、提高安全系數(shù)等優(yōu)點。為了更好的抑制感應(yīng)過電壓和降低后級殘 壓，分走剩余的雷電流，在三相電力線路引入計 算機機房分

21、配電柜前端選用有良好限壓特性的PHOENIX 產(chǎn)品 VAL-MS 320 單元（4 片），提 供第二級的保護，共有4套。因考慮電網(wǎng)波動問 題，這里限壓SPD最高持續(xù)工作電壓選擇320V， 以達(dá)到提高保護設(shè)備的安全度。為了更好的抑制殘壓，在電源線路安裝第三 級過電壓保護器：在計算機機房二樓電腦室 UPS 前端安裝單相過電壓保護器，產(chǎn)品型號為 PT2-PE/S-230AC。計算機網(wǎng)絡(luò)的防過電壓措施具體分析雷擊造成計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備損 壞的主要途經(jīng)有以下幾個方面：1）、雷電通過通信線路（如DDN、幀中繼、X.25 等專線）的感應(yīng)而傳入系統(tǒng)損壞設(shè)備2）、雷擊建筑物或鄰近地區(qū)雷電放電， 從而導(dǎo)致 建筑物

22、內(nèi)部計算機通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)路中由于空間電 磁感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓造成損壞。3）、雷電通過供電線路的感應(yīng)而引入系統(tǒng)電源導(dǎo) 致設(shè)備損壞。4）、接地技術(shù)處理不當(dāng)，引起地電位的反擊。5）、靜電感應(yīng)，產(chǎn)生瞬變電荷的反擊。根據(jù)該電腦室的具體情況，在 HUB前端加 裝專線引入室內(nèi)設(shè)備前端安裝相應(yīng)型號的過電 壓保護器，產(chǎn)品型號為：RJ45-24E共3臺，ISDN 專線共4條，產(chǎn)品型號為 RJ45-ISDN/4S，共4 臺，在 ADSL MODEM 前端加裝一臺 RJ45-ADSL/4S信號浪涌吸收裝置。確保交換機、 HUB、服務(wù)器及其它網(wǎng)絡(luò)外圍設(shè)備的安全。程控交換設(shè)備的防過電壓措施 室外電話線路在遭受直接雷擊或感應(yīng)雷

23、擊 時，產(chǎn)生的過電壓、過電流通過電話線路入侵室 內(nèi)設(shè)備，從而損壞室內(nèi)設(shè)備。電腦室內(nèi)配線架無 保安單元，本次工程在程控電話線的外線引入端 加裝信號過電壓保護器，產(chǎn)品型號為： LSA10G-230。四、經(jīng)過防雷改造后的風(fēng)險評估通過以上的防雷工程改造措施，減小了感應(yīng)過 電壓與傳導(dǎo)過電壓的損害概率。電源系統(tǒng)的三級 過電壓保護降低了過電壓從電力線侵入的概率。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與程控交換設(shè)備的信號線加裝的SP D降低了過電壓從信號線侵入的風(fēng)險。 而計算機 中心的接地系統(tǒng)的改造使設(shè)備更加安全，降低了 該建筑在直擊雷接閃時接地點的電位，防止地電位的反擊，設(shè)備間的等電位防止了設(shè)備間的反 擊，是雷電流更好的通過大地釋放。

24、該改造方案從雷電入侵的各條途徑進(jìn)行防范， 層層設(shè)防，把雷電入侵的概率降到最低。但防雷 畢竟不是萬無一失的，我們只能盡量的降低其危 險，下面對改造后的計算機中心進(jìn)行風(fēng)險評估， 看他達(dá)到了一個什么樣的安全度。經(jīng)過防感應(yīng)雷設(shè)計與施工后的風(fēng)險評估1) 直接雷電閃擊的損害次數(shù)Pfd=Pt(P1+P2+P3+P4) =KtPt(K1P1 +K2P2 +K3P3 +K4P4)=0.9*10 -310-2*0.05+10-2*0.05+10-3+1 0-3=2.3*10-6Pd=1-(1-P2)(1-P3)=1-(1-0.0005)(1-10-3) = 1.5*10-3直接雷電閃擊的損害次數(shù)為：Fd=A+D=

25、N dPfd+NdPd=3.5*10-3*2.3*10-6+3.5*10-3*1.5*10 -3=5.25805*10-6 5.258*10-62) 間接雷擊的損害次數(shù)Fi=B+B +C+E+E +G式 中：B=NnPtP3=0.0676*0.9*10-3*10-3 9.64*10-7=NmPtP2=1.487*0.9*10 -3*10-2*0.05=6.69*10-7C=Pt(N i P31+N 2P32+N 3P33)=0.9*10 -3*(0.109*10-3+ 0.181*10-3+0.290*10-3)=5.22*10-7E=N nP3=0.0676*10-3=6.76*10-5E

26、=NmP2=1.487*10-2*0.05=7.39*10-4G = N 1 P31 + N2P32 + N3P33=5.8*10-4 則間接雷擊的損害次數(shù)為：Fi=9.64*10-7+6.69*10-7-+5.22*10-7+6.76*10-5+7.39*10-4+5.8*1O-4= 1.388755*10-3 1.39*10-3 次 /年對比一下:未作防護時防雷改造后直接雷擊的損害害次數(shù)3.5063*10-35.258*10-6間接雷擊的損害害次數(shù)0.64981.39*10-3可以看出防雷工程的改造效果是很顯著的， P3、P 4對風(fēng)險值的影響是信息系統(tǒng)雷擊風(fēng)險評估 中的主要因素，這兩個概率

27、比其他概率值要高數(shù) 個數(shù)量級，加裝SPD對概率P 1、P 2沒有影響,但卻在很大的程度上減小了 P 3、P 4。可以看 出，建筑物內(nèi)的電子信息系統(tǒng)的雷擊損害主要來 自于入戶設(shè)施的過電壓引入，所以最主要的措施 就是對入戶設(shè)施安裝SPD或進(jìn)行接地。蘇州訊達(dá)電梯是去年八月二十八日遭受的雷 擊,這天蘇州地區(qū)共發(fā)生419次閃擊，最大雷電流 16KA。隨后作了防感應(yīng)雷改造。從2003年8月 28日到2003年12月31日止蘇州地區(qū)發(fā)生了 4487次雷電閃擊最大雷電流 32.7KA。時段2003-8-28 資料2003年8月28日-2003年12月31日雷電流（安培）全市全市正閃負(fù)閃小計占合計%正閃負(fù)閃小計

28、占合計%600-99938296715.99817305112225.011000-19991074615336.5278718597221.662000-299956227818.626428572716.203000-39993984711.224924653811.994000-4999261276.44319123317.385000-5999121133.102441626C5.796000-699991102.39153101633.637000-79996061.43883912.038000-89998192.15643671.499000-99991010.24571581.

29、29100008081.9115261583.52合計310109419100.0038156724487100.00由于沒有2004年的閃電定位儀資料，現(xiàn)無法 統(tǒng)計2004年1月1日至今的具體雷電資料。至 今為止蘇州訊達(dá)電梯有限公司在防雷改造后還 未出現(xiàn)過雷擊事故。五、評估中的幾個問題和發(fā)展的方向在風(fēng)險計算重的幾個問題：1）、關(guān)于年平均雷擊大地密度的取值問題GB50057-94中，年平均雷擊大地密度 Ng是采 用公式 Ng=0.024Td1. 3來計算。在 IEC61024-1-1 中采用Ng=0.04Td1. 25來計算?？梢钥闯?，兩者有 著很大的區(qū)別，使用那個更為準(zhǔn)確呢？我認(rèn)為使 用雷暴

30、日來計算年平均雷擊大地密度是不合理 的，可從以下幾個方面分析：1、這兩個公式其數(shù)學(xué)模型的建立主要是依 賴于經(jīng)驗。其數(shù)學(xué)模型沒有可靠的推導(dǎo)和明確的 物理意義，只是根據(jù)經(jīng)驗寫出來的。取得數(shù)據(jù)的 地區(qū)不同，統(tǒng)計出來的經(jīng)驗公式的參數(shù)也不同， 以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的完整性和時間長度都將影響其 準(zhǔn)確程度。GB和IEC的兩個公式有很大的差別， 體現(xiàn)了這種經(jīng)驗公式是不準(zhǔn)確的。2、GB和IEC的兩個公式對于各不同地區(qū) 都不具備推廣性。不同的地區(qū)有不同的氣候特點、地理位置、地形以及環(huán)境。這些因素決定了 即使兩個地區(qū)有相同的雷暴日數(shù)，雷擊密度也會 有差異，而且差異會很大。所以不適用于廣大的 不同地區(qū)。3、最根本的問題是雷暴

31、日與雷擊大地密度這兩個量沒有必然聯(lián)系。一個雷暴日可以有很多 次雷擊，也可以有一兩次的雷擊，可以有大強度 的雷擊，也可以有低強度的雷擊。多雷暴日地區(qū) 可以在一個雷暴日中只有少數(shù)幾次雷擊，少雷暴日地區(qū)也可以在一個雷暴日中有次數(shù)較多的雷擊。雷暴日與雷擊密度沒有必然聯(lián)系。4、雷暴日的定義存在很多解釋。在氣象界， 習(xí)慣于把跟雷電活動相伴的天氣稱作雷暴。全國 自然科學(xué)名詞審定委員會新近（1996）公布的大 氣科學(xué)名詞中作了如下定義：雷暴（thunderstorm ）是指由于強積雨云引起的伴 有雷電活動和陣性降水的局地風(fēng)暴： 在地面觀測 中僅指伴有雷鳴和閃電的天氣現(xiàn)象。按照世界 氣象組織給出的定義，在本站聽

32、到雷聲的觀測日 叫做雷暴日。閃電定位儀問世以來，特別是組建 起閃電探測網(wǎng)的國家和地區(qū)，往往利用閃電探測 網(wǎng)取得的閃電資料，作為判斷有無雷暴及其伴隨 天氣現(xiàn)象的重要資料之一。HSSW96與HSSW97 對雷暴日的定義：（1）無雷暴日：在12402340 UTC期間，ANETZ各站無近距離閃電報告；（2） 雷暴日：在12402340 UTC期間，至少有一 個ANETZ站有近距離閃電報告。美國和許多歐 洲國家安裝了閃電探測儀，任何閃電的出現(xiàn)都被 認(rèn)為是一次雷暴出現(xiàn)。Reap（ 1986）定義：在6 個小時內(nèi)，在邊長為47km的網(wǎng)格中，出現(xiàn)兩個 或更多云地閃電，才作為出現(xiàn)一次雷暴。使用雷暴日來計算雷擊

33、密度是不合理的。 在 有雷電監(jiān)測設(shè)備的地區(qū)，不應(yīng)使用雷暴日來計算 雷擊密度，應(yīng)使用雷電監(jiān)測資料來計算雷擊密 度，Ng=年雷擊次數(shù)/該地區(qū)面積。2）、關(guān)于Nk計算中，入戶線纜的影響面積包括： 入戶設(shè)施的截收面積（電源線、通訊現(xiàn)或信號 線）;通過設(shè)施而與所考慮建筑物相連的相鄰 建筑的有效截收面積兩部分。在實際計算中應(yīng)注 意不要忽視第項。通過前面的計算可以看出， 對于現(xiàn)今的大多數(shù)建筑物都具有防直擊雷的 LPS，入戶設(shè)施引入過電壓損害電子設(shè)備是電子 設(shè)備遭感應(yīng)雷襲擊的主要途徑。入戶線纜的影響 面積與進(jìn)線方式、進(jìn)線長度及土壤電阻率 Ds密 切相關(guān)。進(jìn)線長度越長，Ds值約大，影響面積就 越大。因此建議在建

34、筑設(shè)計、施工時線纜最好采 用屏蔽線，入戶時最好采用穿管埋地的方式， 布 線時避免回路，充分考慮雷擊電磁脈沖的防護。3）、關(guān)于建筑物周圍大地的年平均雷擊次數(shù)Nn、Nm以及建筑物周圍大地的截收面積 Ag、Am。 Ag是當(dāng)雷擊該大地時，引起大地電位的局部抬 高，此抬高的電位可能影響入戶實施或建筑物， Nn = NgAg。當(dāng)考慮了與雷電流的直接耦合，這就 需考慮更遠(yuǎn)的截收面積 Am， Nm = NgAm。在本次 評估中，主要考慮的是計算機中心的大量電子設(shè) 備，所以使用了 Nm和Am。4）、關(guān)于建筑物的截收面積 Ae的計算。在IEC 中使用保護角方法，即建筑物四周的截收面積按 其每側(cè)高度的三倍外擴計算（

35、即每側(cè)的截收面積 寬度為3h）。而在國標(biāo)中采用的是滾球法，滾求 半徑的選取是個問題，并且其計算比較復(fù)雜。在 計算Ae是應(yīng)該充分考慮到周圍建筑物對其的影 響。在實際中，城市內(nèi)建筑物的密度比較大，所 以這個問題是不可忽視的。5）、關(guān)于IEC61662中計算所需要LPS的防護效 率E。在標(biāo)準(zhǔn)中將Fd、Fi分開考慮，只提到了直 擊雷的防護效率E，因為不同等級的防雷建筑使 用不同的滾球半徑，在這里這個效率E是有實際 價值的。對于Fi則沒有計算E，我認(rèn)為這是有理 由的，并且是恰當(dāng)?shù)?。在現(xiàn)今，很多建筑物都有防直擊雷措施，絕 大多數(shù)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行的是防感應(yīng)雷的改造。 在電子信息系統(tǒng)雷擊風(fēng)險評估中，計算所需要

36、的 防護效率E是沒有實際價值的。在一些關(guān)于電子 信息系統(tǒng)雷擊風(fēng)險評估的文章中，提出先計算所 需的防護效率E，再劃分電子信息系統(tǒng)對雷電電 磁脈沖的防護等級，根據(jù)不同的等級選擇相對應(yīng) 的防護措施。這些相應(yīng)的防護措施對于電子系統(tǒng) 能達(dá)到什么樣的防護效率，是需要去進(jìn)行計算， 而且不同的電子系統(tǒng)及其所在的建筑物有其獨 特性，不同的評估體采用同樣的防護措施所取得 的防護效果是不同的。并且在實際的工程中，限 于客觀條件與因素，很多措施是不可行的，這就 需要靈活的采取防護措施。雷擊風(fēng)險評估應(yīng)本著實事求是的精神和科 學(xué)的態(tài)度。不應(yīng)該先確定E,再去選擇防護措施。 而應(yīng)該經(jīng)過雷擊風(fēng)險評估后，針對起決定因素的 損害因

37、子，并根據(jù)客觀的實際情況提出可行的防護措施，然后再去計算經(jīng)過該防護措施改造后的 風(fēng)險，分析其改造的效果。今后風(fēng)險評估的發(fā)展方向：1）、可接受的風(fēng)險值在涉及到第四類損害時，應(yīng)該充分發(fā)揮用戶的評估主體作用， 可以相對較 靈活的選擇風(fēng)險偏好度。2）、調(diào)整評估體系，使評估體系清晰化、實用 化和精確化。一種發(fā)展途徑是以雷災(zāi)損害為中 心，將人身傷亡與經(jīng)濟損失分開，其中經(jīng)濟損失 分為直接損害和間接損害。3）、評估參數(shù)的確定從經(jīng)驗取值向數(shù)值公式轉(zhuǎn) 變。以確定的建筑物屬性參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、土壤 參數(shù)、雷電參數(shù)和周圍環(huán)境參數(shù)等數(shù)值為基礎(chǔ)， 發(fā)展出一系列的評估參數(shù)的確定公式。雷擊風(fēng)險評估對明確雷電防護的必要性，指 導(dǎo)防雷工程的設(shè)計是相當(dāng)重要的，并且有必要對 已經(jīng)完成的防雷工程進(jìn)行效果評估。雷電災(zāi)害評 估是十分有意義而且