雷電災害風險評估參數的幾點探討

陳義根

摘 要：開展雷電災害風險評估，是防止和減少雷擊災害損失的重要手段，也是進行科學合理雷電防護的必要前提。目前，我國開展雷電災害風險評估計算參數的取值都是取典型平均值，無法針對某個區域、某個建筑，給出精確的參數值，嚴重影響了計算結果的精準性。因此，本文依據《GB/T 21714.2-2008/ IEC 62305-2：2006，雷電防護第2部分：風險管理》，對建筑物的位置因子Cd、環境因子Ce、縮減因子rp、土壤電阻率的取值進行了研究和分析，得出了雷擊風險參數的計算方法。實踐證明，該方法能夠更準確、真實地反映出被評估建筑物的真實情況，大大提高風險評估的準確性。

關鍵詞：雷電風險；評估參數；判定；選取

引言

雷電災害是一種頻發性的自然災害，其危害隨著城鎮化建設、社會信息化和電子化的快速發展變得更加易發、明顯和廣泛，造成社會影響、經濟損失及人員傷亡越來越嚴重。開展雷電災害風險評估，是防止和減少雷擊災害損失的重要手段，也是進行科學合理雷電防護的必要前提。雷電災害風險評估是指以實現系統防雷為目的，運用科學的原理和方法，對系統可能遭受雷擊的概率及雷擊后產生后果的嚴重程度進行分析計算，有利于在防雷工程設計、施工、運行管理中向建設單位提供既科學合理又經濟安全的防雷方案。目前，我國開展雷電災害風險評估工作依據的標準為《GB/T 21714.2-2008/IEC62305-2：2006，雷電防護第2部分：風險管理》，其評估結果的準確性取決于各計算參數的精確取值。而在規范中，很多參數的取值都是典型平均值，無法針對某個區域、某個建筑，給出精確的參數值，這就嚴重影響了計算結果的精準性。因此，本文依《GB/T21714.2-2008/ IEC 62305-2：2006，雷電防護第2部分：風險管理》，對個別參數進行研究和分析，探究雷擊風險參數的計算方法，以便更準確、真實地反映出被評估建筑物的真實情況，以提高風險評估的準確性。

1 建筑物的位置因子Cd取值探討

在雷電災害風險評估規范中，考慮到建筑物的暴露程度，以及周圍物體對雷擊危險事件次數的影響，引入建筑物的位置因子Cd，是所有風險分量RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW、RZ的重要組成部分，因子的取值取決于建筑物的周圍環境（見表一）。

表1 規定了建筑物所處的4種環境下位置因子的取值，包含了大部分的位置環境，但其規定是定性的，特別是“周圍有更高的建筑物或樹木”及“周圍有相同高度或更低的建筑物或樹木”這2條規定，沒有定量的標準，致使實際評估中誤差較大。例如周邊物體的具體高度、相對位置、環繞程度等，都沒有詳細的規定。事實上，這些因素都是影響位置因子取值。因此，有必要對其進行深入分析，以滿足更加精細的雷電災害風險評估工作的需要。

《GB/T 21714.2-2008/ IEC 62305-2：2006，雷電防護第2部分：風險管理》中建筑物位置因子Cd取值都是典型平均值，是理想模型取值，但實際上我們所接觸的建筑物不都是理想模型，比如一棟建筑物它的南面有高大建筑物，北邊有同等高度建筑物，東面有低矮建筑物，西面空曠無其他建筑物，這種情況比較復雜，不能簡單的按照表一選取建筑物位置因子Cd。所以，這個時候我們要分解四面：南面Cd取值為0.25，北面Cd取值為：0.5，東面Cd取值為0.5：西面Cd取值為1，求其平均值為：0.5625。此種算法求得的平均值作為此建筑物的建筑物位置因子Cd比典型平均值要更準確，更接近建筑物實際情況，而且此算法簡單。

2 環境因子Ce取值探討

在雷電災害風險評估規范中，環境因子Ce直接影響雷擊服務設施的年平均危險事件的次數，是評價雷擊相連服務設施附近引起的風險分量RZ的重要組成部分，因子的取值取決于線路的周邊環境（見表2）

IEC62305—2是由國際電工委員會編寫，此標準也是由歐美人士根據歐美各國的實際情況編寫而成的，歐美國家的建筑物高度與我國的實際情況有一定的出入。以邯鄲為例，市區有高層建筑物的應該是高于6層的建筑物，高度要大于25m（包括室內外高差及屋面突出高度）；市區的建筑物多在4到6層，高度在15m至25m之間。郊區建筑物多在1到3層，高度小于15m。與城鎮較遠散落的村莊為農村環境。在雷電災害風險評估的過程中確定環境因子的時候要結合本地區實際情況考慮評估對象周邊建筑物高度，還應該考慮建筑物的密度的大小，從而確定環境因子值。

3 縮減因子rp探討

在雷電災害風險評估規范中，火災危險縮減因子 rp作為減少物理損害導致損失的參數，是評價因雷擊建筑物導致火災或爆炸引起物理損壞的風險分量RB和因雷電流沿入戶設施侵入建筑物導致火災或爆炸引起物理損壞的風險分量RV的重要組成部分。因子的取值取決于建筑物所采取的消防措施（見表3）。

表三中的第二項的規定中采用一種或多種消防措施的情況下rp一概取值為0.5過于籠統，事實上建筑物同時采取多種消防措施的情況下雷擊引起火災的風險明顯減小，其rp取值應該隨之降低，但最小不能小于0.2。英國建筑研究所火災研究室做過實驗，在一個通風良好、有家具陳設的房間內，若起火點被設計為沙發前籃子中紙的點燃火焰。10.75min時，火災進入轟燃階段，房間內的所有燃料都起火，大量的煙羽廢氣通過排氣口排出房間，并在房間外部燃燒。由此可知，一般建筑物在幾分鐘到十幾分鐘之內將會進入轟燃狀態。一旦轟燃發生，房間內所有暴露的燃料都會卷入燃燒，整個房間內的溫度達到最高，數秒鐘內幾乎沒有人員幸免于難的可能。因此，消防員在 10min 趕到時，火場要么已經進入轟燃狀態，要么即將進入轟燃狀態，基本上對受災人員的拯救和滅火無濟于事了。所以對于表三中的第三項規定自動報警裝置（僅當具有過電壓和其他損害的防護并且消防員能夠在10分鐘之內趕到時）在實際情況下是達不到很好的消防效果，所以，自動報警裝置這一消防措施將不影響rp的取值，只有建筑物配置固定自動滅火裝置的消防措施的情況下，rp才取0.2。

4 土壤電阻率探討

土壤電阻率不是一個恒定值，影響土壤電阻率的因素有很多，其中土壤含水量和土壤性質都是主要影響因素。土壤電阻率應在干燥季節或天氣晴朗多日后進行，因此土壤電阻率應是所測的土壤電阻率數據中最大的值，為此應按下列公式進行季節修正：

ρ=Ψρ0（Ω·m）

式中：ρ0—所測土壤電阻率

Ψ—季節修正系數見表4。

5 結論

本文討論了《GB/T 21714.2-2008/ IEC 62305-2：2006，雷電防護第2部分：風險管理》中建筑物的位置因子Cd、環境因子Ce、縮減因子rp、土壤電阻率的取值過程中在判定、選取的過程中存在不足，結合本文討論的結果，在實際的雷電災害風險評估的過程中要結合建筑物的實際情況遵循以下幾點：

（1）建筑物的位置因子Cd不能簡單的選取典型平均值，應該分解四面，分別求得四面的建筑物的位置因子Cd相加求其平均值，作為建筑物的位置因子Cd取值更為準確。

（2）雷電災害風險評估的過程中要確定環境因子Ce的時候要結合本地區實際情況考慮評估對象周邊建筑物高度，還應該考慮到建筑物的密度的大小，從而確定環境因子值。

（3）規范中縮減因子rp取值第二項規定rp值應該是隨消防措施的增加而相應減小，其最小值不應該小于0.2。第三項規定中自動報警裝置（僅當具有過電壓和其他損害的防護并且消防員能夠在10分鐘之內趕到時）這一消防措施不影響rp的取值。

（4）土壤電阻率不是一個恒定值，根據土壤的性質及土壤的含水量而適當校正。

參考文獻

[1] 國家標準.GB/T 21714.2-2008 /IEC 62305-2：2006，IDT.雷電防護 第2 部分：風險管理[S].北京：中國標準出版社.2008.

[2] 吳孟恒等編著.雷電災害風險評估技術[M].北京：氣象出版社.2009.11.

[3] 楊仲江編著.雷電災害風險評估與管理基礎[M].北京：氣象出版社.2009.11.

[4] 馬金福、汝洪博、馮志偉 雷擊風險評估中的位置因子Cd的探討《南京信息工程大學學報：自然科學版》2012年 第五期.

[5] 朱奎榮 雷擊風險評估中火災危險縮減因子rP 的探討 <> 2012.