雷电灾害风险评估PPT演示文稿

1、第四章 雷电灾害风险评估方法,雷电损害风险评估是新建建筑物的防雷设计，特别是防护水平选择过程中最重要的一环。雷电损害风险定义为雷电导致建筑物或其服务设施的可能年均损失。按操作程序，它应在新建建筑物的设计之前进行，或在防雷整改工程实施之前完成，其目的是使防雷设计建立在科学的基础上，避免盲目性，保证防雷工程安全可靠、技术先进、经济合理。 雷电灾害风险评估需要评估原则的指导，并遵循一定的评估流程，结合评估概念模型，使用合适的评估方法,一）雷电灾害风险评估的基本原则,在雷电灾害风险评估时，明确评估原则是十分必要的。在此提供以下5个评估原则供参考： 1、 认清评估对象，选择符合其适用范围的评估标准。这要

2、求在做风险评估时应该根据评估对象而有针对性的处理问题,2、 评估方法和评估标准要及时更新。由于各种技术和产品的更新与发展更加日新月异，滞后的评估方法和标准是不能满足社会需求的。特别是LEMP危害逐渐占据主导地位时，通信、电子和网络等行业的发展给雷电灾害风险评估提出了很多需要解决的问题。 3、 抓住风险评估的两个关键因素，即评估结构（评估体系）和评估指标（评估参数,4、 雷电灾害风险评估要以风险（损失）为中心，而不是以风险的来源为中心。这是因为雷电灾害的来源与损失相比而言是很难准确确定的。同时要尽量避免重复性计算或遗漏性计算。 5、 风险是对于不同的评估主体（评估者）是具有不确定性的，风险评估应

3、该考虑评估主体的风险偏好,二)、评估的工作流程和概念模型,评估工作应该按照一定的工作流程来执行。 第一，确定评估对象； 第二，明确评估范围； 第三，选择评估标准，包括评估体系、评估指标及其基准值； 第四，确定评价方法包括评估公式； 第五，收集信息，进行评估； 第六，提供评估结论包括评估等级，并提出适当的对策与相应 的措施,风险评估的概念模型,三) 雷电灾害风险评估的常用方法,常用的雷电灾害风险评估方法包括IEC61662评估方法 ITU-T k.39评估方法 QX3-2000评估方法 (GB50343-2004)建筑物电子信息系统防雷技术规范中的评估方法,GB50343-2004)建筑物电子信

4、息系统防雷技术规范中的评估方法,4.1一般规定 4.1.1建筑物电子信息系统的雷电防护等级应按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D四级。 4.1.2雷电防护等级应按下列方法之一划分： 1按建筑物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级 2 按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级。 4.1.3对于特殊重要的建筑物，宜采用4.1.2条规定的两种方法法进行雷电防护分级，并按其中较高防护等级确定,4.2按雷击风险评估确定雷电防护等级,4.2.1按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（次/年）值，NN1N2 4.2.2建筑物电子信息系统系统设备

5、，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：NC5.8101.5/C（次/年）。 4.2.3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： 1当NNC时，可不安装雷电防护装置； 2 当NNC时，应安装雷电防护装置,4.2.4按防护装置拦截效率E的计算公式E1NC/N确定其雷电防护等级： 1当E0.98时定为A级 2当0.90E0.98时定为B级 3当0.80E0.90时定为C级 4当E0.80时定为D级,1) 建筑物及入户设施年预计雷击次数（N）可按下式确定,N=KNg（Ae+Ae）=K（0.024Td1.3）（Ae+Ae） （式1） N2NgA

6、e（0.024Td1.3）（Ae1Ae2） K校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值： 位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面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。 Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/(km2a) Td年平均雷暴日。根据当地气象台、站资料确定（d/a） Ae建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2） Ae建筑物入户设施（电源线、信号线）的截收面积（km2） Ae（Ae1Ae2,2）等效面积Ae,其计算方法应符合下列规定： 1、当建筑物的高H100

7、m时，其每边的扩大宽度（D）和等效面积（Ae）应按下列公式计算确定： （m） （式2） （式3） 式中： L、W、H 分别为建筑物的长、宽、高（m,建筑物截收相同雷击的等效面积Ae的计算:见图1,2、当建筑物的高H100m时，其每边的扩大宽高应按等于建筑物的高H计算；建筑物的等效面积应按下列确定： （式4） 3、当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。建筑物扩大后的面积如图1中周边虚线所包围的面积,4、入户设施的截收面积Ae：见表-1。 表-1 入户设施的截收面积,1）L是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支

8、点或相邻建筑物的长度，单位为米，最大值为1000米，当L未知时，应采用L=1000米。 （2）ds的单位为米，其数值等于土壤电阻率，最大值取500,3） 因直击雷和雷电电磁脉冲引起电子信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数NC的计算可按下式确定: NC=5.8101.5/C (式5)式中： C各类因子 1、C=C1+C2+C3+C4+C5+C 2、C1为信息系统所在建筑物材料结构因子。当建筑物屋顶和主体结构均为金属材料时，C1取0.5，当建筑物屋顶和主体结构均为钢筋混凝土材料时，C1取1.0，当建筑物为砖混结构时，C1取1.5，当建筑物为砖木结构时C1取2.0，当建筑物为木结构时，C1取

9、2.5。 3、C2为信息系统重要程度因子 等电位连接和接地以及屏蔽措施较完善的设备C2取0.5，使用架空线缆的设备C2取1.0，集成化程度较高的低电压微电流的设备C2取3.0,4、C3为电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子。 一般，C3取0.5； 较弱，C3取1.0； 相当弱，C3取3.0。 注： 一般指设备为GB/T16935.1-1997中所指的I类安装位置设备，且采取了较完善的等电位连接、接地、线缆屏蔽措施；较弱指设备为GB/T16935.1-1997中所指的I类安装位置的设备，但使用架空线缆，因而风险大；相当弱指设备集成化程度很高，通过低电压、微电流进行逻辑运算的计算机或通

10、信设备,5、C4为电子信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子 设备在LPZ2或更高层雷电防护区内时，C4取0.5； 设备在LPZ1区内时，C4取1.0； 设备在LPZ0B区内时，C4取1.52.0。 6、C5为电子信息系统发生雷击事故的后果因子 信息系统业务中断不会产生不良后果时，C5取0.5； 信息系统业务原则上不允许中断，但在中断后无严重后果时，C5取1.0； 信息系统业务不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5取1.52.0。 7、C6表示区域雷暴等级因子。 少雷区C6取0.8；多雷区C6取1；高雷区C6取1.2；强雷区C6取1.4。 1少雷区：年平均雷暴日在20天及以下的地区； 2

11、多雷区：年平均雷暴日20大于天，不超过40天的地区； 3高雷区：年平均雷暴日大于40天，不超过60天的地区； 4强雷区：年平均雷暴日超过60天以上的地区,3）建筑物电子信息系统对LEMP防护等级选择,A、为了从多方面的因素综合分析确定建筑物电子信息系统的雷电磁脉冲防护等级，应考虑下列几个因素： a. 应根据信息系统设备对LEMP的敏感度和抗干扰强度的要求。 b. 按建筑物防雷（外部）分类条件分析。 c. 根据建筑物用户负荷分级条件分析。 d. 根据建筑物的功能性质、建筑高度， e. 当地气象条件来分析。 f. 用户对信息系统设备 g. 安全度的要求（二次设计确定）。 h. 对信息系统风险评估计

12、算结果分析。 B、根据以上条件，综合分析各种因素，从定性及定量两个方面来选择信息系统雷电防护级别，以采取相适配的技术措施；作到安全可靠，技术先进，经济适用，维护方便,例：天威集团计算机 网络雷灾分析及风险评估,一、集团局域网简介 天威集团有限公司（前身为保定变压器厂）始建于1958年，经过技术改造，已经成为新型的高新技术企业，公司以电力变压器为主导产品，是目前国内最大的综合型变压器制造企业，也是核电工业变压器产品唯一供应商，与德国西门子公司合作为三峡电站提供主变压器。 公司的系统集成以科技楼信息中心放置主交换机和部分工作组交换机，整个大楼为快速以太网，采用星形网络结构，以3COM交换机和COM

13、PAQ、IBM服务器为主组成网络，桌面带宽为100M，布线符合EIA/TIA568A结构化布线标准。外部配套设施包括5处联网节点，采用散射状主干连线，使用多模光缆与各节点主交换机相连，架空线路，各楼与科技楼的距离不超过1000米。各节点交换机使用双绞线与各车间工作终端连接。信息中心有一条光缆与电信局相连，2条双绞线与主交换机相连。 该地区土壤电阻率=70m；该地区年平均雷电日数Td=31.3次/年；建筑物内存放的物品为普通材料，建筑物及物品总价值1000万元；建筑物内有小型消防设备；建筑物有4条电源线，30条电话线，4条双绞线，1条光缆，全部埋地敷设，无屏蔽,二、天威集团局域网雷灾分析,1.受

14、灾情况 2002年8月4日，当地发生强雷暴天气，雷电击中科技楼楼顶一座废弃的铁塔，产生火球，瞬时造成周围大范围的网络设备破坏，损坏情况如下： 集线器10台、服务器2台、调制解调器4台、计算机10台、显示器10台、网卡20块、网络交换机20台（3COM交换机）、UPS：2台、考勤设备：2套（含主机、考勤机、读卡机、通讯Modem）。损坏的设备分布在科技楼、行政楼（各层）、仓库、结构车间、铁芯车间、绝缘车间、500厂房、总装车间、门卫、试验站等地,2.雷灾有以下特点,1雷灾是由雷电电磁脉冲在线路上的耦合造成的，也就是通常说的感应雷击； 2损坏的设备大部分是网络交换设备，安装在LPZ0到LPZ1的交

15、界处； 3厂区主干网采用了光缆，与光缆连接的各节点的设备接口没有损坏，而与双绞线相连的设备接口大部分都遭到破坏； 4行政楼、科技楼和各车间的电源线路采用了埋地方式，对抗击雷电电磁脉冲起到了作用，从电源线进入的雷电流影响不大，只有少量的主机和UPS受到破坏。但是考勤系统相关设备全部损坏，除了通过网络线路破坏的接口设备外，该系统的供电线路是架空线，计算机、读卡机等设备的损坏是电源线上感应雷击造成的,通过对此次雷灾的情况分析，得到以下认识,1火球的电磁脉冲极强，如果雷电击中物体后产生火球，周围的电器设备一般会受到严重破坏，这一点已经被几次雷电灾害所证实。遭到雷击的计算机网络所在的建筑物附近往往建有通

16、讯塔或避雷塔，直击雷一般是击在塔上，在周围的线路上产生感应雷击。 2雷电侵入计算机系统的途径主要有三条：（1）通过通讯线路、信号线路的感应进入系统，从而破坏设备；（2）直击雷落在建筑物上或邻近地区产生雷电放电，在计算机网络中存在的各种环路中产生瞬态过电压，破坏设备；（3）通过供电线路上的感应引入电源系统，造成设备损坏。 3光纤是抵御雷电袭击的较理想的线路材料，但是光纤内有抗拉钢芯时，光纤两端要作好接地处理。 4线路采用埋地方式能有效地防御雷击,天威集团信息系统雷击风险评估,1.信息中心的物理状况：1建筑物材料结构因子：C1=1.0 （钢筋混凝土材料）2信息系统重要程度因子：C2=3.0 3设备

17、耐冲击类型和抗冲击能力因子：C3=3.0 （计算机设备）(表3)4信息系统所处的雷电防护分区（LPZ）因子：C4=1.0(表4)5信息系统发生事故后的后果因子：C5=1.0 （不可中断，无严重后果）(表5) 6.表示区域雷暴等级因子： C6 =1.0 多雷区C6取1,2.雷击风险评估,当地雷击大地的年平均密度Ng：Ng= （0.024Td1.3）2.11 (次/kma)保定地区Td=31.3 (天/a) 建筑物的等效截收面积Ae：科技楼为长方形、孤立楼体，长（L）、宽（W）、高（H）分别为90m、15m、20m ，每边扩大的宽度：D= H(200H)=60（m）Ae=LW2（LW）DD10 =2.5254 10 (km) Ae（Ae1Ae2）= 3 2 70 1000 10 =0.4 (km) 3建筑物年预计雷击次数N： N=KNg（Ae+Ae）=K（0.024Td1.3）（Ae+Ae）=0.8973 (次/a) 式中，k校正系数，本例子中取k=1,4.可接受的最大年平均雷击次数Nc信息系统各类总系数：C=C1C2C3C4C5