建筑物防雷分类划分阈值的决定课件

1、建筑物防雷分类建筑物防雷分类划划 分分 阈阈 值值 的的 确确 定定1建筑物防雷分类划分阈值的决定建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范GB50057-2010相关条款相关条款 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第二类防雷在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物：建筑物： 预计雷击次数大于预计雷击次数大于0.05次次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。集的公共建筑物以及火灾危险场所。 预计雷击次数大于预计雷击次数大于0.25次次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般的住宅、办

2、公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。性工业建筑物。 在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第三类防雷在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物：建筑物： 预计雷击次数大于预计雷击次数大于0.01次次/a且小于或等于且小于或等于0.05次次/a的部、省级办公建筑物的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。 预计雷击次数大于预计雷击次数大于0.05次次/a且小于或等于且小于或等于0.25次次/a的住宅、办公楼等一般的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。性民用建筑物或

3、一般性工业建筑物。建筑物的防雷分类相关条款建筑物的防雷分类相关条款建筑物类别建筑物类别划分阈值划分阈值类别类别部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所的公共建筑物以及火灾危险场所N0.05次次/a 二类二类0.01次次/aN0.05次次/a三类三类住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物工业建筑物N0.25次次/a二类二类0.05次次/aN0.25次次/a 三类三类划分防雷分类的阈值是如何确定的？划分防雷分类的阈值是如何确定的？依据不同类型的建筑物可承受的最大损坏风险依据不同类型的建筑

4、物可承受的最大损坏风险风险的定义风险的定义 选择防雷装置的目的，在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏风险选择防雷装置的目的，在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏风险R值减小到小于或等于可接受的最大损坏风险值减小到小于或等于可接受的最大损坏风险RT值（即值（即R RT ）。）。 GB50057-2010中将风险中将风险R定义为：定义为： 需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率 规范计算时取年允许风险规范计算时取年允许风险RT为为10-5，每年十万分之一的，每年十万分之一的损坏概率损坏概率，即遭十万次雷击允许损坏一次（即遭十万次雷击允许损坏一次（这个内容很

5、难理解这个内容很难理解）。）。 IEC62305-2中风险中风险R的定义：的定义： 因雷击造成的年平均可能损失量（人和物）与需保护对象（人和因雷击造成的年平均可能损失量（人和物）与需保护对象（人和物）的总价值之比值。物）的总价值之比值。比较两定义，比较两定义，IEC的定义内容是合理的，的定义内容是合理的，GB50057-2010在引用时有错误在引用时有错误R不是概率，而是一个损失的相对量（即损失率）的概念不是概率，而是一个损失的相对量（即损失率）的概念风险的计算式风险的计算式 GB50057-2010给出：给出： 基于建筑物年预计雷击次数（基于建筑物年预计雷击次数（N）和防雷装置或建筑物遭雷击

6、一次发生损）和防雷装置或建筑物遭雷击一次发生损坏的综合概率（坏的综合概率（P），对于时间周期），对于时间周期t=1年，在年，在NPt1的条件下（所有的条件下（所有真实情况都满足这一条件），下面的关系式是适用的：真实情况都满足这一条件），下面的关系式是适用的：即即R=NP IEC62305-2规定：规定： 风险风险R=NPL N建筑物的年平均雷击次数建筑物的年平均雷击次数 P一次有影响的雷击导致损害的概率一次有影响的雷击导致损害的概率 L一次损害造成的损失的平均相对量（即损失率）一次损害造成的损失的平均相对量（即损失率）等价无穷等价无穷小小NPNPtR)exp(1风险的计算式风险的计算式 对比规

7、范的内容，两公式中的对比规范的内容，两公式中的P表达了同一个概念（即建筑物遭一次表达了同一个概念（即建筑物遭一次雷击发生损坏的概率），而雷击发生损坏的概率），而GB50057-2010的引用中的引用中N、P两变量相两变量相乘的结果是个概率，而并不是损失率，与乘的结果是个概率，而并不是损失率，与R本身的意义（因雷击造成本身的意义（因雷击造成的年平均可能损失量与需保护对象的总价值之比值）不相符；的年平均可能损失量与需保护对象的总价值之比值）不相符； 此外，此外， 由于划分防雷类别是按照建筑物无防雷装置来考虑的，根据由于划分防雷类别是按照建筑物无防雷装置来考虑的，根据IEC62305-2附录附录B中

8、关于中关于P的估算，无防雷装置的情况下，其损害概的估算，无防雷装置的情况下，其损害概率率P均取为均取为1，实际的情况即便不是绝对的，但也无法使，实际的情况即便不是绝对的，但也无法使 NPt的乘积的乘积结果远小于结果远小于1； 因此，由以上分析可以得，因此，由以上分析可以得，GB50057-2010在引用在引用R的计算式时有误，的计算式时有误，并且根据并且根据IEC62305-2附录附录C关于损失率关于损失率L的估算，的估算，N、P、L三个参量三个参量的乘积能满足远小于的乘积能满足远小于1的条件。的条件。1)exp(1NPLNPLtR概率概率P的计算的计算建筑物遭雷击一次发生损坏的综合概率建筑物

9、遭雷击一次发生损坏的综合概率P： 式中：式中： Pi防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率（也防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率（也 用用Ei表示），其值与接闪器的布置有关；表示），其值与接闪器的布置有关； Pf闪电穿过防雷装置击到需要保护的建筑物的概率，即防雷装置闪电穿过防雷装置击到需要保护的建筑物的概率，即防雷装置截收雷击失败的概率，等于（截收雷击失败的概率，等于（1- Pi ）或（）或（1- Ei ）；）； Pid防雷装置截收雷击后所选用的尺寸和规格保护失败而发生损防雷装置截收雷击后所选用的尺寸和规格保护失败而发生损坏的概率；坏的概率； Pfd防雷装置没有截到雷击而发生损

10、坏的概率。防雷装置没有截到雷击而发生损坏的概率。fdfidiPPPPP概率概率P的计算的计算 一次雷击后可能同时在不同地点发生一次雷击后可能同时在不同地点发生n处损坏，每处损坏的分概率为处损坏，每处损坏的分概率为Pk，这些分概率是并联组成的，因此，一次雷击的总概率为：，这些分概率是并联组成的，因此，一次雷击的总概率为： 分损坏概率包括这样一些时间，如爆炸、火灾、生命触电、机械性损分损坏概率包括这样一些时间，如爆炸、火灾、生命触电、机械性损坏、敏感电子或电气设备损坏或受到干扰等。坏、敏感电子或电气设备损坏或受到干扰等。 在确定分损坏概率时，应考虑到同时发生两类事件：在确定分损坏概率时，应考虑到同

11、时发生两类事件： 引发损坏的事件（如金属烙化、导体炽热、侧向跳击、不容许的接触电引发损坏的事件（如金属烙化、导体炽热、侧向跳击、不容许的接触电 压或跨步电压，等）；压或跨步电压，等）； 被损坏物体的出现（即人、可燃物、爆炸性混合物等的存在）。被损坏物体的出现（即人、可燃物、爆炸性混合物等的存在）。)1 (11nkkdpP概率概率P的计算的计算 两类事件同时发生才会导致损坏事件的发生：两类事件同时发生才会导致损坏事件的发生： 损坏发生的概率损坏发生的概率= 出现引发损坏的事件的概率，直接或间接与闪击参量的分布概率出现引发损坏的事件的概率，直接或间接与闪击参量的分布概率有关有关 ，在设计防雷装置和

12、选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。，在设计防雷装置和选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。 在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率，取决于建在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率，取决于建筑物的特点、存放物和用途。筑物的特点、存放物和用途。引发损坏的事件引发损坏的事件发生的概率发生的概率在引发事件的地方出现在引发事件的地方出现可能被损坏物体的概率可能被损坏物体的概率概率概率P的计算的计算 为简化起见，假定：为简化起见，假定： 在引发损坏事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率，对每一类损在引发损坏事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率，对每一类损坏采用相同的值，用共同概率坏采用相

13、同的值，用共同概率Pr代替；代替； 防雷装置没有截到雷击的情况下，损坏发生的概率防雷装置没有截到雷击的情况下，损坏发生的概率Pfd= 没有被截到的雷击导致引发损坏事件的发生是肯定的（概率为没有被截到的雷击导致引发损坏事件的发生是肯定的（概率为1），损坏），损坏的出现与可能被损坏的周围物体的出现是同时发生的，的出现与可能被损坏的周围物体的出现是同时发生的，Pfd=Pr; 被截到的雷击引发损坏事件发生的总概率，只与防雷装置的尺寸效率被截到的雷击引发损坏事件发生的总概率，只与防雷装置的尺寸效率Es有关，有关， 假定等于假定等于(1Es) 。Es规定为这样一个综合概率，即被截收的雷击规定为这样一个综合

14、概率，即被截收的雷击在此概率下不应对被保护空间造成损害。在此概率下不应对被保护空间造成损害。Es与确定直击雷防护装置的尺与确定直击雷防护装置的尺寸和规格的闪击参量值有关。寸和规格的闪击参量值有关。 防雷装置截收雷击后因尺寸和规格保护失败而发生损坏的概率防雷装置截收雷击后因尺寸和规格保护失败而发生损坏的概率Pid = Pr（被损坏物体出现的概率）（被损坏物体出现的概率）被截到的雷击引发损坏的概率（被截到的雷击引发损坏的概率（ 1-Es ）没有被截到的雷击导致引没有被截到的雷击导致引发损坏事件发生的概率发损坏事件发生的概率可能被损坏的周围物体可能被损坏的周围物体出现的概率出现的概率Pid=Pr（1

15、-Es）概率概率P的计算的计算 将上述假定代入将上述假定代入 ，即将前一项用后项代入：，即将前一项用后项代入： Pi Ei； Pf 1-Ei； Pfd Pr； 引入一个附加系数引入一个附加系数Wr，它是考虑雷击后果的一个系数，后果越严重，它是考虑雷击后果的一个系数，后果越严重，Wr值越大，该式转化为：值越大，该式转化为： 此处引入的此处引入的Wr是考虑雷击后果的系数，但雷击后果的严重程度并是考虑雷击后果的系数，但雷击后果的严重程度并不会影响雷击建筑物导致损坏的概率不会影响雷击建筑物导致损坏的概率P，因此，因此Wr不应乘在不应乘在P上，而上，而应乘在风险应乘在风险R上，表示建筑物雷击后果的严重程

16、度影响该建筑物因上，表示建筑物雷击后果的严重程度影响该建筑物因雷击可能造成的风险大小。雷击可能造成的风险大小。fdfidiPPPPPsirrEEWPP1sirEEPP1定义 为防雷装置的效率siEE 概率概率P的计算的计算 概率概率Pr应看作一个系数，它表示建筑物自身保护的程度或表示考虑应看作一个系数，它表示建筑物自身保护的程度或表示考虑这样的真实情况的一个系数，即不是每一个打到需要防雷的建筑物这样的真实情况的一个系数，即不是每一个打到需要防雷的建筑物的雷击和不是每一个使防雷装置所选用的规格和尺寸失败的雷击均的雷击和不是每一个使防雷装置所选用的规格和尺寸失败的雷击均造成损坏。造成损坏。 Pr值

17、主要取决于建筑物的特点，它的结构、用途、存放物或设备。值主要取决于建筑物的特点，它的结构、用途、存放物或设备。 将以上结论代入将以上结论代入R=NPL，可得建筑物的年损坏风险，可得建筑物的年损坏风险 R值采用可接受的年最大损失风险值采用可接受的年最大损失风险RT=10-5/a，则建筑物可接受的年允，则建筑物可接受的年允许遭雷击次数许遭雷击次数NT 可得，防雷装置所需要的效率应符合下式：可得，防雷装置所需要的效率应符合下式： 对应每一类防雷建筑物有相应的效率要求及不同类型建筑物的对应每一类防雷建筑物有相应的效率要求及不同类型建筑物的PrWr值值（即（即NT），将这些参量值代入上式，即可求出对应每

18、类防雷建筑物的年预计），将这些参量值代入上式，即可求出对应每类防雷建筑物的年预计雷击次数的划分阈值。雷击次数的划分阈值。 LWNPRrr1LWNPRrr1LWPLWPRNrrrrTT510NNT1 ，防雷装置的效率，防雷装置的效率取决于不同防雷类别的建筑物对取决于不同防雷类别的建筑物对Ei和和Es的要求，的要求，GB50057-2010版规定：第三类防雷建筑物所装设的防雷装置的有关标准如下版规定：第三类防雷建筑物所装设的防雷装置的有关标准如下表所示：表所示： Ei为防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率，其值与接闪器的为防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率，其值与接闪器的布置有关

19、，第三类防雷建筑物采用布置有关，第三类防雷建筑物采用60m的滚球半径，其对应的最小雷电流的滚球半径，其对应的最小雷电流幅值为幅值为16KA，由公式，由公式 计算得，雷电流大于计算得，雷电流大于16KA的概率为的概率为0.84； Es与确定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击参量值有关，小与确定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击参量值有关，小于第三类防雷建筑物所规定的雷电流最大值于第三类防雷建筑物所规定的雷电流最大值100KA的概率为的概率为0.97。 但根据公式但根据公式 计算得雷电流小于计算得雷电流小于100KA的概率为的概率为0.95，且，且IEC62305-1：2010中此

20、参数也更改为中此参数也更改为0.95。 siEE 第三类防雷建筑物第三类防雷建筑物所装设的防雷装置所装设的防雷装置EiEs0.840.97(应为应为0.95）0.81siEE 6 . 23111IP6 . 23111IP 规范对一般建筑物和公共建筑物所采用的规范对一般建筑物和公共建筑物所采用的PrWr值见下表（由于校正系值见下表（由于校正系数数k的改变，的改变， PrWr值较原规范有所改大）：值较原规范有所改大）：建筑物建筑物PrWrNT=10-5/ PrWr形式形式特点特点一般建筑物一般建筑物正常危险正常危险0.210-3510-2公共建筑物公共建筑物重大危险（引起惊重大危险（引起惊慌、重大

21、损失）慌、重大损失）110-3110-2 取第三类防雷建筑物的防雷装置的效率取第三类防雷建筑物的防雷装置的效率为为0.81，公共建筑物可接受，公共建筑物可接受的年允许雷击次数的年允许雷击次数NT为为10-2，将其代入：，将其代入： N0.0530.05 因此，对第三类防雷建筑的防雷措施，只对年预计雷击次数因此，对第三类防雷建筑的防雷措施，只对年预计雷击次数N0.05次次/a的建筑物保证的建筑物保证RT不大于不大于10-5；当；当N0.05次次/a时，时， RT大于大于10-5 。因。因此当建筑物的年预计雷击次数此当建筑物的年预计雷击次数N0.05次次/a时，应提高标准，采用第时，应提高标准，采用第二类防雷建筑物的