雷电灾害风险评估的标准介绍课件

五.IEC62305雷电灾害风险评估的标准介绍5.1概述IEC62305的适用范围是雷击大地对建筑物（包括其服务设施）造成损害的风险的评估。IEC62305标准主要包括建筑物与服务设施的分类、雷电损害与雷灾损失、雷灾风险、防护措施的选择过程以及建筑物与服务设施防护的基本标准等评估参数相关机构可据此标准确定损害次数的可接受值，一旦确定了损害次数的上限值，所给出的选择程序能够为建筑物选择适当的防护措施。五.IEC62305雷电灾害风险评估的标准介绍5.1概述1术语和定义

1、雷击建筑物导致的危险事件次数ND(numberofdangerouseventsduetoflashestoastructureND)预计年平均因雷击建筑物而引起的危险事件次数。

2、雷击服务设施导致的危险事件次数

NL

(numberofdangerouseventsduetoflashestoaserviceNL)预计年平均因雷击服务设施而引起的危险事件次数。

3、雷击建筑物附近导致的危险事件次数

NM

(numberofdangerouseventsduetoflashesnearastructureNM)预计年平均因雷击建筑物附近而引起的危险事件次数。

4、雷击服务设施附近导致的危险事件次数

NI

(numberofdangerouseventsduetoflashesnearaserviceNI)预计年平均因雷击服务设施而引起的危险事件次数。术语和定义1、雷击建筑物导致的危险事件次数ND25、容许的风险RT

(tolerableriskRT)

需保护对象能够容许的最大风险值表1典型的风险容许值RT损失类型RT（1×/年）人员生命损失10-5公众服务损失10-3文化遗产损失10-35、容许的风险RT(tolerableriskRT)36、损害概率PX

(probabilityofdamagePX)

一次危险事件导致需保护对象受损的概率。7、损失

LX

(LossLX)一次危险事件引起的与某种损害类型相对应的平均损失量，与需保护对象的价值（人员和货物）有关。8、风险

R(riskR)

雷击引起的年均可能损失量（人员和货物）与需保护对象的价值总量有关。

9、风险分量

Rx

(riskcomponentRx)

取决于损害源和损害类型的部分风险。6、损害概率PX(probabilityofdama410、防雷级别LPL(lightningprotectionlevel)

与一组雷电流参数值对应的数字，与自然情况下的雷电流不超出相应的用于设计的最大、最小雷电流的概率有关。(防雷保护级别用于按照对应的一组的雷电流参数来设计保护措施)。11、防雷电缆

(lightningprotectivecable)

具有加强绝缘强度以及其金属护套直接或通过导电性塑料覆盖层与土壤有着连续接触的特制电缆。10、防雷级别LPL(lightningprotectio512、物理损害(physicaldamage)雷电的机械、热力、化学和爆炸效应对建筑物（或其内存物）或服务设施造成的损害。13、生物伤害(injuritytolivingbeings)雷电引起的接触和跨步过电压所导致的人员或动物伤害（包括死亡）。14、电气和电子系统失效

LEMP对电气和电子系统造成的永久性损害。15、失效电流

Ia(failurecurrentIa)导致线路损害的最小的雷电流峰值。12、物理损害(physicaldamage)616、节点(node)

服务设施线路上浪涌的传播可以近似认为中断的点。HV/LV变压器处的配线箱、通讯线路上的多路复用器以及线路上安装的符合IEC62305-5要求的SPD是节点的几个例子。16、节点(node)717、标称冲击耐受电压

Uw(ratedimpulsewithstandvoltagelevelUw)

由制造商为设备或设备某一部分指明的冲击耐受电压值，表征其绝缘物对过电压的特定耐受能力。[在IEC60664-11.3.9.2中定义]对于本部分，仅考虑相线与地之间的耐受电压。17、标称冲击耐受电压Uw(ratedimpulse85.2雷电灾害风险评估1、评估关系式评估一般关系式如下：R=(1-e-NPt)L（1）取一年时间（t=1），且F=NP＜＜1时（雷击为小概率事件，此条件通常能满足），则R≈NPL（2）

式中，N为年均雷击次数，与该处落地雷击密度、建筑物性质、建筑物四周环境和土壤特性有关；P为每次对建筑物有影响的雷击损坏概率，与建筑物的特性和提供的防护措施有关；L为间接损失（可能翻译为“损失后果”好），与建筑物用途、所涉人员情况、大众服务设施类型、建筑物中存储物价值和限制损失所采取的措施有关。

如果采用了LPS,R将依E而减小。5.2雷电灾害风险评估1、评估关系式9

具体说，N为建筑物所在地雷击密度Ng、截收面积A和环境因子Cd之积。N=NgACd（3）P为几种损害类型引起损害分概率Px与防护措施对应的缩减因子的积之和。

（4）L等于损失的价值与建筑物总价值之比。L=C/Ct（5）其中，C为预期损失价值，Ct为建筑物总价值，Kj为j防护措施的缩减因子。具体说，N为建筑物所在地雷击密度Ng、截10

（2）式对总风险或风险分量都成立，即RX=NXPXLX（6）而总风险为分风险之和，即（7）可见，总风险或风险分量的评估就是对N、P、L三个量综合评估的过程。（2）式对总风险或风险分量都成立，即112、雷电损害的风险分量各种损害源和损害类型产生不同损害风险，其关系见表2（涉及建筑物）、表3（涉及服务设施。服务设施上与建筑物中相同的风险分量加“′”，以示区别）。

2、雷电损害的风险分量各种损害源和损害类型产生不同损12①损害类型

根据需保护对象特性的不同，雷击可能会引起各种损害。其中最重要的特性包括：建筑物的结构类型、内存物、用途、服务设施的类型以及所采取的保护措施。雷击引起的基本损害类型划分为以下三种：D1：生物伤害；D2：物理损害；D3：电气和电子系统失效。①损害类型根据需保护对象特性的不同，雷击可能会13

雷电对建筑物的损害可能被限制在建筑物的某一部分，也可能扩展到整个建筑物，还可能涉及四周的建筑物或环境。(例如化学性或辐射性的扩散)。影响服务设施的雷电可以对线路或管道本身以及相关电气和电子系统造成物理损害。损害还可能扩展到与服务设施相连的内部系统。雷电对建筑物的损害可能被限制在建筑物的某一部分14②损失类型

每种单独发生或共同发生的损害类型，可以在需保护对象中导致不同的间接损失（损失后果）。可能出现的损失类型取决于需保护对象的特性及其内存物。应当考虑以下几种类型的损失：L1：人员生命损失；L2：公众服务损失；L3：文化遗产损失；L4：经济损失(建筑物及其内存物、服务设施以及活动中断的损失)。②损失类型每种单独发生或共同发生的损害类型，可153、风险和风险分量

建筑物中可能需要计算的风险包括：

R1：人员生命损失风险；R2：公众服务损失风险；R3：文化遗产损失风险；R4：经济损失风险。服务设施中可能需要计算的风险包括：R´2：公众服务损失风险；R´4：经济损失风险。3、风险和风险分量建筑物中可能需要16

为了计算风险值R，应当定义并计算有关的风险分量(风险分量取决于损害源和损害类型)。每种风险都是其对应风险分量的总和。在计算风险值时，可以按照损害源和损害类型对风险分量进行分组。

为了计算风险值R，应当定义并计算有关的风险分17表2各种损害类型和损害源对应的建筑物风险分量雷灾来源损害类型雷电根据损类型划分的风险结果S1击建筑物S2雷击筑物附近S3雷击入户服务设施S4雷击服务设施附近D1人身伤害RA=NDPAraLtRU=NLpipgLtRS=RA+RUD2物理损害RB=NDpdpfrhLfRV=NLpipfrhLfRF=RB+RVD3电气和电子系统的失效RC=ND[1-(1-ps)(1-pe)]L0RM=NM+pML0RW=NLpiL0RZ=NIpiL0RO=RC+RM

+RW+RZ根据损害源划分风险结果RRD=RA+RB+RCRI=RM+RU+RV+RW+RZR=RD+RI表2各种损害类型和损害源对应的建筑物风险分量18

表3各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量损害源

损害类型S3雷击服务设施S4雷击服务设施附近S1雷击与服务设施相连的建筑物与损害类型相对应的风险D2物理损害RV'=NLP'ViL'VR'B=NDP'Bi

L'BRF=R`V

+R`BD3电气、电子系统的失效R'W=NLP'Wi

L'WR'Z=(NI–NL)P'ZL'ZR'C=NDP'CiL'CRO=R`Z

+R`W

+R`C与损害源相对应的风险RD=R`V+R`WRI=R`Z+R`B+R`C

表3各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量195.3雷电损害风险分量的评估

如表2、表3所示，涉及建筑物的风险分量和涉及入户服务设施的风险分量的计算公式不同，因此，应分别进行评估。建筑物的风险分量关系式中（表2），按损害源区分，涉及的参量有：年平均雷击次数ND、NM、NL、NI；(雷击建筑物附近地面年均雷击次数NM雷击入户线路的年均雷击次数NL，雷击线路附近地面的年平均雷击次数Ni,,)雷击产生的风险分量主要有8种，相应的概率和损失类型也有8种。5.3雷电损害风险分量的评估如表2、表320

其中直接雷击风险有：RA、RB、RC。相应的概率和损失类型有PA、PB、PC和LA、LB、LC。而间接雷击风险有：RM、RU、RV、RW、RZ。相应的损害概率和损失类型有PM、PU、PV、PW、PZ和LM、LU、LV、LW、LZ。这些符号的意义和各风险分量RX的计算式见表2。现对各有关参量分别讨论如下：其中直接雷击风险有：RA、RB、RC。相应的概211.年均雷击次数N的确定

直接雷击次数与建筑物截收面积及建筑物所在地的平均雷击密度Ng有关，即

N=NgA（8）

式中，Ng=0.1Td，为雷击密度（次/每年每平方千米），Td为雷暴日，由气象资料提供。A为截收面积，按四种雷击源有4种不同的面积，见图1。1.年均雷击次数N的确定直接雷击次数与建筑物截22(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数

ND=NgAdCd×10-6(次/年•千米2)（9）式中，Ad为孤立建筑物的截收面积，它是由一条斜率为1/3的直线上端与建筑物上沿接触，绕建筑物一周在地面划出的面积。对于孤立六面体的建筑物：长、宽、高分别为L、W、H，则Ad=LW+6H(L+W)+9πH2(m2)（10）(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数ND=23图1孤立建筑物的截收面积Ad

1/33HwLH图1孤立建筑物的截收面积Ad1/33HwLH24图2形状复杂的建筑物

L=7088w=30Hp=HmaxHmni=25图2形状复杂的建筑物L=7088w=30Hp=Hma25

图3

截收面积的一个可以接受的近似值是Admin和Ad′之间的最大值

Ad′=9p(Hp)2这里Hp是兀凸屋顶的高度。图3截收面积的一个可以接受的近似值是Admi26作图法建筑物(最大尺寸)建筑物(最小尺寸)兀凸屋顶Hp建筑物尺寸(m)(L，W，H)(见图A.2)70×30×4070×30×2540(m2)Ad=47700Admax=71316Admin=34770(见图A.3)Ad′=45240(见图A.3表4截收面积的计算作图法建筑物建筑物兀凸屋顶建筑物(见图A.2)70×27表5建筑物所在地的环境因子Cd的取值相对位置Cd被更高的对象或树木所包围0.25被相同高度的或更矮的对象或树木所包围0.5孤立对象：附近没有其他的对象(3H范围内)1小山顶或山丘上的孤立对象2表5建筑物所在地的环境因子Cd的取值相对位置Cd被更高的28

建筑物(位于服务设施“b”端)的危险事件次数ND

NDb=NgAd/bCd/b10-6

(11)邻近建筑物(位于服务设施的“a”端)的危险事件次数NDa

NDa=NgAd/aCd/aCt10-6

(12)Ct为考虑高压/低压变压器影响的缩减因子

表6高压/低压变压器影响的缩减因子Ct的计算

变压器Ct服务设施具有双绕组变压器0.2仅有服务设施1建筑物(位于服务设施“b”端)的危险事件次数ND29end“a”

ofline

oflineend“b”

250m

3

AdH3Ha2Di

AiLAmHAIWLcAawaLaHa图4建筑物及入户设施截收面积计算示意图end“a”oflineoflineend30(2)雷击建筑物附近地面年均雷击次数NM

NM=Ng(Am-Ad/bCd/b)10-6

(13)

Am是雷击建筑物附近的截收面积(m2)；Am延伸到距离建筑物周边250m远的地方如果NM0,则假定NM=0。

(2)雷击建筑物附近地面年均雷击次数NMNM31(3)雷击入户线路的年均雷击次数NL对一段线路

NL=NgAlCdCt×10-6

(14)式中，Al为线路截收面积。Al

是雷击服务设施的截收面积(m2)；Ai

是雷击服务设施附近大地的截收面积(m2)；Hc

是服务设施导线的离地高度(m);Lc

是建筑物与第一个节点之间的服务设施线路段的长度；最大值为1000m；Ha

是连接到服务设施“a”端的建筑物的高度(m)；Hb

是连接到服务设施“b”端的建筑物的高度(m)；r是线路埋设处的土壤电阻率

(W·m)，最大值为500W·m。表7雷击服务设施的截收面积Al和雷击服务设施附近大地的截收面积Ai的取值架空埋地Al(Lc–3(Ha+Hb))6Hc

[Lc-3(Ha+Hｂ）]Ai1000Lc

25Ｌc(3)雷击入户线路的年均雷击次数NL对一段线路Al32(4)雷击服务设施附近的年平均危险事件次数

NI的计算对于只有一段线路(架空,埋地,屏蔽,非屏蔽等)的服务设施，NI的值可以计算为

NI=NgAiCeCt10-6

(15)环境Ce具有高层建筑的市区（1）0市区（2）0,1郊区（3）0,5农村1（1）建筑物的高度大于20m。（2）建筑物的高度在20m和10m之间。（3）建筑物的高度小于10m。表8环境因子Ce的取值(4)雷击服务设施附近的年平均危险事件次数

NI332.雷电损害概率分量的计算建筑物遭受雷电损害分为直接雷击损害和间接雷击损害二种。建筑物遭受直接雷击（S1）的有关损害概率有：PA、PB和PC。

（1）雷击建筑物引起接触和跨步电压触电的概率PA

（PA值见表9）表7PA值表9雷击建筑物引起接触和跨步电压触电的概率PA保护措施PA无保护措施1暴露引下线的电气绝缘(例如，最少3mm厚的交链聚乙烯)10-2有效的大地等电位连接10-1

警示牌10-2*采取多种措施时，PA为对应措施PAi之积。如用钢筋作引下线或者安装了遮拦物时，则PA可略。2.雷电损害概率分量的计算建筑物遭受雷电损害34(2)PB的数值取决于减少物理损害的保护措施建筑物特性LPS的级别（LPL）PB建筑物受到保护1IV(E=0.8)0.2III(E=0.9)0.1II(E=0.95)0.05I(E=0.98)0.02建筑物具有符合LPSI要求的接闪器以及作为自然引下线的连续金属框架或钢筋混凝土框架。0.01建筑物具有金属屋顶或可能包含自然部件的接闪器，所有的屋顶装置都有着完善的直击雷防护，具有作为自然引下线的连续金属框架或钢筋混凝土框架。0.001表10物理损害概率PB的取值(2)PB的数值取决于减少物理损害的保护措施建筑物特性LP35

(3)雷电导致建筑物内部电子系统失效的概率PCPC与建筑物采用的SPD系统有关，PC=PSPD，根据雷电防护水平PSPD取值如下表。

表11PSPD取值LPLPSPD没有配合的SPD保护1III-IV0.03II0.02I0.01注30.005–0.001(3)雷电导致建筑物内部电子系统失效的概率PC36

①、只有配合的SPD保护作为保护措施对于减少PC才是适合的。只有在具有包括等电位连接和接地在内的LPS保护或作为自然LPS的连续金属框架或钢筋混凝土框架的建筑物内，配合的SPD保护才能有效地减少PC。

②、连接到由防雷电缆或穿行在防雷管道、金属管道中的电缆组成的外来线路的有屏蔽的内部系统，可以不需要配合的SPD保护。

③、当在相应安装位置的SPD的保护特性比LPLI的要求更好时(更高的电流耐受能力，更低的电压保护水平等)，PSPD的值可能会更小。

建筑物遭受间接雷击（S2、S3、S4）引起的损害概率有：PM、PU、PV、PW、PZ。①、只有配合的SPD保护作为保护措施对于减少PC37

(4)建筑物附近大地遭受雷击（S2）导致内部系统失效的概率PM

PM大小取决于所采取的防护措施性能的因子KMS:KMS=KS1KS2KS3KS4

（16）

式中，KS1是有关建筑物或LPS屏蔽效果或LPZ0/1边界其它屏蔽的一个因子。KS2是有关建筑物内部LPZx/y(x>0，y>0)屏蔽效果的因子。KS3是有关内部布线特性的一个因子。KS4是有关受保护系统脉冲耐压的因子。(4)建筑物附近大地遭受雷击（S2）导致内部38当采取了防护措施后，PM值取PSPD和PMS的较小者。PMS是KMS的函数，关系见表10。KMS≥0.40.150.070.0350.0210.016*0.015*0.014*≤0.013*PMS10.90.50.10.010.0050.0030.0010.0001

*适用于雷电流大于防护水平I的情况

内部系统不符合相关的EMC抗扰性的产品，则假定PMS=1。表12与防护措施性能相关的PMS取值当采取了防护措施后，PM值取PSPD和PMS39

①、KS1和KS2值LPZ内，在离边界至少等于网格宽度W的安全距离处，对有LPS或空间隔栅屏蔽的建筑物取

KS1=KS2=0.12W（17）W（m）是格栅形网格屏蔽或网格形LPS引下线相隔宽度或建筑物金属柱或作为天然LPS的钢筋水泥框架间隔。对于全连续金属（厚度S=0.10.5mm）的覆盖屏蔽物可假定KS1=KS2=10-410-5（18）当安全距离在0.1W0.2W，KS1和KS2加倍。距离小于安全距离且感应回路靠近LPZ边界情况下，KS1和KS2值更高。具有多级LPZ，KS2为每个LPZ的KS2值之积。①、KS1和KS2值40②、取决于内部布线的KS3因子内部布线的类型KS3无屏蔽的电缆–没有为了避免形成环路而合理布线（1）1无屏蔽的电缆–为了避免形成大的回路而合理布线（2）0.2无屏蔽的电缆–为了避免形成回路而合理布线（3）0.02有屏蔽的电缆，屏蔽层单位长度的电阻（4）5<RS≤20Ω/km0.001有屏蔽的电缆，屏蔽层单位长度的电阻（4）1<RS≤5Ω/km0.0002有屏蔽的电缆，屏蔽层单位长度的电阻（4）RS≤1Ω/km－①导线在大厦中以分开的路线布设（环路面积大约为50m2）。②导线布设在同一电缆导管中或导线在较小建筑物中分开布设(环路面积大约为10m2)。③导线布设在同一电缆导管中(环路面积大约为0.5m2左右)。④屏蔽层两端以及设备连接到同一等电位连接排的电缆，屏蔽层单位长度的电阻为RS。对于穿行在两端都连接到等电位连接排的连续金属导管中的电线，Ks3的值应当乘上0.1。

表13与内部布线类型相关的KS3取值②、取决于内部布线的KS3因子内部布线的类型KS3无屏蔽的电41

③、KS4值KS4=1.5/Uw（19）式中，Uw

是受保护系统的额定冲击耐受电压，单位是kV。如果内部系统有不同额定脉冲耐压的设备，KS4取Uw

值低者。③、KS4值42表14220/380V三相配电系统各种设备耐冲击过电压额定值

设备位置电源设备配电线路和分支线路设备用电设备需要保护的特殊设备耐压类型Ⅳ类Ⅲ类Ⅱ类Ⅰ类耐压额定值，kV642.51.5注：Ⅰ类——需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备Ⅱ类——家用电器、手提工具和类似负荷Ⅲ类——配电盘、断路器、布线系统和工业设备Ⅳ类——电气计量仪表、一次性过流保护设备和波纹控制设备表14220/380V三相配电系统各种设备耐冲击过电压额43表16电缆设备的耐冲击过电压值表15通信设备预期耐共模冲击过电压值

设备名称预期耐共模冲击过电压电话交换局或电信中心的数字设备1.0kV(10/700μs)电信用户终端设备1.5kV(10/700μs)建筑物内的ISDST/S总线设备1.0kV(1.2/50μs)电缆的额定电压，kV电缆的耐冲击过电压，kV≤0.0550.22151075159520125表16电缆设备的耐冲击过电压值表15通信设备预期耐共44(5)雷击入户线路致使生物伤害的概率PU取决于：服务设施屏蔽物的物理特性；连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压；典型的保护措施；在服务设施入户处所安装的SPD。

表17取决于电缆屏蔽层电阻RS以及设备冲击耐受电压Uw的概率PLD的值(PLD是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率)

Uw（kV）5<RS≤20(Ω/km)1<RS

≤5(Ω/km)RS

≤1(Ω/km)1.510.80.42.50.950.60.2.40.90.30.0460.80.10.02RS(Ω/km):电缆屏蔽层单位长度的电阻。(5)雷击入户线路致使生物伤害的概率PU表1745·当没有按照IEC62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时，PU的值等于PLD的值，·当按照IEC62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时，PU的值等于PSPD（表11）与PLD之间的较小值。·对于无屏蔽的服务设施，应当假定PLD=1。·当采取了遮拦物、警示排等保护措施时，概率PU的值通过与表9中给出的概率PA的值相乘而进一步减少。·当没有按照IEC62305-3的要求为了进行46

(6)雷击入户线路导致物理损害的概率PV当没有按照IEC62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时，PV的值等于PLD的值PV与线路屏蔽、与线路连接的内部系统的冲击耐压以及采取的SPD系统有关当用SPD作等电位连接时，PV值取PSPD（表11）和PLD值较小者。

(7)雷击入户线路（S3）使内部系统失效的概率PW

同上。(6)雷击入户线路导致物理损害的概率PV47

(8)雷击入户线路附近大地（S4）引起内部系统失效的概率PZ

PZ与线路屏蔽特性、连于入户线路的系统的冲击耐压以及所采取的防护措施有关。当采用SPD系统时，PZ取PSPD（表11）和PLI（表18）的值小者。

表18与线路屏蔽截面S和设备冲击耐压有关的PLI值？无屏蔽屏蔽层没有连接到与设备相连的等电位连接排屏蔽层连接到与设备相连的等电位连接排5<RS≤20(Ω/km)1<RS≤5(Ω/km)RS≤1(Ω/km)1.52.54610.40.20.10.50.20.10.050.150.060.030.020.040.020.0080.0040.020.0080.0040.002Rs:电缆屏蔽层的电阻(Ω/km)在ITUK.46建议中可以找到Ks的更精确的计算方法。(8)雷击入户线路附近大地（S4）引起内部系统失效的483建筑物损失量的评估

雷电损失指的是由于雷电产生的某一特定损失类型、其蔓延和间接损失的平均相对量。其数值与所涉人员数目及其在损害地方停留时间、向公众提供的服务的类型、重要性以及该损害涉及的货物的价值有关。

3建筑物损失量的评估雷电损失指的是由于雷电产49

(1)人员生命的损失Lt、Lf、L0分别表示接触和跨步电压、物理损害和内部系统失效的损失。则Lt、Lf、Lo可用下式近似确定

Lx=np/nt×tp/8760 (20)式中，np为可能受害者的数量，nt建筑物内部预期人员总数，tp为人员每年出现在危害区的时间（小时），建筑物外部仅造成损失Lt，在建筑物内部Lt、Lf、Lo三类损失均可能发生。(1)人员生命的损失50

当npnt和

t不能确定或确定有困难时，Lt、Lf、Lo的典型值取表中的值，如能确定时，也可取其它的值。建筑物的类型Lt所有类型–(人员处于建筑物内)10-4所有类型–(人员处于建筑物外)10-2表19接触和跨步电压的损失Lt当npnt和

t不能确定或确定有困难时，建筑物的类型51建筑物类型L0有爆炸危险10-1医院10-3建筑物的类型Lf医院、旅馆，民用建筑10-1工业建筑,商业建筑、学校5×10-2公共娱乐场所，教堂，博物馆2×10-2其他10-2表20物理损害的损失Lf表21内部系统失效的损失L0建筑物类型L0有爆炸危险10-1医院10-3建筑物的类型Lf52

人员生命损失还受建筑物特性影响，这种影响由增加因子（h）和缩减因子(rf,rp,ra,ru)来体现。

LA=raLtLU=ruLt

LB=LV=rphrfLf（21）LC=LM=LW=LZ=Lo表22

与土壤或楼板有关的缩减因子ra和ru

表面类型接触电阻(kW)（1）ra和ru农地,混凝土≤110-2大理石,陶瓷1–1010-3沙砾,毛毯,地毯10–10010-4沥青,油毯,木头≥10010-5（1）400cm2电极在加500N压力时与无穷远点之间测量到的数值

人员生命损失还受建筑物特性影响，这种影响由53表23

取决于所采取的减小火灾后果的缩减因子rp的数值

如果采取了一项以上措施，rp的数值应当是各相应数值中的最小值。在具有爆炸危险的建筑物内部，任何情况下，rp=1。

措施rp无措施1以下措施之一:灭火器、固定的人工灭火装置，人工报警装置，消防栓，放火隔间，有保护的逃生通道0.5以下措施之一:固定的自动灭火装置、自动报警装置（1）0.2（1）仅当具有过电压和其他损害的防护并且消防员能够在10分钟之内赶到时。表23取决于所采取的减小火灾后果的缩减因子rp的数值54表24

与建筑物着火危险有关的缩减因子rf值表25

在具有特殊伤害时，增加损失相对量的因子h的数值着火危险爆炸高一般低无rf110-110-210-30特殊伤害类型h无1低度惊慌（限于二层建筑物且参与人员数目不超过100人）2一般惊慌（用于文体活动建筑物且参与人数100~1000人）5疏散困难（有行动不便人员的建筑物,医院）5高度惊慌（用于文体活动建筑物且参与人员超过1000人）10对周围或环境有危害20对周围或环境有污染50表24与建筑物着火危险有关的缩减因子rf值表25在具55(2)不可接受的公众服务损失Lt、Lf、L0值由下列近似式表示，

Lx=np/nt×t/8760 (22)np是可能遭受危害的人员的平均数量(失去服务的用户)；nt总人数(接受服务的用户)；t是用小时表示的年平均服务中断时间。当np

、nt和t不确定或难以确定时，Lf和Lo值见表。如能证实，也可取其它值。(2)不可接受的公众服务损失Lt、Lf、L056表26Lf和L0的典型平均值公众服务损失受建筑物特性及若干缩减因子的影响（以缩减因子r表示）。其公式如下：LB=LV=rprfLf（23）LC=LM=LW=LZ=L0

服务设施类型LfLo供气、供水10-110-2TV、TLC、供电10-210-3表26Lf和L0的典型平均值公众服57(3)不可复原的文化遗产损失Lf

Lf的数值从下列近似关系式得到的可能损失的相对量来确定:

Lx=C/Ct (24)C是用货币表示的建筑物可能损失的平均值(例如：货物可能损失的可保价值)；Ct是用货币表示的建筑物总价值(例如，建筑物内全部现有货物的总可保价值)当无法或很难确定博物馆或展览厅的n,nt和t时，Lf所应当假定的的典型平均值为:

Lf=10-1无法替代的文化遗产损失通过缩减因子(rp)受到建筑物特性的影响:

LB=LV=rprfLf (25)(3)不可复原的文化遗产损失LfLf的数值58

(4)经济损失按照下列近似关系式，用可能损失的相对量来确定Lt,Lf和L0的数值:

Lx=C/Ct

(26)式中：C用货币表示的建筑物损失的平均数值(包括其存储物的损失、相应活动的中断及其间接后果)；Ct是用货币表示的建筑物的总价值(包括其存储物以及有关活动的价值)。(4)经济损失按照下列近似关系式，59

当n、nt和t确定有困难时，取下列表中各值。经证实也可取其它值。经济价值的损失通过以下增长因子(h)和缩减因子(rp,ra,rf,ru)受到建筑物特性的影响:LA=raLtLu=

ruLtLB=LV=rprfhLfLC=LM=LW=LZ=L0

建筑物的类型Lt所有类型–建筑物内10-4所有类型–建筑物外10-2建筑物的类型Lf医院,工业,博物馆,农业0.5旅馆,学校,办公楼,教堂,公众娱乐场所,经济性大楼0.2其他0.1建筑物类型Lo爆炸风险10-1医院,工业,办公楼,旅馆,经济性大楼10-2博物馆,农业建筑,学校,教堂,公众娱乐场所10-3其他10-4表27当n、nt和t确定有困难时，Lt、Lf、L0取下列表中各值当n、nt和t确定有困难时，取下列表中各值。经证604.建筑物风险分量的评估

有了以上风险分量各参数的计算，按表2中各风险分量的公式即可算出RA、RB、RC、RM、RU、RV、RW、RZ，以及RD、4.建筑物风险分量的评估有了以上风险分量各参数的计算61（1）服务设施损害的风险评估

涉及服务设施损害的风险分量有：Rv′、Rw′

（S3），Rz′（S4），

RB′、RC′（S1）5个其有关参数是：雷击次数NLi（雷击第i条线路的年均次数）；NIi（雷击第i条线路附近大地年均次数）；NDa、NDb（分别表示雷击与线路相连的建筑物a、b的年均次数）；PV′、PW′、PZ′、PB′、PC′损害概率；

LV′、LW′、LZ′、LB′和LC′相对损失量。（1）服务设施损害的风险评估涉及服务设施损害62表28与服务设施风险分量评估有关的参数

符号名称参考取值

年平均雷击次数ND雷击与服务设施相连的建筑物附录A,条款A.2NL雷击服务设施附录A,条款A.4NI雷击服务设施附近附录A,条款A.5

雷击相邻建筑物造成损害的概率P'B物理损害附录D,子条款D.1.1P'C相连设备的失效附录D,子条款D.1.1

雷击服务设施造成损害的概率P'V物理损害附录D,子条款D.1.2P'W相连设备的失效附录D,子条款D.1.2

雷击服务设施附近造成损害的概率P'Z相连设备的失效附录D,子条款D.1.3

相应的损失L'B=L'V=L'f物理损害附录E,表E.1,等式(E.2)L'C=L'W=L'Z=L'o相连设备的失效附录E,表E.1,等式(E.3)表28与服务设施风险分量评估有关的参数符号63表29各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量

如果服务设施被划分为若干个区段SS(见7.6),服务设施的风险分量R'V,R'W

应当计算为各段相应的风险分量的总和。应当在两段服务设施之间的过渡点对风险分量R'Z

进行计算，并将最高的值假定为R'Z

值。损害源

损害类型S3雷击服务设施S4雷击服务设施附近S1雷击与服务设施相连的建筑物与损害类型相对应的风险D2物理损害R'V=NLP'ViL'VR'B=NDP'BiL'BRF=R`V+R`BD3电气、电子系统的失效R'W=NLP'Wi

L'WR'Z=(NI–NL)P'ZL'ZR'C=NDP'CiL'CRO=R'Z+R'W

+R`C与损害源相对应的风险RD=R'V+R'WRI=R'Z+R'B+R'C表29各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量64

（2）损害概率分量的评估

①PB′、PC′PB′、PC′均与失效电流Ia有关。Ia又与线路特性、与服务设施数量和所采取的防护措施有关。对非屏蔽线路，假定Ia=0。对屏蔽线路，Ia按下式计算：

Ia=25×n×Uw×/(Rs×Kd×Kp) (27)式中，Kd是有关线路特性的因子，见表(见表D.1);

；Kp：考虑所采取的防护措施的因子，(见表D.2);

Uw：冲击耐压（kV），(电缆表D.3，设备见表D.4)

Rs：电缆的屏蔽电阻(Ω/km)；n：入户服务设施的数目。（2）损害概率分量的评估65表30Kd值

表31作为保护措施的函数的因子Kp的数值线路Kd具有屏蔽层，与土壤有接触1具有屏蔽层，与土壤无接触0.4保护措施Kp无保护措施1附加的屏蔽线–单根导线1)0.6附加的屏蔽线–两根导线1)0.4防雷电缆导管0.1防雷电缆0.02附加的屏蔽线–钢管0.011)单根屏蔽线安装在电缆正上方大约30cm处;两根屏蔽线则对称地布置在电缆轴线上方大约30cm处.表30Kd值表31作为保护措施的函数的因子Kp66表32Ui值(电缆绝缘)电缆的类型Un(kV)Uw(kV)TLC-纸绝缘1,5TLC-PVC,聚乙烯绝缘5电力115电力345电力660电力1075电力1595电力20125表32Ui值(电缆绝缘)电缆的类型Un(kV)Uw(kV67表33作为电缆类型的函数的冲击耐受电压Uw

电缆的类型Un(kV)Uw(kV)TLC-纸绝缘1.5TLC-PVC,聚乙烯绝缘5电力115电力345电力660电力1075电力1595电力20125表34作为设备类型的函数的冲击耐受电压Uw

设备的类型UwkV电子1,5电气设备(Un<1kV)2,5电子网络设备(Un<1kV)6表33作为电缆类型的函数的冲击耐受电压Uw电缆的类型68表35作为失效电流Ia的函数的概率PB′,PC,PV′和PW′的数值当采用SPD系统时，PB′、PC′值取PSPD和PB′、PC′值的较小者。如果安装了符合IEC62305-5要求的SPD，PB

′和P

C

′的值为PSPD(表11)的数值。IakAPB′,PC

′,PV

′,PW

′0130.9950.95100.9200.8300.6400.4500.3600.2800.11000.051500.022000.013000.0054000.0026000.001表35作为失效电流Ia的函数的概率PB′,PC,PV69

②PV'

（雷击入户线路造成物理损害的概率）、Pw'

（与入户线路相连的设备失效概率）

它们也与电流Ia有关。对非屏蔽线路Ia=0，对屏蔽线路Ia按下式计算：Ia=25Uw/(Rs×Kd×Kp) (28)计算PV'时最大失效电流Ia假定为：铅皮屏蔽电缆

Ia=40kA铝皮屏蔽电缆

Ia=20kA②PV'（雷击入户线路造成物理损害的概率）、Pw'70③PZ'雷击线路附近大地的损害概率PZ

PZ'与线路特性和采取的措施有关。如果没有安装符合IEC62305-5要求的SPD，PZ'的数值等于的数值PLI当采用SPD时，PZ'值取PSPD和PLI值较小者。③PZ'雷击线路附近大地的损害概率PZPZ'与线路71（3）服务设施损失L的评估

服务设施损失与提供公众的服务类型、重要性和损害物品的价值有关。LF′LO′分别表示这种情况下服务设施物理损害和与之相连的建筑物内部系统失效引起的损失。①不可接受的对公众服务终止的损失Lf′、LO′可用下列关系近似表示：Lx′=npt/8760nt式中，np为服务终止的用户平均数；nt为受服务的用户总数；t为每年服务中止时间（小时）。（3）服务设施损失L的评估服务设施损失与72当n、nt、t不确定或确定有困难时，LF′、Lo′值取表25中的值。表36Lf'和L0'典型的平均值服务设施类型Lf'LO'供气、供水10-110-2TV、TLC、供电10-210-3受服务设施特性影响的对公众服务损失如下：

LB'=LV'=LF'LC'=LW'=LZ'=LO′当n、nt、t不确定或确定有困难时，LF′、表73

②经济损失

经济损失Lf′、Lo′由下式近似表示：

LX′=C/Ct

式中，C为建筑物其内存储物和相对业务损失的平均值，按币值计；Ct为建筑物内存物及相关业务的总值，按币值计。当不能或不易确定时取：Lf′=10-1，Lo′=10-3

受服务设施特性影响的经济损失如下：LB′=LV′=Lf′LC′=LW′=LZ′=Lo′②经济损失经济损失Lf′、Lo′由74

防雷措施的确定包括：①所考虑的建筑物或服务设施是否需要安装防雷系统；②如果需要，应选用哪些防护措施；③采用这些措施在经济上是否合宜。

一.按雷电损害风险判断采用防雷措施的必要性

按上述评估方法可得出雷击建筑物的损害风险R=RD+RI和雷击服务设施损害风险R′=RD′+RI′。其中RD=RA+RB+RC，RI=RM+RU+RV+RW+RI（29）RD′=RV′+RW′RI′=RZ′+RB′+RC′5.4防雷措施的确定防雷措施的确定包括：5.4防雷措施的确定75

用以上数据与一些可比性的数值—容限RT一一作比较，即可得出是否需要采取防雷措施的结论。典型的RT值见表37。对建筑物和服务设施按不同损失类型加以判断。与RT比较可能出现下列三种情况：

（1）RD≥RT这时建筑物应该安装LPS，所采取的措施可以有：①具有效率E>1-RT/RD的LPS②使RD（即RA、RB、RC）减小的特殊措施损失类型人身损失对公众服务的损失文化遗产的损失RT10-510-310-3表37

典型的RT值用以上数据与一些可比性的数值—容限RT一76

（2）RD≤RT但RI≥RT这种情况说明，建筑物对直接雷击的防护是有的，但对间接雷击的防御尚存缺陷，应采取下列措施：①在外部服务设施入户处以SPD作等电位连接，还可考虑与外部入户线路和连接的设备输入端加合适的SPD。②采用隔离变压器。③改变设备特性，采用II类设备等。④改善磁屏蔽。（3）RD≤RT，Ri≤RT，但R>RT

这种情况下，无需任何特殊的防直接雷击或间接雷击的措施。原则上，直接和间接雷击同时出现的概率毕竟较小，但可以考虑采取一些措施以减小影响较大的风险分量。（2）RD≤RT但RI≥RT77二.从经济上判断采取LPS的合理性

风险判断只是理论上确定建筑物是否需要安装LPS和采取哪些措施可以减小相应的风险分量。但这些措施的采用是否经济上合宜并没有涉及。因此还应从经济上加以判断。这就应对损失的价值进行评估。二.从经济上判断采取LPS的合理性风险判断只是78损失价值总损失的价值CL由下式表示：

CL=(RA+RU)×CA+(RB+RV)×(CA+CB+CS+CC)+(RC+RM+RW+RZ)×CS (30)式中：RA和RU是与牲畜损失有关的风险分量，没有保护措施,RB和RV是与物理损害有关的风险分量，没有保护措施,RC,RM,RW和RZ是与电气和电子系统失效有关的风险分量，没有保护措施,CA是牲畜的价值,CS是建筑物中的系统的价值,CB建筑物的价值,

CC是内存物的价值。

损失价值总损失的价值CL由下式表示：79

CL=（RB+RV）（B+C+A）+（RC+RM+RW+RZ）A（31）这些数值均为无防护措施时的风险值：A为建筑物内系统损失价值，B为建筑物本身损失价值，C为其内存储物价值。CRL为采取防护措施后还可能有的损失总价值，其值为：

CRL=（RB''+RV''）(B+C+A)+（RC''+RM''+RW''+RZ''）A

（32）RX''为采取防护措施后的各风险分量CPm为所采取措施的年平均价值，以下式计算CPm=CP（I+a+m）（30）式中CP，为防护措施价值，I为利息，a为折旧率，m为维护费用（例如，I=15%，a=4%，m=1%等）。当CL>CPM+CRL时，安装LPS经济上是合宜的，否则，安装LPS就不合算了。CL=（RB+RV）（B+C+A）80当没有保护措施的时候，剩余损失的总花费CRL可以通过以下公式进行计算:

CRL=(RA’

+RU’)×CA+(RB’

+R’V)×(CA+CB+CS+CC)+(R’C+R’M+R’W+R’Z)×CS

(33)式中：

RA’

和

R’U是与牲畜损失有关的风险分量，有保护措施；

R’B和R’V

是与物理损害有关的风险分量，有保护措施；

R’C

,R’M

,R’W

和R’Z

是与电气和电子系统失效有关的风险分量，有保护措施。当没有保护措施的时候，剩余损失的总花费CRL可81保护措施的年平均费用CPM

CPM=CP×（i+a+m）

(34)式中：

CP

是保护措施的费用;i是利率a是折旧率m是维护费率.每年节约的金钱为:

S=CL–(CPM+CRL)(35)如果年平均节省的金钱S>0，保护是经济合理的。

保护措施的年平均费用CPM CPM82图2确定是否要采取防护设施的程序图2确定是否要采取防护设施的程序83图3确定防护措施经济利益的程序

图3确定防护措施经济利益的程序84图4建筑物内

防护措施选择

的程序图图4建筑物内

防护措施选择

的程序图853、结束语（1）雷电损害风险评估是防雷设计中最重要的一环。其工作必须在防雷工程设计之前完成。这样才能使防雷工程立于坚实的科学基础之上，做到完全可靠、技术先进和经济合理，克服盲目性和大量器材的无谓浪费。（2）雷电损害风险评估是一种发展中的技术，涉及面较广，其方法和风险容限还有待实践验证。尤其是雷电为小概率事件，验证并非易事，应假以时日方能得到合理的结论。因此目前IEC有关此项技术的文件只以技术报告、方案等发布，并非正式标准。说明其中还有不少探索空间。3、结束语86（3）评估是一项细致和认真的工作，容不得丝毫马虎，它必须对建筑物所在地的地理、气象、环境等条件作充分调查，并取得可靠数据后才能进行。（4）本讲座只涉及单体的评估，至于对较大区域或环境的评估将是更复杂的工作，（5）评估也可作为事后验证，借以判断现有的LPS是否安全可靠和经济合理。（3）评估是一项细致和认真的工作，容不得丝毫马虎87总结IEC61662评估方法的计算公式是

R=∑RxRx=NPD按雷击类型把雷电灾害风险(R)分为直击雷风险(RD)和间接击雷风险(RI)：R=RD+RI其中RD=RA+RB+RCRI=RM+RU+RV+RW+RZRA是指当雷电直接击中建筑物时，在建筑物外2m以内由接触电压和跨步电压造成的生命损失的风险。RB是指当雷电直接击中建筑物时，在建筑物内由危险火花引发的火灾和爆炸造成的物理损失的风险。总结IEC61662评估方法的计算公88

RC是指当雷电直接击中建筑物时，由电阻耦合和感应耦合引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RM是指当雷电击中建筑物附近大地时，由内部装置上的雷电流引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RU是指当雷电直接击中引入线路时，在建筑物内由线路引入雷电流引发的接触电压造成的经济损失的风险。RV是指指当雷电直接击中引入线路时，由线路传送的雷电流造成的物理损失的风险。RW是指指当雷电直接击中引入线路时，由线路感应引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RZ是指当雷电击中引入线路附近的大地时，由线路感应引起的过电压造成的电力电子系统失灵的风险。RC是指当雷电直接击中建筑物时，由电阻耦合和89

建筑物雷电损害的来源分为S1、S2、S3和S4等4类。S1是雷电直接击中建筑物，这会造成由雷电流产生直接机械损害、火灾或爆炸，由电阻和感应耦合的过电压产生的火花而引起的火灾或爆炸，由电阻和感应耦合的跨步电压和接触电压导致的人身伤害，以及由电阻和感应耦合过电压或部分雷电流通道产生的电力或电子系统的失灵与故障等4种损害。S2是雷电击中建筑物附近的地面，这会造成由感应耦合过电压产生的电力或电子系统的失灵与故障等损害。建筑物雷电损害的来源分为S1、S2、S3和S490

S3是雷电直接击中引入设施，这会造成由进入建筑物的外部电源线过电压的火花诱发的火灾或报纸，由进入建筑物的外部线过电压和过电流导致的人身伤害，以及由进入建筑物的外部线过电压产生的电力或电子系统的失灵与故障等3种损害。