第二章雷电灾害风险管理基本概念

雷电灾害风险评估技术自然灾害风险评估背景联合国国际减灾十年委员会在1991年提出的《国际减轻自然灾害十年的灾害预防、减少、减轻和环境保护纲要方案与目标》中，把灾害评估作为要具体实现的三项目标中的第一项。说明开展灾害评估工作具有极为重要的意义。是由于这项工作不仅是深入认识灾情状况的基础，而且是制定防治对策、规划防治区域、实施防治措施以及优选防灾项目，进行项目管理的基础。灾害风险评估作为灾害研究领域中一门新的边缘学科，仅是近几十年来随着灾害损失的日益严重和相关学科理论与技术的迅速发展而兴趣的，尚没有形成完整的理论和方法。尽管如此，已有的自然灾害风险评估工作取得了重要进展，不但为减灾发挥了重要作用，而且为灾害风险评估逐步走向成熟奠定了基础。我国在一些领域进行的灾害评估，已经在减灾、防灾中发挥了重要作用。例如我国在一些区域或城市完成的洪水灾害评估、地震灾害评估等，不但为国家经济规划和工程建设提供了重要依据，而且直接指导了减灾工作。仍然有很多自然灾害没有开展系统的评估研究，对有关灾情的认识和对灾害可能造成的损失基本上采用经验化拟或简单统计方法进行估算，不同部门或不同学者对同一灾害得出的结果往往相差悬殊，因此影响了有关管理部门的科学决策和加强气象灾害的监测与有效防治工作。因此，进行雷电灾害风险评估研究既具有理论，也具有重要的实用价值。2004年完成的《中国气象事业发展战略研究》中，把气象灾害预警能力建设列为八大工程之一，明确了雷电灾害防御的重点任务。2008年，我国颁布了《雷电防护第二部分:风险管理》（GB/T21714.2—2008）标准，等同于采用了IEC62305—2《ProtectionagainstLightning—Part2:Riskmanagement>。该标准的颁布，为我国规范开展雷电风险评估工作提供了技术依据。国外自然灾害风险评估研究概况20世纪60年代以前，自然灾害研究主要限于灾害机理及预测研究，重点调查分析灾害形成条件与活动过程。70年代以后，随着自然灾害破坏损失的急剧增加，促使人类把减灾工作提高到前所未有的适度。一些发达国家首先拓宽了灾害研究领域，在继续深入研究灾害机理的同时，开始进行灾害评估工作。进入20世纪80年代，对各种自然灾害的研究得到了更为广泛而又深切的关注。1989年由美国国家科学院的全国研究理事会及联邦所属科学和减灾机构召集，由17位成员组成的国家委员会分工协作，制定了减灾十年计划。1991年，联合国国际减灾十年提出了《国际减轻自然灾害十年的灾害预防、减少、减轻和环境保护纲要方案与目标》。在规划的三项时速中的第一项就是进行灾害评估。国内自然灾害风险评估研究概况20世纪80年代以后，随着灾害对社会经济影响的日益严重和国际灾害研究的迅速发展，我国灾害评估研究开始兴起并得到蓬勃发展。虽然至今尚没有形成独立的学科体系，但许多内容达到国际领先水平，取得的成果不但有力地支持了我国的减灾事业，而且推动了世界灾害研究水平的提高。自然灾害风险评估工作，在理论和实践方面都取得了丰富成果，虽然目前尚没有形成系统完善的理论与方法，但已有的工作为今后的深入研究奠定了重要的基础。我国比较深入的灾害风险评估当属地震灾害风险评估。其代表性的工作成果首先是由国家地震局先后完成的三代《中国地震烈度区划图及使用规定》。与此同时，国家地震局震害防御司先后进行了“中国地震灾害预测研究”“未来地震损失评估方法”等研究。通过这些工作，建立了地震灾害评估指标体系，基本完善了评估内容，初步形成了比较系统的灾害评估理论和方法。为了指导全国地震灾害灾情统计和评估工作，国家地震局制定了《地震灾情上报暂行规定》、《地震重点监视防御区震害预测工作指南》等文件，出版了《地震灾害预测和评估工作手册》，使我国地震灾害灾情和评估初步走上、规范化道路。对其他一些灾害也开展了不同程度的灾害风险评估研究。水利、农林、气象等部门和一些专家分别对一些区域性洪水灾害、森林灾害、台风灾害等进行了风险分析或灾情预测评估，编制了风险图，提出了灾情评估或风险评价的方法和技术。虽然这些工作还比较肤浅、零散，但对指导行业减灾，提高灾害风险管理水平发挥了一定作用。在地质灾害领域，风险评估开始兴起。20世纪80年代以前，地质灾害研究主要局限于对灾害分布规律、形成机理、趋势预测等方面的分析，基本依附于水文地质、工程地质和有关的研究工作。20世纪80年代以后，地质灾害研究开始突破传统的研究模式，研究水平不断提高，研究内容日益丰富，开始向新的独立学业科发展，随之，灾害风险评估开始起步。在进行专业灾害评估研究和实践的同时，不少专家对自然灾害风险评估理论和方法进行了日益深入的探讨和总结。例如，于光远在1987年全国灾害经济学讨论会上，对自然灾害经济理论进行了阐述，提出了灾害经济学属于守业经济学，减灾的经济效果表现为“负负得正”的经济效益的看法。马宗晋于1988年提出了用“灾度”表示自然灾害破坏损失规模的意见。高庆华于1991年提出了建立自然灾害评估系统的总体构想。张梁、张业成等1994年根据环境经济学理论，初步论证了地质灾害的属性特征和风险评估的经济分析方法。马宗晋、高庆华、张业成等在对中国自然灾害风险分析基础上，进行了灾害保险风险研究。黄崇福等1994年提出了自然灾害风险评估的模型体系。李永善、张显东、于庆东、罗石等分别对自然灾害经济损失、防治工程效益等评价方法进行了讨论。国内外自然灾害风险评估进展和趋势自然灾害风险评估得到越来越广泛的重视越来越多的灾害管理部门注重开展专门的灾害评估研究，并越来越强调其成果的应用。投入灾害评估研究的专家越来越多，不但有自然科学的专家，而且还有不少从事社会经济研究、方法研究、新技术研究的专家也投入这一领域，极大地促进了灾害风险评估的发展。学述活动越来越丰富。研究的内容越来越广泛。越来越多的学科融入自然灾害风险评估，使其研究内容日趋广泛深入。最突出的表现是强化了社会经济研究。除了对灾害活动强度（危险性）的分析日益定量化外，对受灾体易损性的分析也在不断加强；而且这种分析不仅局限于受灾体各体分析，而且逐渐扩展到评价区域社会经济易损性研究。从而使灾害风险评估从单纯的自然科学研究，逐渐扩大到社会经济等多学科、多领域研究。研究的方法手段越来越丰富。随着风险评估研究的发展，研究方法日益丰富，除了灾害动力学分析方法外，开始融入多种数理分析和社会经济评价方法。与此同时，计算机技术得到越来越广泛的应用。因此，使灾害风险评估不断向模型化、定量化、现代化方向发展。自然灾害评估是一个新的领域，涉及的内容广泛，不仅包括自然科学，而且包括社会科学，所以已有的研究远没有形成系统完善的科学体系，已有的应用水平也远不能满足社会经济发展和减灾需要。研究发展很不平衡地域不平衡：只有我国、美国、日本等少数国家发展较快，而且多数国家非常薄弱。灾种不平衡：地震灾害评估起步早，方法比较完善，在我国得到广泛实践应用，其他灾害则比较薄弱。研究内容不平衡：对灾害活动要素的分析基础比较充分，评价方法比较成熟，分析结果可靠性高，但对受灾体及决定受灾体分布的社会经济要素的分析比较薄弱，还没有形成成熟的评价方法。理论研究非常薄弱自然灾害风险评估既涉及自然科学理论，又涉及社会经济理论；根据灾害风险评估的需要，应将有关的理论融合在一起，形成相对独立的理论体系，使灾害风险评估具有坚实的基础。已有的评估成果虽然对有关理论进行了探讨，但这些探讨是零散的、初步的。在当前，灾害风险评估研究从萌芽阶段向发展阶段转化时期，尤其需要理论的支持，促进其发展。灾害风险评估成果没有得到充分的实践应用由于社会对灾害风险评估的作用缺乏充分的认识，加上目前评估方法不够完善，应用性不充分，所以目前在减灾活动中灾害风险评估成果还没有得到广泛应用，这种善不但影响了减灾效果，而且也不利于进一步提高与发展。自然灾害风险评估必将得到进一步发展。主要趋向表现在下列方向：研究内容进一步扩展，将逐渐形成跨学科、跨领域的相互交叉的综合研究体系。研究方法和手段进一步丰富、先进。除计算机技术得到更广泛应用、发挥更大作用外，遥感技术、卫星定位技术等多种高科技手段也将为灾害风险评估所利用。关注和参加的部门和专家进一步扩展。除政府减灾管理部门、灾害专业研究部门外，保险和防灾治灾的产业部门也将在更大程度上关注或直接参与灾害风险评估工作。国际交流合作将进一步发展，特别是在理论、方法、技术方面的交流合作将会有较大发展。理论研究水平将得到较大提高，逐步形成自身的理论体系。与减灾规划、防治工程及其他社会经济的结合越来越紧密，实用性越来越强。雷电灾害风险评估方法的发展在国际新防雷标准系列（IEC62305-1，2，3，4，5）中，第二部分（IEC62305-2RiskManagement)提供了雷电灾害风险评估方法，是目前开展雷电灾害风险评估的主要技术依据。IEC方法的架构合理，考虑全面、仔细。能反映不同雷害来源、不两只因素的影响，可以看到各个雷击风险分量，进而视不同雷击风险分量的大小采取不两只的对策，针对性较好，也可作经济比较。缺点是繁琐复杂，雷害损失因素和可接受风险值难定，如区别直击-反击和感应、侵入波的危害程度上不够，对雷击损坏后果的考虑不够等。IEC62305-2给出了雷电灾害风险评估的定义和基本关系雷击风险R：表示某个防雷对象，在某一地区、平均在某一时间段内，在某中防雷系统之下，因雷击造成的损失。雷击风险的基本关系是：R=NPLN：防雷对象的年雷击次数。P：雷击损坏的概率。L：雷击损坏后果。影响因素：N：当地雷电活动强度、地理和环境因素，建构筑物和外接服务管线的类型和尺寸。P：各种保护措施的保护特征和参数，被保护设备的冲击耐受水平。L：建构筑物、内部物体的燃烧、爆炸特性，防火的措施。雷电灾害风险评估的基本要求：对于人身、历史文物和社会安全系统：∑Rx≤RcRc为风险允许值对于不会引起人身危害、历史文物和社会安全系统损失的设备、服务管线，可进行技术经济比较。国内标准如GB50057-94（2000年版）提出了雷电灾害风险评估的原则，但未给出方法。后来QX3-2000（还有GB50343-2004，CECS174：2004等）所用方法是基于早期的国外防雷标准中因子分析法，也称指数法。首先罗列各种影响因子，按其对防雷的影响趋势和程度对其分级赋值；然后用和或积的算法将其集合；最后将其总的指数确定防雷方案等级。这类方法虽然粗略，却简单易行，能考虑各种因素、包括互相矛盾的因素的综合作用，并能区别不同情况，采取不同防雷方案，有助于节约防雷投资，保证重点防护对象的安全性。缺点是将所有风险分量都混在一起，也不能给出雷击风险值，所以不能区别不同来源雷害的风险值，不能区别不同防护措施减少风险的效果。(GB50343-2004)建筑物电子信息系统防雷技

术规范中的评估方法一般规定（1）雷电防护分级雷电防护工程设计的依据之一是雷电防护分级，其关键问题是防工程按照什么等级进行设计，而雷电防护分级的依据就是对工程所处地区的雷电环境进行风险评估，按照风险评估的结果确定电子信息系统是否需要防护，需要什么等级的防护。因此，雷电环境风险评估是雷电防护工程设计必不可少的环节。雷电环境风险评估是一项复杂的工作，要考虑当地的气象环境、地质地理环境；还要考虑建筑物的重要性、结构特点和电子信息系统设备的重要性及抗扰能力。将这些因素综合考虑后,确定一个最佳的防雷等级，才能达到安全，可靠、经济合理的目的。建筑物电子信息系统的雷电防护等级：按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D四级。（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确定雷电防护等级。

（3）对于特殊重要的建筑物

对于特殊重要的建筑物必须使用上述两种（4.1.2条）划分方法进行评估、分级，将评估确定的防护等级进行比较，择其高的雷电防护等级进行防雷工程设计。这是为了确定特殊建筑物的雷电防护等级，要慎重对待。根据雷击风险评估结果确定雷电防护等级基本思路：根据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，求取建筑物及入户设施年预计雷击次数N（N=N1+N2）以及因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的最大年平均最大雷击次数Nc，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N≤Nc时，可不安装雷电防护装置。

2、当NNc时，应安装雷电防护装置。确定了电子信息系统设备是否需要安装雷电防护装置。再根据防雷装置拦截效率E确定其雷电防护等级。当E0.98时定为A级；当0.90E≤0.98时定为B级；当0.80E≤0.90时定为C级；当E≤0.80时定为D级。显然，用于建筑物电子信息系统雷击风险评估的主要问题是N、Nc和E的计算。

N、Nc和E的计算防雷装置拦截效率E（确定其雷电防护等级）的计算式

E=1-Nc/N其中：

N~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=N1+N2

Nc=5.8*10-1.5/C

用于建筑物电子信息系统雷击风险评估的关键问题是N、Nc的计算。1、建筑物年预计雷击次数N1

式中Ng是建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2年）。式中Td__年平均雷暴日（d/a），根据当地气象台、站资料确定。（次/年）（次/km2•年）

Ng值

Td值20201.3=49.1291.17940401.3=120.972.9060601.3=204.934.91880801.3=297.867.149

（次/km2•年）表4-1Ng按典型雷暴日Td的取值式中Ae为建筑物截收相同雷击次数的等效落雷面积。建筑物等效落雷面积，被定义为地面上具有与建筑物所落直接雷击年次数相同数值的那块面积。对于孤立的建筑物，等效落雷面积，就是从建筑物顶端以1∶3的斜率向地面作直线，使其与地面相交，并围绕建筑物旋转一周，其轨迹所包围的面积。对于复杂的地形，可考虑用直线或园弧段取代建筑物轮廓线的某些特殊部分，从而将建筑物简化。建筑物周围的物体如距建筑物的距离小于3×（h+hs），则会对等效面积有很大影响。式中：h为被考虑建筑物的高度；

hs为周围物体的高度。如果情况如此，则建筑物的等效面积将与最邻近的物体相重叠，等效面积Ae根据以下距离予以缩减：xs=［d+3（hs-h）/2］式中：d为建筑物与周围物体之间的水平距离；只有那些对雷电有足够承耐用能力的永久性物体才予以考虑。在任何情况下，等效落雷闪面积的最小值应假设等于建筑物自身的水平投影。（1）、建筑物等效截收面积Ae的计算L扩大宽度扩大宽度建筑物等效面积图中L、w和H分别为建筑物的长、宽和高。当建筑物的各部位的高度不同时，应沿建筑物周边逐步点计算出最大的扩大宽度，其等效面积Ae应按各最大扩大宽度外端连线所包围的面积计算。建筑物扩大后的面积如图中虚线所包围的面积。

①当H<100m时，按下式计算每边扩大宽度建筑物等效截收面积

②当H≥100m时Ae=[LW+2H(L+W)+H2]10-6（2）、效正系数K的取值根据建筑物所处的不同地理环境取值。在一般情况下取1；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，以及特别潮湿低带的建筑物取1.5。（3）、N1的计算（次/年）分别代入不同的K、Ng

、Ae

值，可算出不同的N1

值。2、建筑物入户设施年预计雷击次数N2计算（1）、（次/km2•年）式中—电源线入户设施的截收面积Km2，见表4-2。

—信号线入户设施的截收面积Km2，见表4-2。均应按埋地引入形式计算值。（次/年）

参数线路敷设方式L（m）

ds（m）备注100250500低压架空电源电缆高压架空电源电缆（至现场变电所）低压埋地电源电缆2000.040.100.205000.100.250.5010000.200.501.0高压埋地电源电缆（至现场变电所）2000.0020.0050.0105000.0050.01250.02510000.010.0250.05架空信号线埋地信号线2000.040.100.205000.100.250.5010000.200.501.0无金属铠装或带金属芯线的光纤电缆0注：1、L是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支点或相临建筑物的长度，单位为m，

最大值为1000m，当L未知时，应采用L=1000m。

2、ds表示埋地引入线缆计算截收面积时的等效宽度，单位为m，其数值等于土壤电阻率，最大值为500m。表4-2入户设施的截收面积（Km2）eA¢3、建筑物及入户设施年预计雷击次数N的计算计算举例①、取高压埋地线缆L=500m，ds

=250m

埋地信号线缆L=500m，ds

=250m查表4-2得：②、取高压埋地线缆L=1000m，ds

=500m

埋地信号线缆L=500m，ds

=500m查表4-2得：4、电子信息系统因雷击损坏可接受的最大年平均最大雷击次数Nc的计算

因直击雷和雷电电磁脉冲引起电子信息系统设备损坏可接受的最大年平均雷击次数NC按下式确定：

NC=5.810/C式中C—各类因子C=C1+C2+C3+C4+C5+C6取值按表4-3。

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2.5。

C2：为信息系统重要程度因子。使用架空线缆的设备

C2取1.0；等电位连接和接地以及屏蔽措施较完善的设备C2取2.5；集成化程度较高的低电压微电流的设备

C2取3.0。

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类安装位置设备，但使用架空线缆，因而风险大；相当弱指集成化程度很高，通过低电压、微电流进行逻辑运算的计算机或通信设备。

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。

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，中断后产生严重后果时，C5

取1.52.0。

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。表4-3C各类因子取值分项

大中小备注C12.51.50.5C23.02.51.0C33.01.00.5C42.01.00.5C52.01.00.5C61.41.20.8C1+C2+C3+C4+C5+C613.98.23.8C值5、雷电电磁脉冲防护分级计算

根据防雷装置拦截效率（E=1-Nc/N）的计算确定其雷电防护等级。当E0.98时定为A级；当0.90E≤0.98时定为B级；当0.80E≤0.90时定为C级；当E≤0.80时定为D级。6、雷电电磁脉冲防护分级计算举例

1、取外引高压埋地线缆长度为500m，外引埋地信号线缆长度为200m，土壤电阻率取250m，建筑物各类因子C值如表4-3给出的6种，计算结果如表4-4。

2、取外引低压埋地线缆长度为500m，外引埋地信号线缆长度为200m，土壤电阻率取500m，建筑物各类因子C值如表4-36种，计算结果如表4-5。

参数线路敷设方式L（m）

ds（m）备注100250500低压架空电源电缆高压架空电源电缆（至现场变电所）低压埋地电源电缆2000.040.100.205000.100.250.5010000.200.501.0高压埋地电源电缆（至现场变电所）2000.0020.0050.0105000.0050.01250.02510000.010.0250.05架空信号线埋地信号线2000.040.100.205000.100.250.5010000.200.501.0无金属铠装或带金属芯线的光纤电缆0注：1、L是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支点或相临建筑物的长度，单位为m，

最大值为1000m，当L未知时，应采用L=1000m。

2、ds表示埋地引入线缆计算截收面积时的等效宽度，单位为m，其数值等于土壤电阻率，最大值为500m。表4-2入户设施的截收面积（Km2）eA¢建筑物种类电信大楼通信大楼医科大楼综合办公楼高层住宅宿舍楼建筑物外形尺寸（m）L6054741403660W402252603613H130971451606824建筑物等效截收面积Ae（Km2）0.08150.04780.10640.15280.04310.0235入户设施的截收面积（Km2）0.01250.01250.01250.01250.01250.01250.10.10.10.10.10.1建筑物及入户设施年预计雷击次数N（次/年）

Td（日）200.2290.1890.2580.310.1840.16400.5630.4650.6360.770.450.395600.9540.791.081.300.760.67801.391.151.571.891.110.97电子信息系统因雷击损坏可接受的最大年平均最大雷击次数Nc各类因子C0.01320.01320.01320.01320.01320.01320.02230.02230.02230.02230.02230.02230.04820.04820.04820.04820.04820.0482注：取外引高压埋地线缆长度为500m，外引埋地信号线缆长度为200m，土壤电阻率取

250m，NC=5.810/C，C=C1+C2+C3+C4+C5+C6表4-4风险评估计算实例2040608013.90.9420.9770.9860.9918.20.9030.9600.9770.9843.80.7900.9140.9490.9652040608013.90.9300.9720.9830.9898.20.8820.9520.9720.9813.80.7750.8960.9390.958TdECTdEC2040608013.90.9180.9670.9800.9868.20.8600.9440.9670.9773.80.6990.8780.9280.9502040608013.90.9490.9790.9890.9928.20.9140.9650.9790.9863.80.8130.9240.9550.9692040608013.90.9280.9710.9830.9888.20.8790.9500.9710.9803.80.7380.8930.9370.9572040608013.90.9560.9830.9900.9938.20.9280.9710.9830.9883.80.8450.9370.9630.974TdECTdECTdECTdEC电信大楼E值（E=1-Nc/N）通信大楼E值（E=1-Nc/N）医科大楼E值（E=1-Nc/N）综合办公大楼E值（E=1-Nc/N）高层住宅E值（E=1-Nc/N）宿舍楼E值（E=1-Nc/N）建筑物种类电信大楼通信大楼医科大楼综合办公楼高层住宅宿舍楼建筑物外形尺寸（m）L6054741403660W402252603613H130971451606824建筑物等效截收面积Ae（Km2）0.08150.04780.10640.15280.04310.0235入户设施的截收面积（Km2）0.50.50.50.50.50.50.20.20.20.20.20.2建筑物及入户设施年预计雷击次数N（次/年）

Td（日）200.9210.88160.90571.0050.8720.854402.2642.1682.3382.4732.1552.098603.8433.6783.9664.1943.6543.558805.5865.3455.7646.0955.3125.171电子信息系统因雷击损坏可接受的最大年平均最大雷击次数Nc各类因子C0.01320.01320.01320.01320.01320.01320.02230.02230.02230.02230.02230.02230.04820.04820.04820.04820.04820.0482注：取外引高压埋地线缆长度为500m，外引埋地信号线缆长度为200m，土壤电阻率取

500m，NC=5.810/C，C=C1+C2+C3+C4+C5+C6表4-4风险评估计算实例2040608013.90.98570.9940.9960.9978.20.9760.9900.9940.9963.80.9480.9780.9870.9912040608013.90.9850.9930.9960.9978.20.9740.9840.9930.9953.80.9450.9770.9860.990TdECTdEC2040608013.90.9840.9930.9960.9978.20.9730.9890.9930.9953.80.9430.9770.9860.9902040608013.90.9860.9940.9960.9978.20.9760.9900.9940.9963.80.9490.9760.9870.9912040608013.90.9840.9930.9960.9978.20.9740.9890.9930.9953.80.9440.9770.9860.9902040608013.90.9860.9940.9960.9978.20.9760.9900.9940.9963.80.9520.9800.9880.992TdECTdECTdECTdEC电信大楼E值（E=1-Nc/N）通信大楼E值（E=1-Nc/N）医科大楼E值（E=1-Nc/N）综合办公大楼E值（E=1-Nc/N）高层住宅E值（E=1-Nc/N）宿舍楼E值（E=1-Nc/N）4.3按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定

雷电防护等级表4-5建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择雷电防护等级记电子信息系统A级1、大型计算中心、大型通信枢纽、国家金融中心、银行、机场、大型港口、火车枢纽站等。2、甲级安全防范系统、如国家文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。3、大型电子医疗设备、五星级宾馆。B级1、中型计算中心、中型通信枢纽、移动通信基站、大型体育场（馆）控系统、证卷中心。2、乙级安全防范系统、如省级文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。3、雷达站、微波站、高速公路监控和收费系统。4、中型电子医疗设备。5、四星级宾馆。C级1、小型通信枢纽、电讯局。2、大中型有限电视系。3、三星级以下宾馆D级除以上A、B、C级以外一般用途的电子信息系统。4.4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。（1）某集团局域网简介

某集团有限公司（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。4.5、举例某集团计算机网络雷灾分析及风

险评估）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COMPAQ、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ρ=70Ωm；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；（2）天威集团局域网雷灾分析

①受灾情况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（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。（3）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。

（4）天威集团信息系统雷击风险评估

①信息中心的物理状况：

a、建筑物材料结构因子：C1=1.0（钢筋混凝土材料）

b、信息系统重要程度因子：C2=3.0

c、设备耐冲击类型和抗冲击能力因子：C3=3.0（计算机设备）(表3)

d、信息系统所处的雷电防护分区（LPZ）因子：C4=1.0(表4)

e、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)f、表示区域雷暴等级因子：C6=1.0，多雷区C6取1；

（5）雷击风险评估

①当地雷击大地的年平均密度Ng：

Ng=（0.024•Td1.3）≈2.11(次/km²·a)，保定地区

Td=31.3(天/a)②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(200－H)=60（m）

Ae=[LW＋2（L＋W）D＋лD²]×10⁻⁶

=2.5254×10

⁻²(km²)A´e＝（A´e1＋A´e2）=3×2×70×1000×10⁻⁶

=0.4(km²)

③建筑物年预计雷击次数N：N=K·Ng·（Ae+Ae′）=K·（0.024·Td1.3）·（Ae+Ae′）=0.8973(次/a)式中，k——校正系数，本例子中取k=1④可接受的最大年平均雷击次数Nc信息系统各类总系数：C=C1＋C2＋C3＋C4＋C5＋C6=10.0

则：NC=5.8×10－1.5/C（次/年）。=5.8×10－2.5（次/年）

⑤信息系统雷击电磁脉冲防护分级：预期的防护设施的效率：E=1－Nc/N≈0.98

当：E>0.98时，为A级防护，宜在低压系统安装3级—4级SPD进行防护；

0.98≥E>0.95时，为B级防护，宜在低压系统安装2级—3级SPD进行防护；

0.95≥E>0.80时，为C级防护，宜在低压系统安装2级SPD进行防护；

E≤0.80时，为D级防护，宜在低压系统安装1级或以上的SPD进行防护。

本例中，E=0.98，所以天威集团信息系统雷电防护方案应按A或B级防护设计，低压系统应安装3级—4级SPD。雷电对建筑物及服务设施的损害雷击建筑物可以导致：建筑物及其存放物的损害相关电气、电子系统的失效建筑物内部或其附近的生物的伤害物理损害和设备失效的间接影响可能扩展到建筑物四周或波及其环境，也就是雷击会造成间接损害。雷击服务设施可以导致：服务设施本身的损坏相关电气、电子设备的失效雷电击中建筑物或与建筑物相连的服务设施会造成物理损害和人身伤害。雷击建筑物、服务设施或其附近时，通过阻性及感性耦合，雷电流在电气、电子系统中产生的过电压会导致这些系统失效。而且，用户设备以及供电线路因雷电过电压发生故障时也会导致在装置中出现开关过电压。影响建筑物以及服务设施的雷击次数取决于建筑物和服务设施的尺寸及特性、环境特性以及所处区域的地闪密度。雷电损害概率取决于建筑物、服务设施以及雷电流的特性，还取决于所采取的保护措施的类型和效能。间接损失的年平均量取决于损害的程度以及雷电导致的间接后果。开展雷电灾害风险评估的技术依据目前风险评估技术遵照IEC2305-2所做的规定开展，这个标准给出了对雷击建筑物及服务设施的所有可能后果进行风险评估的方法。我国等同于采用了该标准（GB/T21714.2-2008）IEC（国际电工委员会）是一个由各国电工技术委员会组成的全球性标准化组织。IEC的目标是促进电气和电子领域内与标准化有关的所有问题的国际合作，为此，除了其它工作外，IEC还出版国际标准、技术规范、技术报告，公用规程以及指南。标准的编制工作委托给技术委员会完成，任何对该课题感兴趣的IEC国家委员会都可以参与标准的编制工作。IEC就技术问题所作的正式决定或协议尽可能的接近地反映了国际上对相关专题的一致性观点，因为每个技术委员会都有来自所有感兴趣国家委员会的代表。

IEC出版物以推荐的形式供国际使用，并在此意义上被各个国家委员会所接受。虽然已经尽力保证IEC出版物技术内容的准确性，但是IEC不对使用其出版物的方法或用户的曲解负责。IEC将IEC61024系统、IEC61312系统和IEC61663系统等有关标准进行了调整和更新后，颁布了“雷电防护”系统标准：雷电防护：第一部分：总则雷电防护：第二部分：风险管理雷电防护：第三部分：对建筑物内的有形损害和生命危害雷电防护：第四部分：建筑物内电气系统和电子系统损害雷电防护：第五部分：服务设施雷电灾害风险管理常用术语需保护对象:需要作雷电效应防护的建筑物具有爆炸危险的建筑物:内有固体爆炸物或包含有按照GB3836.14及GB12476.3所确定为危险区域的建筑物。对于本部份，仅考虑具有0区危险环境或内有固态爆炸物质的建筑物0区指爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所GB3836.14：爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类GB12476.3-2007可燃性粉尘环境用电气设备第3部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类对环境构成危险的建筑物：遭雷击会引起生物污染、化学物质泄漏、放射性污染的建筑物（例如化工厂、石化厂、核电站等）市区环境：建筑密度高的地区或具有高层建筑的人口密集的社区。郊区环境：建筑密度中等的地区。农村环境：建筑密度低的地区。额定冲击耐受电压：由制造商为设备或设备某一部分指定的冲击耐受电压值，表征其绝缘物对过电压的特定耐受能力。对于IEC62305-2，仅考虑带电导线与地之间的冲击耐受电压。电气系统:由低压供电各部分构成的系统。电子系统：由通信设备、计算机、控制和仪表系统、无线电系统以及电力电子装置等敏感电子部件构成的系统。内部系统：建筑物内的电气和电子系统。需保护的服务设施：按照本标准，需要作雷电效应防护的入户服务设施。通信线路：用于在设备之间进行通信的传输媒介，这些设备可能位于不同的建筑物内。供电线路：为建筑物内的电气和电子设备供电的传输线路。管道：用于将流体输入或输出建筑物的管道系统，例如煤气管、水管。雷击导致的危险事件次数：雷击导致的危险事件的预计年平均次数。雷电电磁脉冲：雷电流的电磁效应，包括传导浪涌以及辐射脉冲电磁场效应。浪涌：由LEMP引起的以过电压或过电流形式出现的瞬态波。浪涌可以是雷电流浪涌或雷电流在设施环路中的感应电压，也可以是SPD上的剩余浪涌。节点：线路上可假定无浪涌传播过去的点，（如HV/LV变压器各支路的分支点，通信线路上的多路复用器或沿线安装符合条例相关标准要求的SPD等处物理损害：雷电的机械、热力、化学和爆炸将就对建筑物（或其内存物）或服务设施造成的损害。人畜伤害：雷电引起的接触和跨步电压所导致的人员或牲畜伤害（包括死亡）。电气和电子系统故障：LEMP对电气和电子系统造成的永久性破坏。故障电流：能对线路起弧放电并导致故障的最小雷电流损害概率：一次危险事件导致需保护对象受损的概率。损失率：一次危险事件引起的指定类型损害所产生的平均损失量与需保护对象的价值的比值。风险：因雷击造成的年平均可能损失量与需保护对象总价值之比值。风险允许值：需保护对象能容许的最大风险值。建筑物的分区：风险分量评估时建筑物中具有相同一组参数的区段。服务设施的区段：风险分量评估时服务设施中具有相同一组参数的区段。防雷级别：防雷设计时赋予的防护等级，每一等级对应一组最大和最小雷电流设计值。按每一等级对应的一组雷电流进行防雷设计就涵盖了一定概率的自然界出现的雷电的防护，按防雷级别即相关的一组雷电流参数来设计保护措施。防雷系统：减少雷击建筑物引起的物理损害的完整系统，由外部防雷系统和内部防雷系统组成。LEMP防护系统：由内部系统LEMP防护措施组成的完整系统。屏蔽线：用于减少雷击服务设施引起的物理损害的金属线。磁屏蔽：将需保护对象或需保护对象一部分包封起来的闭合金属格栅网或闭合金属屏蔽层，用于减少电气和电子系统故障防雷电缆：具有高绝缘强度的一种特制电缆。其金属铠装层直接或通过导电塑料外皮与土壤连续接触。防雷电缆管道：与土壤接触的导电良好的电缆管道。（例如钢筋混凝土电缆沟或金属管道）浪涌保护器SPD：用于限制瞬态过电压以及分流浪涌电流的器件，至少包含一个非线性元件。匹配的SPD保护：为了减少电气和电子系统故障而正确选择和安装的一组相互匹配的SPD建筑物雷电损害和损失损害成因：雷击建筑物雷击建筑物附近雷击服务设施雷击服务设施附近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损害类型人畜伤害、物理损害、电气和电子系统失效损失类型：人员生命损失公众服务损失文化遗产损失经济损失建筑物雷击风险和风险分量风险R：指因雷电造成的年平均可能损失量与需保护对象的总价值之比。风险分量包括：人员生命损失风险、公众服务损失风险、文化遗产损失风险、经济损失风险RA：建筑物户外距离建筑物3m以内的区域中与接触和跨步电压造成生物伤害有关的风险分量。可能出现L1类型的损失，当有农业财产时，还可能出现L4类型的损失。在本部分中，没有考虑雷击建筑物时，户内中因接触和跨步电压造成生物伤害的风险分量。在特定的建筑物中，人们可能有遭受直接雷击的危险(例如停车库的顶层或露天运动场)。这些情况也可以用本部分的理念来考虑。RB：与建筑物内因危险火花放电触发火灾有关的风险分量，这种情况还可能会对环境造成危险。所有类型的损失(L1,L2,L3,L4)都可能发生；RC：与LEMP造成内部系统失效有关的风险分量。所有情况下都可能出现L2、L4类型的损失，在具有爆炸危险的建筑物或医院或其他内部系统的失效马上会危及人员生命的建筑物中还可能伴随出现L1类型的损失。雷击建筑物附近（成因S2）引起的建筑物风险分量RM：与LEMP引起内部系统失效有关的风险分量。所有情况下都可能出现L2和L4类型的损失，在具有爆炸危险的建筑物或医院或其他内部系统的失效马上会危及人员生命的建筑物中还可能伴随出现L1类型的损失。RU：与建筑物内雷电流注入入户线路产生的接触电压造成人身伤害有关的风险分量。可能会出现L1类型的损失，当有牲畜时，还可能出现L4类型的损失。RV：与雷电流经过入户服务设施产生的物理损害(入户设施和金属部件之间的危险火花放电触发火灾或爆炸，通常位于线路入户处)有关的风险分量。所有类型的损失(L1,L2,L3,L4)都可能出现。RW：与入户线路上感应出的并传导进入建筑物内的过电压引起内部系统失效有关的风险分量。在所有情况下都可能出现L2和L4类型的损失，在具有爆炸危险的建筑物或医院或其他内部系统的失效马上会危及人员生命的建