雷电灾害防御知识2章

雷电灾害防御知识培训班商丘市气象局河南省煤矿安全监察局豫东分局联合举办主讲：

第一章的主要内容

现代防雷的主要技术措施1、躲避；2、传导（引走）,主动接闪；3、接地（利用大地的散流特性进行泄放）；4、屏蔽技术；5、多级分流技术（引下线、避雷器分流）；6、均压技术（等电位）；7、对雷电活动进行监测、予警，使人们有条件能够进行提前予知并采取防护；

8、提高设备本身的耐雷电流冲击水平第二章雷电危害与干扰

行波理论

侵入波的物理过程第二章雷电危害与干扰

行波理论

波的折射和反射第二章雷电危害与干扰

应用行波理论进行过电压分析

低压配电系统的过电压防护,一般采用多级保护.重点:多级配合问题第二章雷电危害与干扰

应用行波理论进行过电压分析

低压配电系统的过电压防护,一般采用多级保护.重点:多级配合问题第二章雷电危害与干扰

a.雷电损害风险定义:雷击导致建筑物或其入户服务设施的年均可能损失。

b.雷电损害风险评估的目的:使防雷工程设计建立在科学的基础上，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

C.评估的前提假设：

①

建筑物无任何天然或人为防雷措施；

②任何防护措施都使损害概率缩减一个因子；

③采取多种措施时，缩减因子为各措施对应缩减因子之积。

雷电损害风险第二章雷电危害与干扰评估方法1雷电损害源（成因）、损害类型和损失类型雷电作为损害源（S），按雷击点可分为四类：S1─雷击建筑物S2─雷击建筑物附近大地S3─雷击入户服务设施S4─雷击入户服务设施附近大地造成的损害类型有：D1─由于接触和跨步电压造成生物触电D2─物理损害（火灾、爆炸、机械损坏和化学物品泄露等）D3─电气和电子系统由于过电压而失效或故障主要的损失类型（L）和对应的风险（R）如下：R1（L1）─人身伤害风险（损失）R2（L2）─公众服务中止风险（损失）R3（L3）─文化遗产损害风险（损失）R4（L4）─经济价值损害风险（损失）

第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰2

雷电损害风险评估方法

2.1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（2）对总风险或风险分量都成立，即RX=NXPXLX；而总风险为分风险之和，即R=∑RX。因此，评估常用的基本关系式有3个：

N=NgACd

（3）

P=∑PX∏Kj（4）

L=C/Ce（5）

其中，C为预期损失价值，Ce为建筑物总价值,Kj为j防护措施的缩减因子。

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。

第二章雷电危害与干扰雷电损害的风险分量

第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰符号含义

NND雷击建筑物年均次数NM雷击建筑物附近大地年均次数NL雷击入户服务设施年均次数NI雷击入户服务设施附近大地年均次数PLPA，LA雷击建筑物导致生物损害概率和损失PB，LB雷击建筑物导致物理损害概率和损失PC，LC雷击建筑物导致内部系统失效概率和损失PM，LM雷击建筑物附近大地导致内部系统损害概率和损失PU，LU雷击入户服务设施导致生物损害概率和损失PV，LV雷击入户服务设施导致物理损害概率和损失PW，LW雷击入户服务设施导致内部系统失效概率和损失PZ，LZ雷击入户服务设施附近大地导致内部系统失效概率和损失风险评估

即对N、P、L进行评估。涉及建筑物的雷电损害风险分量的参数第二章雷电危害与干扰年均雷击次数N的确定相关位置Cd建筑物被其他建筑物或树包围0.5孤立建筑物（3H内无其他建筑物）1山顶或山丘上的建筑物2表4位置因子Cd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（6）式中，Ng=0.1Td，为雷击密度（次/每年每平方公里），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)雷电直击建筑物的年平均雷击次数NDND=NgAdCd×10-6(次/年/公里2)（7）式中，Ad为孤立建筑物的截收面积（凡前面说明过的符号不再重复说明），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=L×W×H，则Ad=LW+6H(L+W)+9πH2(m2)（8）

Cd为建筑物所在地的位置因子，见表4。第二章雷电危害与干扰孤立建筑物的截收面积(b)建筑物和入户服务设施的截收面积第二章雷电危害与干扰（2）雷击建筑物附近大地年均雷击次数NMNM=NgAm×10-6（9）式中，Am为建筑物邻近截收面积。在这个区域内雷击产生的磁场可能使建筑物内100m2回路感应出的过电压等于或超过内部系统冲击耐压（1.5KV）。Am的大小是由离建筑物四周Dm=250m在地面上划出的区域面积与建筑物截收面积

Ad之差。

（3）雷击入户服务设施年均雷击次数NL对一段线路NL=NgAlCdCt×10-6（10）式中，Al为线路截收面积，其值见表5。第二章雷电危害与干扰(4)雷击线路附近地面的年平均雷击次数Ni对一段线路（架空、埋地、屏蔽或非屏蔽等）NI=NgAiCeCt×10-6（11）Ng、Ct同式（10），Ai为雷击线路附近地面的截收面积，其值见表5。Ce为建筑物所在地环境因子，其值见表6。

环境城区郊区农村Ce00.51表6环境因子Ce第二章雷电危害与干扰入户服务设施雷电风险评估涉及服务设施的雷电损害风险分量的参数符号含义NND雷击建筑物年均次数NL雷击入户服务设施年均次数NI雷击入户服务设施附近大地年均次数P’L’P’B，L’B雷击建筑物导致物理损害概率和损失P’C，L’C雷击建筑物导致内部系统失效概率和损失P’V，L’V雷击入户服务设施导致物理损害概率和损失P’W，L’W雷击入户服务设施导致内部系统失效概率和损失P’Z，L’Z雷击入户服务设施附近大地导致内部系统失效概率和损失第二章雷电危害与干扰防雷设施的确定安装防雷设施的必要性（１）RD≥RT（２）RD≤RT∧RI≥RT（３）RD≤RT∧RI≤RT∧R＞RT

*RT为雷电损害风险容限（见表26）采取的措施第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰经济合理性总损失的价值CL由下式表示：CL=（RB+RV）（B+C+A）+（RC+RM+RW+RZ）A（28）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（29）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。

第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰

总结

(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，做到安全可靠、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)我们所做的实践是在IEC技术报告的基础上，把评估过程编成程序，为的是方便计算，提高评估速度。至于适合我国或广东的参数还有待进一步实践后才能提出。

(4)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。

(5)本文只涉及单体的评估，至于对较大区域或环境的评估将是更复杂的工作，我中心正在进行这方面的工作。

(6)此外，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。

第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰第二章雷电危害与干扰雷电对电子信息设备的危害

一雷击与雷电过电压

1直击雷和绕击

2雷电反击

3感应雷静电感应电磁感应

4雷电侵入波反击过电压电阻耦合过电压电容耦合过电压电感耦合过电压

5雷电浪涌

第二章雷电危害与干扰雷电对电子信息设备的危害

第二章雷电危害与干扰雷电对电子信息设备的危害

第二章雷电危害与干扰雷电对电子信息设备的危害

二瞬态过电压

1开关切换造成的瞬态过电压2雷电造成的瞬态过电压

第二章雷电危害与干扰雷电静电的危害机理第二章雷电危害与干扰雷电引入高电位入侵雷电引入高电位，主要是指直接雷击或通过雷电感应从电源线路、数据传送线路、天馈信号线路、金属管道引入高电压到建筑内，发生闪击而造成的雷击事故。注：架空或埋地引入的线路都有可能引入。第二章雷电危害与干扰雷电的高电位反击雷电的高电位反击通常是指受直接雷击的金属体（包括避雷针、引下线、接地体），由于本身阻抗的存在，在接闪的瞬间，会引起接闪点对地或其他部位的电位瞬间抬升很高并与附近的其他金属体发生的闪击现象，有称旁侧闪络。当这种高电压在不采用共用地网的地网之间或设备内部发生的闪击称地电位反击。

Uhx=UR+UL=IRi+L0hxdi/dt第二章雷电危害与干扰雷电对建筑的危害建筑物在遭受雷击时，雷电流将沿建筑的防雷装置系统的各引下线和几地体汇如大地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电位（多种形式的过电压），这些高电压会对一些没有作等电位连接的进出建筑物的各种金属线路或管道以及其他接地的金属体、等可导电的人、物发生闪击。第二章雷电危害与干扰雷击