雷電災(zāi)害防御知識(shí)2章

雷電災(zāi)害防御知識(shí)培訓(xùn)班商丘市氣象局河南省煤礦安全監(jiān)察局豫東分局聯(lián)合舉辦主講：

第一章的主要內(nèi)容

現(xiàn)代防雷的主要技術(shù)措施1、躲避；2、傳導(dǎo)（引走）,主動(dòng)接閃；3、接地（利用大地的散流特性進(jìn)行泄放）；4、屏蔽技術(shù)；5、多級(jí)分流技術(shù)（引下線、避雷器分流）；6、均壓技術(shù)（等電位）；7、對(duì)雷電活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、予警，使人們有條件能夠進(jìn)行提前予知并采取防護(hù)；

8、提高設(shè)備本身的耐雷電流沖擊水平第二章雷電危害與干擾

行波理論

侵入波的物理過程第二章雷電危害與干擾

行波理論

波的折射和反射第二章雷電危害與干擾

應(yīng)用行波理論進(jìn)行過電壓分析

低壓配電系統(tǒng)的過電壓防護(hù),一般采用多級(jí)保護(hù).重點(diǎn):多級(jí)配合問題第二章雷電危害與干擾

應(yīng)用行波理論進(jìn)行過電壓分析

低壓配電系統(tǒng)的過電壓防護(hù),一般采用多級(jí)保護(hù).重點(diǎn):多級(jí)配合問題第二章雷電危害與干擾

a.雷電損害風(fēng)險(xiǎn)定義:雷擊導(dǎo)致建筑物或其入戶服務(wù)設(shè)施的年均可能損失。

b.雷電損害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的:使防雷工程設(shè)計(jì)建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

C.評(píng)估的前提假設(shè)：

①

建筑物無(wú)任何天然或人為防雷措施；

②任何防護(hù)措施都使損害概率縮減一個(gè)因子；

③采取多種措施時(shí)，縮減因子為各措施對(duì)應(yīng)縮減因子之積。

雷電損害風(fēng)險(xiǎn)第二章雷電危害與干擾評(píng)估方法1雷電損害源（成因）、損害類型和損失類型雷電作為損害源（S），按雷擊點(diǎn)可分為四類：S1─雷擊建筑物S2─雷擊建筑物附近大地S3─雷擊入戶服務(wù)設(shè)施S4─雷擊入戶服務(wù)設(shè)施附近大地造成的損害類型有：D1─由于接觸和跨步電壓造成生物觸電D2─物理?yè)p害（火災(zāi)、爆炸、機(jī)械損壞和化學(xué)物品泄露等）D3─電氣和電子系統(tǒng)由于過電壓而失效或故障主要的損失類型（L）和對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)（R）如下：R1（L1）─人身傷害風(fēng)險(xiǎn)（損失）R2（L2）─公眾服務(wù)中止風(fēng)險(xiǎn)（損失）R3（L3）─文化遺產(chǎn)損害風(fēng)險(xiǎn)（損失）R4（L4）─經(jīng)濟(jì)價(jià)值損害風(fēng)險(xiǎn)（損失）

第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾2

雷電損害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

2.1評(píng)估關(guān)系式

評(píng)估一般關(guān)系式如下：

R=(1-e-Npt)L（1）

取一年時(shí)間（t=1），且F=NP<<1時(shí)（雷擊為小概率事件，此條件通常能滿足），則

R≈NPL（2）

式（2）對(duì)總風(fēng)險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)分量都成立，即RX=NXPXLX；而總風(fēng)險(xiǎn)為分風(fēng)險(xiǎn)之和，即R=∑RX。因此，評(píng)估常用的基本關(guān)系式有3個(gè)：

N=NgACd

（3）

P=∑PX∏Kj（4）

L=C/Ce（5）

其中，C為預(yù)期損失價(jià)值，Ce為建筑物總價(jià)值,Kj為j防護(hù)措施的縮減因子。

可見，總風(fēng)險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)分量的評(píng)估就是對(duì)N、P、L三個(gè)量綜合評(píng)估的過程。

第二章雷電危害與干擾雷電損害的風(fēng)險(xiǎn)分量

第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾符號(hào)含義

NND雷擊建筑物年均次數(shù)NM雷擊建筑物附近大地年均次數(shù)NL雷擊入戶服務(wù)設(shè)施年均次數(shù)NI雷擊入戶服務(wù)設(shè)施附近大地年均次數(shù)PLPA，LA雷擊建筑物導(dǎo)致生物損害概率和損失PB，LB雷擊建筑物導(dǎo)致物理?yè)p害概率和損失PC，LC雷擊建筑物導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效概率和損失PM，LM雷擊建筑物附近大地導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)損害概率和損失PU，LU雷擊入戶服務(wù)設(shè)施導(dǎo)致生物損害概率和損失PV，LV雷擊入戶服務(wù)設(shè)施導(dǎo)致物理?yè)p害概率和損失PW，LW雷擊入戶服務(wù)設(shè)施導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效概率和損失PZ，LZ雷擊入戶服務(wù)設(shè)施附近大地導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效概率和損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

即對(duì)N、P、L進(jìn)行評(píng)估。涉及建筑物的雷電損害風(fēng)險(xiǎn)分量的參數(shù)第二章雷電危害與干擾年均雷擊次數(shù)N的確定相關(guān)位置Cd建筑物被其他建筑物或樹包圍0.5孤立建筑物（3H內(nèi)無(wú)其他建筑物）1山頂或山丘上的建筑物2表4位置因子Cd雷擊次數(shù)與建筑物截收面積及建筑物所在地的平均雷擊密度Ng有關(guān)，即

N=NgA（6）式中，Ng=0.1Td，為雷擊密度（次/每年每平方公里），Td為雷暴日，由氣象資料提供。A為截收面積，按四種雷擊源有4種不同的面積，見圖1。(1)雷電直擊建筑物的年平均雷擊次數(shù)NDND=NgAdCd×10-6(次/年/公里2)（7）式中，Ad為孤立建筑物的截收面積（凡前面說明過的符號(hào)不再重復(fù)說明），它是由一條斜率為1/3的直線上端與建筑物上沿接觸，繞建筑物一周在地面劃出的面積。對(duì)于孤立六面體的建筑物：長(zhǎng)×寬×高=L×W×H，則Ad=LW+6H(L+W)+9πH2(m2)（8）

Cd為建筑物所在地的位置因子，見表4。第二章雷電危害與干擾孤立建筑物的截收面積(b)建筑物和入戶服務(wù)設(shè)施的截收面積第二章雷電危害與干擾（2）雷擊建筑物附近大地年均雷擊次數(shù)NMNM=NgAm×10-6（9）式中，Am為建筑物鄰近截收面積。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)雷擊產(chǎn)生的磁場(chǎng)可能使建筑物內(nèi)100m2回路感應(yīng)出的過電壓等于或超過內(nèi)部系統(tǒng)沖擊耐壓（1.5KV）。Am的大小是由離建筑物四周Dm=250m在地面上劃出的區(qū)域面積與建筑物截收面積

Ad之差。

（3）雷擊入戶服務(wù)設(shè)施年均雷擊次數(shù)NL對(duì)一段線路NL=NgAlCdCt×10-6（10）式中，Al為線路截收面積，其值見表5。第二章雷電危害與干擾(4)雷擊線路附近地面的年平均雷擊次數(shù)Ni對(duì)一段線路（架空、埋地、屏蔽或非屏蔽等）NI=NgAiCeCt×10-6（11）Ng、Ct同式（10），Ai為雷擊線路附近地面的截收面積，其值見表5。Ce為建筑物所在地環(huán)境因子，其值見表6。

環(huán)境城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村Ce00.51表6環(huán)境因子Ce第二章雷電危害與干擾入戶服務(wù)設(shè)施雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估涉及服務(wù)設(shè)施的雷電損害風(fēng)險(xiǎn)分量的參數(shù)符號(hào)含義NND雷擊建筑物年均次數(shù)NL雷擊入戶服務(wù)設(shè)施年均次數(shù)NI雷擊入戶服務(wù)設(shè)施附近大地年均次數(shù)P’L’P’B，L’B雷擊建筑物導(dǎo)致物理?yè)p害概率和損失P’C，L’C雷擊建筑物導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效概率和損失P’V，L’V雷擊入戶服務(wù)設(shè)施導(dǎo)致物理?yè)p害概率和損失P’W，L’W雷擊入戶服務(wù)設(shè)施導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效概率和損失P’Z，L’Z雷擊入戶服務(wù)設(shè)施附近大地導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效概率和損失第二章雷電危害與干擾防雷設(shè)施的確定安裝防雷設(shè)施的必要性（１）RD≥RT（２）RD≤RT∧RI≥RT（３）RD≤RT∧RI≤RT∧R＞RT

*RT為雷電損害風(fēng)險(xiǎn)容限（見表26）采取的措施第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾經(jīng)濟(jì)合理性總損失的價(jià)值CL由下式表示：CL=（RB+RV）（B+C+A）+（RC+RM+RW+RZ）A（28）這些數(shù)值均為無(wú)防護(hù)措施時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)值：A為建筑物內(nèi)系統(tǒng)損失價(jià)值，B為建筑物本身?yè)p失價(jià)值，C為其內(nèi)存儲(chǔ)物價(jià)值。CRL為采取防護(hù)措施后還可能有的損失總價(jià)值，其值為：CRL=（RB’’+RV’’）(B+C+A)+（RC’’+RM’’+RW’’+RZ’’）A（29）RX’’為采取防護(hù)措施后的各風(fēng)險(xiǎn)分量CPm為所采取措施的年平均價(jià)值，以下式計(jì)算

CPm=CP（I+a+m）（30）式中CP，為防護(hù)措施價(jià)值，I為利息，a為折舊率，m為維護(hù)費(fèi)用（例如，I=15%，a=4%，m=1%等）。當(dāng)CL>CPM+CRL時(shí)，安裝LPS經(jīng)濟(jì)上是合宜的，否則，安裝LPS就不合算了。

第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾

總結(jié)

(1)雷電損害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是防雷設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)。其工作必須在防雷工程設(shè)計(jì)之前完成。這樣才能使防雷工程立于堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)之上，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，克服盲目性和大量器材的無(wú)謂浪費(fèi)。

(2)雷電損害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一種發(fā)展中的技術(shù)，涉及面較廣，其方法和風(fēng)險(xiǎn)容限還有待實(shí)踐驗(yàn)證。尤其是雷電為小概率事件，驗(yàn)證并非易事，應(yīng)假以時(shí)日方能得到合理的結(jié)論。因此目前IEC有關(guān)此項(xiàng)技術(shù)的文件只以技術(shù)報(bào)告、方案等發(fā)布，并非正式標(biāo)準(zhǔn)。說明其中還有不少探索空間。

(3)我們所做的實(shí)踐是在IEC技術(shù)報(bào)告的基礎(chǔ)上，把評(píng)估過程編成程序，為的是方便計(jì)算，提高評(píng)估速度。至于適合我國(guó)或廣東的參數(shù)還有待進(jìn)一步實(shí)踐后才能提出。

(4)評(píng)估是一項(xiàng)細(xì)致和認(rèn)真的工作，容不得絲毫馬虎，它必須對(duì)建筑物所在地的地理、氣象、環(huán)境等條件作充分調(diào)查，并取得可靠數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行。

(5)本文只涉及單體的評(píng)估，至于對(duì)較大區(qū)域或環(huán)境的評(píng)估將是更復(fù)雜的工作，我中心正在進(jìn)行這方面的工作。

(6)此外，評(píng)估也可作為事后驗(yàn)證，借以判斷現(xiàn)有的LPS是否安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理。

第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾第二章雷電危害與干擾雷電對(duì)電子信息設(shè)備的危害

一雷擊與雷電過電壓

1直擊雷和繞擊

2雷電反擊

3感應(yīng)雷靜電感應(yīng)電磁感應(yīng)

4雷電侵入波反擊過電壓電阻耦合過電壓電容耦合過電壓電感耦合過電壓

5雷電浪涌

第二章雷電危害與干擾雷電對(duì)電子信息設(shè)備的危害

第二章雷電危害與干擾雷電對(duì)電子信息設(shè)備的危害

第二章雷電危害與干擾雷電對(duì)電子信息設(shè)備的危害

二瞬態(tài)過電壓

1開關(guān)切換造成的瞬態(tài)過電壓2雷電造成的瞬態(tài)過電壓

第二章雷電危害與干擾雷電靜電的危害機(jī)理第二章雷電危害與干擾雷電引入高電位入侵雷電引入高電位，主要是指直接雷擊或通過雷電感應(yīng)從電源線路、數(shù)據(jù)傳送線路、天饋信號(hào)線路、金屬管道引入高電壓到建筑內(nèi)，發(fā)生閃擊而造成的雷擊事故。注：架空或埋地引入的線路都有可能引入。第二章雷電危害與干擾雷電的高電位反擊雷電的高電位反擊通常是指受直接雷擊的金屬體（包括避雷針、引下線、接地體），由于本身阻抗的存在，在接閃的瞬間，會(huì)引起接閃點(diǎn)對(duì)地或其他部位的電位瞬間抬升很高并與附近的其他金屬體發(fā)生的閃擊現(xiàn)象，有稱旁側(cè)閃絡(luò)。當(dāng)這種高電壓在不采用共用地網(wǎng)的地網(wǎng)之間或設(shè)備內(nèi)部發(fā)生的閃擊稱地電位反擊。

Uhx=UR+UL=IRi+L0hxdi/dt第二章雷電危害與干擾雷電對(duì)建筑的危害建筑物在遭受雷擊時(shí)，雷電流將沿建筑的防雷裝置系統(tǒng)的各引下線和幾地體匯如大地，在此過程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電位（多種形式的過電壓），這些高電壓會(huì)對(duì)一些沒有作等電位連接的進(jìn)出建筑物的各種金屬線路或管道以及其他接地的金屬體、等可導(dǎo)電的人、物發(fā)生閃擊。第二章雷電危害與干擾雷擊