建筑物雷击风险评估中的风险分量分析及影响因素

张勇年　杨霰

【摘要】 雷击风险评估是建筑物防雷工程的重要设计依据，掌握雷击风险评估标准构架，根据雷击风险评估风险各分量性质及影响评估分量因素，使评估更加精准。

【关键词】雷击风险 风险评估 风险量

引言：雷击灾害时刻威胁着人类的生命财产安全，雷击在发生过程中产生的放电现象对建筑物和人群造成伤害损失，对社会公共服务构成严重影响。为了避免和降低这种雷击风险，必须对该风险量有正确认识，并通过各种途径降低风险。其中雷击风险评估作为风险评估的重要组成，是降低风险的一种有效措施，根据《中华人民共和国气象法》、《气象灾害防御条例》、《防雷减灾管理办法》及《防雷装置设计审核和竣工验收规定》等相关法律法规对雷击风险评估项目做了明确要求。雷击风险评估的评估标准需充分考虑不同类型雷击损失及风险因素，在实践评估中，由于评估目标物的性质不同且复杂，因此必须对被评估对象各风险量损失类型进行鉴别，科学合理评定评估目标的每一种风险。

1.雷击风险评估标准构架

雷击风险评估是在一定法律法规和技术的依据上进行的，在一定技术标准的范围内对被评估对象所在地雷电活动时空分布特征和灾害特征，以及雷电可能导致的人员伤亡、财产损失等危害程度进行的综合风险计算。通过一定标准的风险评估为被评估对象提供科学的防雷设计方案。这种雷击风险评估标准是建立在现代化社会生产形式、微电子设备对雷电危害的敏感程度等因素方面。根据雷电危害发生空间位置S1、S2、S3和S4四种类型，将不同类型雷电闪击过程中每一种危害类型作为雷击评估风险量。

1.1雷击类型

雷击类型按照雷击点位置分为以下几种损害成因：S1：雷击建筑物；S2雷击建筑物附近；S3：雷击通讯服务设施；S4：雷击电力、通讯等服务设施附近。

1.2损害类型

雷击可能损失根据建筑物结构类型、内部物品、用途、服务设施等方面，将雷击基本损害类型划分为D1：人畜伤害；D2物理伤害和D3电子电气系统故障三种。雷击建筑物的损害可能局限某一部分或整体，同时可能殃及相关电子电气系统，对相关服务设施造成损害。

1.3损害类型

任何一种损害都会对被保护对象产生不同损失，其中损失类型根据被保护对象本身特性，建筑物损失类型应考虑到L1：人身伤亡损失；L2：公众服务通讯和电力损失；L3：文化遗产损失和L4：经济损失。

1.4风险和风险分量

风险是雷击造成的年均损失与被保护对象总价值比，建筑物风险损失应充分考虑到R1：人身伤亡损失；R2：公众服务损失；R3文化遗产损失和R4经济损失风险四种，计算出各种损失风险并求和得出各种损失风险。

2.雷击风险评估风险分量

2.1风险分量计算评估

雷击风险评估是一个完整的评估系统，需要综合考虑多方面因素。风险计算：isk=Probability×Consequences （风险）=（事件概率）×（可能灾情） Risk={[Si，Po（Pr（Si）），Po（Xi）]}c 式中，Si 代表第 i 种致灾因子，Pr（Si）表示第 i 种致灾因子发生的概率，Po（Pr（Si）） 为 Pr（Si）的可能性分布，表示第 i 种灾害造成的损失，Po（Xi）为表示的第 i 种灾害的可能性分布。雷电风险评估中建筑物及服务设施风险计算Rx=（1-e-NPt）L其中 N为建筑物的年均预计雷击次数；其内 P δ 容物可能损失数量的量度。若取观察时间为1年（t=1），则当 NP≤1 时，简化公式为：Rx=NPL，因此总风险或风险分量的评估就是对Nx、Px、Lx三个量综合评估的过程。

2.2风险分量鉴别

①风险分量RA是建筑物外3m内接触或跨步电压引起的伤亡，可能造成L1、L4型损失。建筑物突遇直击雷后周围存在接触和跨步电压，在该规定范围内若有活动人员，将存在风险量RA，对R4风险损失的计算要鉴别建筑物外3m内的活动体即可。②风险分量RB是由雷击建筑物产生电火花导致的可能损害，需要考虑到建筑物的性质，若建筑物自身和内存放物不具备燃烧和爆炸条件则不存在RB。确定RB导致的L1类型损失时要考虑到建筑物内易燃易爆物品及量级，活动人员不在危险范围内时则RB分量不会导致L1损失，或存放易燃易爆物量不足以对人员构成伤害的L1损失可忽略。L2型损失时要考虑到建筑物内是否直接通过线缆、管道提供对外服务，若该类服务被中断后的影响过大也应确定L2型损失。确定L3型损失根据国家对建筑物本身和内部存放物价值进行定级。RB分量存在即导致L4型损失产生。③风险分量RC是雷击建筑物产生电感耦合过电压引起内部装置损失，一般是L2和L4型损失，确定RC是否存在是相对直观的需要根据目标物内电子电气装置情况。确定RC引起的L1型损失要了解电子电气环境、设备类型、工艺等特性，确定装置是否引起爆炸。若活动人员不在爆炸范围内，RC不会引起L1型损失，在鉴别RC是否引起L1型损失过程中需要正确了解生命与电子电器之间的正常工作关系。④风险分量RM是雷击电磁脉冲感应的过电压导致的L2和L4类损失，若建筑物内装置失效引起的生命危机会导致L1型损失。RM与RC所导致的电器失效区别是引起装置失效的损害源不同。⑤风险分量RU由是否存在长金属物决定，确定RU是否引起L1型损失考虑建筑物是否存在长金属物和室内人员是否与金属物接触。

3.雷击风险量影响因素

3.1雷击地密度

由地闪定位网络系统提供被评估对象雷击大地次数，或利用气象台站观测历史资料并结合闪电定位资料计算得出。

3.2位置因素

评估目标与周围物体高度比较，对于服务设施，若周围高度高于建筑物，因子取值0。

3.3土壤类型

風险系数与地面接触电阻成正比。

3.4建筑物内外人员

建筑物内外人员数量对RB、RV的估算影响，应考虑到危险时人员疏散问题。

3.5防雷级别

建筑物设计安装的防雷系统级别直接影响RA、RB的估算，提高强雷暴区的防雷级别可降低风险系数。

3.6SPD类型

安装符合规格类型SPD可有效防止过电压、过电流故障，对其何时规格的选择按照GB/T21714相关规定。

3.7内部防雷设计

通过合理布线、屏蔽、等电位连接等防护设计，可有效减少雷击建筑物内造成的设备风险，设备损坏风险与自身的耐压水平有直接关系。

4.结语

对建筑物进行风险评估是一项高技术、复杂的过程，一定要掌握雷击风险评估各种因素，根据风险评估分量进行计算，对相关风险量的选取和估算应根据风险量特性，在法规和市场行业标准的基础上遵循科学、严谨、全面原则，使评估结果更加精准，以做出不同风险保护措施。

参考文献

[1] 吴海 潘家利 建筑物雷击风险评估的风险分量及其影响因素P427（A）2010-02

[2] 钱强寒 陈勇斌 杨磊强 雷击风险评估实践中各风险分量的鉴别

[3] 建筑物防雷击风险评估技术浅谈 P429 2014-09