雷电风险评估（共12篇）
雷电风险评估 篇1
雷电是一种美丽而又迷人的大气放电现象, 虽然放电时间短, 但在放电时所产生数万伏至数十万伏冲击电压, 放电电流可达几十到几十万安培, 电弧温度也可达几千度以上, 对建筑群中高耸的建筑物及尖形物、空旷区内孤立物体以及特别潮湿的建筑物、屋顶内金属结构的建筑物及露天放置的金属设备等有很大威胁, 可能引起倒塌。起火等事故。特别是在华南地区, 年雷暴日常会达到80天甚至更多, 频繁的雷击会造成生命和财产的巨大损失。依法防雷、科学防雷, 建立防雷安全保障体系, 减少雷灾危害, 已成为社会经济发展的要求。防雷减灾工作, 实行预防为主, 防治结合的方针, 防范于未燃。“防”的法规全国各地气象系统都有相应的管理条文, 要“进行防雷”就先要告诉人家为什么要“防雷”, 防雷”的意义和价值有多大!因此就要对所保护的建筑物进行雷电损害的风险评估, 如何评估?《雷电风险评估的方法与实践》一文中以作了详细的介绍。
雷电风险评估是一项既重要又繁琐的工作, 涉及到建筑物的所在地的地理、气象、环境等方方面面, 是建筑物保护水平选择过程中最重要的一环。IEC61024、IEC61312、IEC62305和《雷电风险评估的方法与实践》均阐述了雷电风险评估的重要性和评估方法介绍。为了使防雷设计建立在科学的基础上, 避免盲目性、保证防雷工作安全可靠、技术先进、经济合理。对所保护的建筑物进行雷电风险评估应在建筑物设计之前或者在防雷整改工程实施之前进行的。从用户角度讲, 通过雷电风险评估可以让用户明确防雷之重要性, 让用户清楚所考虑的建筑物或服务设施是否需要安装防雷系统;如果需要, 应选用那些防护措施;采用这些措施在经济上是否合算。从防雷技术人员角度讲, 通过雷电风险评估可以让我们对所保护的建筑物判断是否需要采取防雷措施, 科学、规范、合理的进行防雷设计、施工以及采取有效的防护措施。
如果直接雷击损失风险值大于或等于风险容量值 (RD≥RT) 时, 从形式上就可以理解为该被保护建筑物所处的地理环境比较理想, 建筑物内的设备不是算很重要等。这时建筑物应当安装减小直接雷击损失风险值的LPS, 不需要采取其他措施, 便能保护建筑物。
如果直接雷击损失风险值小于或等于风险容量值 (RD≤RT) , 但间接雷击损失风险值大于或等于风险容量值 (RI≥RT) 时, 从形式上就可以理解为该被保护建筑物所处的地理环境较理想, 建筑物内有重要计算机机房、有各种服务性管道进出建筑物等。因而我们可以判断出, 该建筑物的所采取的直击雷防护措施是有效的, 但对间接雷击的防御尚存缺陷, 此时我们应当采取以下措施:1) 按IEC标准将电源部分、信号部分进行分级保护, 以SPD作等电位连接;2) 所有进出建筑物的服务性设施均进行等电位连接和屏蔽处理;3) 采用隔离变压器;4) 改变设备特性, 尽量采用耐压能力高的设备;5) 安装合适的屏蔽, 并且在设备安放时注意安全距离。在这种情况下必须进行全面的感应雷的防护处理。这也是我们防雷所面临的最多问题。
当然如果直接雷击损失风险值小于或等于风险容量值 (RD≤RT) , 间接雷击损失风险值大于或等于风险容量值 (RI≤RT) , 但雷击损失风险值大于等于风险容量值 (R>RT) 时, 在这种情况下, 无须任何特殊的防直接雷击和间接雷击的措施, 也就是说此时的被保护建筑物不面临的任何风险, 直接和间接雷击同时出现的概率极小, 当然这种情况所占比例较少。
下面是遵照QX---2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》所给出的《雷击风险评估方法》对某信息平台主机房的雷击风险的评估应用, 就能进一步证明雷击风险评估在防雷工程中重要作用:
评估依据:QX3-2000《气象系统雷击电磁脉冲防护规范》
计算公式:
1) E=1-Nc/N (E为信息系统雷击电磁脉冲防护等级)
当E>0.98为A级;
0.95
0.80
E≤0.80为D级。
信息系统电磁脉冲防护分级;
A级宜在低压系统中采取3—4级SPD进行保护;
B级宜在低压系统中采取2—3级SPD进行保护;
C级宜在低压系统中采取2级SPD进行保护;
D级宜在低压系统中采取1级或以上SPD进行保护;
2) Nc=5.8*103/C (Nc为因直击雷和雷击电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数:C为各类因子。)
C=C1+C2+C3+C4+C5
C1信息系统所在建筑物材料结构因子
C2为信息系统重要程度因子
C3为信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力因子
C4为信息系统设备所在雷电防护区 (LPZ) 的因子
C5为信息系统发生雷击事故的后果因子
本期工程C1取1.0;C2取3.0;C3取3.0;C4取0.5;C5取1.5。
3) N=k Ng Ac (N为建筑物顶计雷击次数 (次/a, 以当地气象台发布为准) ;
Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度Ng=0.024;Td1.3 (Td为年均雷暴日) ;
Ac为建筑物等效面积 (L=60m, W=20m, H=36m, 详细计算省略)
K为校正系数 (本期工程取1)
经计算E=1-Nc/N=0.9972>0.98参考第1项 (E>0.98为A级)
故某信息平台雷击风险取A级
A级宜在低压系统中采取3-4级SPD进行保护, 并配合采取其他防雷措施。
防雷技术随着社会需求的增长已经有了很大发展, 随着技术的进步和实践的深入, 防雷工程方案的设计必将越来越科学、越客观。IEC61662所给出的评估方法, 能够比较客观地评价一座建筑物或者一个电子系统对雷电防护环境的要求, 进而设计出比较合理的防护方案, 既不造成浪费, 又有理想的效果。
总之, 雷击损失风险评估是一项细致和认真的工作, 容不得丝毫马虎, 需要我们防雷人员对各个方面充分考虑, 谨慎作业, 才能较好完成评估。同时雷击损失风险评估是一种发展中的技术, 涉及面广, 其方法和风险容限还有待于实践的验证, 需要我们防雷人员在实践中得以开发拓展开来。这样就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, 克服盲目性和无谓的浪费节省开支。
摘要：本文着重讲述雷电风险评估在防雷工程中的应用。
关键词：雷击灾害,风险评估,实际应用
参考文献
[1]国家标准建筑物防雷设计规范GB50057-94 (2000年版) 北京中国计划出版社, 2001.
[2]IEC61662, IEC61024-1, IEC61312-1.
[3]IEC61312-1.雷电电磁脉冲的防护.
雷电风险评估 篇2
一、雷击风险评估的目的
雷电风险评估是雷电防御的重要内容；雷电风险评估是国家公共安全、航空航天、国防、工业建设、电力和电信、交通等具有重要的需求
通过雷电风险评估，在分析评估建设项目各种因雷击引起的风险的基础上，设计出一套适合于该项目的防雷装臵系统，从而使雷击风险值降到风险允许值内。
二、国内外研究进展
国内外研究人员采用各种资料，对雷电的临近预报方法进行了研究，主要手段：探空、雷达、卫星、闪电定位、电场以及数值模式产品
三、如何防御雷电灾害，将损失降到最低程度呢？
防雷装臵的所有者（单位）应依法履行防雷安全主体责任，包括建立责任制、落实防雷措施、强化日常管理、建立气象灾害应急处臵机制等；对个人和家庭来说，就是要破除迷信思想、相信科学，多掌握一些防雷知识，按照科学要求采取正确的防御措施。气象部门作为政府组成部门和防雷安全的法定监管部门，将按照法律法规规定和省政府的要求，积极做好以下几个方面的工作：
一是加强闪电定位实时监测资料的分析应用，将雷电预报纳入多轨道综合业务会商流程，通过各种媒体发布雷电预警信号，提高预警的时效性。
二是进一步加大雷电灾害的科普和宣传力度，通过多渠道、多途径广泛宣传雷电灾害及防护知识。
三是积极做好雷击灾害的调查、鉴定和指导，减少或避免雷击灾害发生的重复性；积极做好重大灾情的应急处臵，确保组织领导、技术指导、救援人员、现场处臵及时到位。
四是进一步加大化工、交通、电力、通信等重点行业的防雷安全执法检查，最大限度地避免和减轻雷电灾害损失。
五是按照法律法规的要求，做好新建、改建、扩建项目建（构）筑物防雷防雷风险评估、设计审核、施工监督和竣工验收等工作，落实防雷装臵实施年检制度。
六是积极推进雷击灾害风险评估制度，强化工程设防措施的落实，努力避免或减轻雷击灾害对大型建设工程、重点项目、安居工程、爆炸危险环境项目的危害，消除防雷设计缺陷，从源头上消除隐患，实现科学防雷、系统防雷。
四、什么是雷击风险评估？哪些项目必须纳入雷击风险评估范围？
雷击风险评估以实现系统防雷为目的，针对建设项目的重要性、特异性、使用性质、对雷击的敏感性、易损性等项目特定因素，对项目建设地点的雷击规律、地质地貌、雷电 散流分布、大气电场环境等要素进行技术勘测和分析，运用风险评估的科学原理和方法，对建设工程承载雷击风险及遭受雷击损害后果的严重程度等综合因素进行评估、论证，为该建设项目提出具有针对性的防雷设计指导意见，达到科学设防、合理投资、全面防御的目的。
雷击风险评估的范围主要有：
1、城乡规划、重点领域或者区域发展建设规划；
2、大型建设工程、重点工程、重大基础设施、公共工程；
3、爆炸危险环境等建设项目；
4、省、市、县（区）出台的地方法规和文件明确规定的项目；
5、可能造成重大人员生命损失、公众服务损失、文化遗产损失、经济损失的建筑物或公众服务设施；
6、遭受过雷击的建筑物或设施；
7、其他相关主管部门认为需要进行雷评的建设工程项目。
五、雷击灾害风险评估是从何时开始的，为什么我市以前没有开展雷击灾害风险评估？
法律法规和各级政府规范性文件对气象灾害风险评估早就提出了明确要求，部分省份2000年后陆续开展了重大建设项目气象灾害包括雷击风险评估工作，2008年初那场波 及大半个中国的雪灾发生后，气象灾害风险评估包括雷击风险评估才在全国广泛实施。
实行雷击风险评估是国家防御雷击灾害的法律制度之一，雷击风险评估活动本身又是一项科学、系统、严谨、复杂的技术工作，依赖于监测手段的进步、技术标准的完善。2006到2008年岳阳、益阳、郴州、衡阳各市相继开始雷击灾害风险评估工作，目前全省各市都已开展雷击风险评估工作。我市气象部门是今年年才组织实施了雷击风险评估工作，主要得益于三个方面的提高：
一是监测手段不断进步。气象现代化水平不断提高，2002年以来先后布设了覆盖全省的闪电定位仪、大气电场仪等雷电监测设备，能够全方位、自动化、连续性、数值化地监测雷电活动的强度、属性、移动路径等，为开展雷击风险评估工作积累了科学数据。
二是技术标准不断完善。基于国际通用标准（IEC62305）的国家标准（GB/T21714-2008《雷电防护》）和气象行业标准QX/T85-2007《雷电灾害风险评估技术规范》等标准的出台为雷击灾害风险评估提供了技术规范支持。
三是法律法规不断健全。在《中华人民共和国气象法》关于重大工程建设开展气象灾害评估、气候可行性论证的基础上，《气象灾害防御管理办法》、《防雷减灾管理办法》《湖南省雷电灾害防御条例》、《防雷装臵设计审核和竣工验收规 定》等法律法规均对雷击灾害风险评估进一步作出具体要求，明确了评估范围，细化了评估程序和标准。
六、相对于传统的防雷手段，雷击风险评估有哪些重要意义？
开展雷击风险评估是科学防范雷击灾害的前提和基础，是防雷工程设计和施工的基本依据，是建筑物防雷设计之前特别是防护水平选择过程中最重要的环节，是科学防御雷击灾害的重要的、前端性措施。其意义：
一是将防雷高新技术研究成果应用于建设项目防雷工程设计的实际工作中，避免因建设项目防雷设计不完善或不合理而造成重复设计、重复施工所带来的经济损失；
二是针对雷击灾害的特性以及建设项目的使用性质和所在地雷电活动规律的复杂性等因素进行分析，对保护对象是否应采取防雷措施以及作何种等级的防雷措施做出判断，对采取某项措施前后存在的风险做出评估，以使决策正确、防患于未然；
三是对具体建设项目提出全面而又具有针对性、唯一性的建（构）筑物雷电防护设计指导意见，弥补通用规范对具体项目的不适用、不系统缺陷，为防雷装臵设计的准确度、可靠性提供技术服务，为防雷装臵项目投入使用后的日常管理与维护、防雷工程扩充设计提供科学、可靠的理论数据。
七、雷击风险评估工作有哪些程序？我市雷击灾害风险评估 工作取得了哪些明显成效？
根据《湖南省雷击风险评估工作暂行规定》、《防雷减灾管理办法》、《防雷装臵设计审核后竣工验收规定》、《气象行政许可实施办法》规定，符合条件的建设项目建设单位应当在可行性研究或者初步设计阶段委托通过专业评审委员会雷击风险评估能力认定的独立法人单位承担雷击风险报告的编制工作；评估报告编制完成后应报市级气象主管机构进行技术审查；审查通过的评估报告作为该项目防雷设计的重要组成文件，在申请防雷装臵设计审核时与根据评估指导意见设计的图纸同时提交气象主管机构；项目建设单位应按照核准的设计进行施工，以确保经过评估该项目所采取的防雷措施落实到位。
今年以来，我市已依法组织对4个建设项目进行了雷击风险评估，涉及爆炸危险环境、化工企业、房地产开发项目等，取得了较好的社会效益。主要体现在：
一是科学设定项目防雷类别：经过评估、论证，科学给定了项目的防雷类别，与初步设计方案比较，有些项目由二类防雷调整为三类防雷，有些项目由三类防雷调整为二类防雷，一方面避免过度设防、浪费建设资金，另一方面保证建设项目防雷措施科学、设防适度。
二是增强了爆炸危险环境项目防雷安全性。防雷安全对危化企业尤为重要，疏漏了任何一个应设防的环节都可能因 雷击导致火灾、爆炸事故发生。项目单位提供的设计文件防雷设计内容非常少，有些仅有几句话，而通用标准对危化企业防雷的特殊要求缺乏针对性。经过评估、论证，不仅根据项目特点确定了防雷类别，而且对危化企业从原料、生产、运输、储存等诸多生产环节的设施、设备提出了防雷防静电设计指导意见，消除了爆炸危险环境项目存在的严重设计缺陷，并对危化建设项目防雷管理提出了指导意见。
三是为建设项目实施系统防雷提供依据：经过评估，针对项目的建筑结构、功能定位等特性提出系统、全面防御雷击灾害的工程措施和设计建议，指导各系统防雷设计并提供避雷器（SPD）选型和规格，弥补了现行设计普遍存在的设计缺失尤其是复杂系统的防雷设计缺陷，且避免了项目单位设防不到位、盲目选择SPD可能导致的资金无效投入、达不到防雷效果甚至可能因选型不匹配引发火灾的严重后果。
四是根据项目建设地点雷电发生规律、雷电流强度、雷电散流二维分布特征、雷电的主导方向等特异性，为项目单位贵重设备防雷保护、信息机房的选择、弱电系统的防雷设计、弱电线路敷设、重点设防区域提出了科学建议。
五是细化防雷措施、设计指导延伸：经过风险评估，不仅对项目生产线自动控制系统、电力通讯、信息网络、安保系统、有线电视系统、火灾自动报警及消防联动控制系统等共有或独立的系统给出相应的防雷设计要求，还对一些项目 特有的弱电系统提出针对性的防雷措施。
六是根据建设项目的不同特性和使用功能，对项目建设期间、投入使用后的防雷安全长效管理及雷击事故应急处臵、与雷电伴随的暴雨、大风、冰雹等气象灾害防御提出意见和建议。
八、我市在开展雷击风险评估中还存在哪些亟待解决的问题？
市委、市政府高度重视雷电灾害防御工作，在《关于进一步做好防雷减灾工作的通知》文件中对开展防雷工作提出了具体要求。气象部门依法履行防雷减灾责任，推进雷击灾害风险评估这项防灾减灾制度的落实，得到了政府相关部门、社会公众的肯定和支持，大部分项目建设单位能够依法履行主体责任，从以人为本、科学防灾、社会安定、百姓安居、项目安全出发，在进行雷击风险评估的基础上完善项目的综合防雷措施。但仍存在一些问题，需要进一步规范管理：
一是部分项目建设单位对通过雷击风险评估进行工程项目科学设防的重要性和在防雷工程措施上投资的合理性、安全性认识不足。雷击风险评估目的是为降低雷击风险，实施科学、系统、全面的雷击防御技术措施，其效益体现在设计科学、投资合理、防控措施安全上，体现在人民群众和社会安全的公共利益上，部分建设单位重视眼前利益，轻安全投入，对存在的雷击灾害风险和投资的不合理、不能达到安 全防护目的没有充分的认识。特别是个别房地产开发企业，缺少对业主居住安全风险的充分考虑。有些项目甚至违反防雷安全“三同时”规定，先施工后评估，导致出现大量整改，浪费人力物力财力，甚至有些整改措施难以实施，工程完工了防雷隐患依然存在。
二是部分项目建设单位对评估工作流程不熟悉，或者对气象部门关于应依法进行雷击风险评估的告知和督促臵之不理，造成评估工作滞后。雷击风险评估是一项科技含量高、技术性很强的工作，数据量大、工作环节多、论证严谨，评估程序、评估方法、评估数据来源等均有严格的要求，因而评估报告编制需要一定的时间保证。项目建设单位的期望值、优化经济发展环境要求与评估单位的实际需求有冲突。
九、下一阶段将如何进一步完善雷击风险评估工作？ 一是进一步加强对依法进行雷击风险评估工作的宣传，提高项目建设单位、政府职能部门和服务对象的认识，树立“减灾始于风险评估”的理念，在项目可行性研究或初步设计阶段即进行雷击风险评估包括气象灾害风险评估工作，避免评估工作滞后对项目建设可能带来的不利影响。
二是进一步规范雷击灾害风险评估工作。气象部门作为主管机构，主要在评估范围上要把好关、在评估主体上要严要求，在评估报告质量上要细审查，真正把雷击灾害防御的有关法律法规落到实处，目前我局正与有关单位开展出台专 项规范性文件的调研准备工作，将进一步明确要求、制定措施、理清机制，规范开展。
三是进一步提高雷电灾害防御的科学水平，把雷击灾害风险评估工作作为提高气象灾害防御的有效手段，不断加大科研投入，加强科学研究，真正把雷击灾害风险评估的结论落实为具体的防雷减灾措施。同时，还要实现从雷电单灾种向综合多灾种气象风险评估转变，从而提高全市气象防灾减灾能力。
永州市气象局
雷电风险评估 篇3
【关键词】气象信息系统；雷电防护区；雷电防护
引言
最近几年，对气象部门在气象信息系统进行雷电防护的工作上，我们国家逐渐开始高度重视这个问题。我国在很久以前就在许多领域都采取了雷电保护措施，比如说：气象卫星通信、局域网络、宽带网络、可视会商等信息系统，甚至还有在自动气象站、天气雷达站等，可是，这样做的效果并没有什么成效，在近两年里，我国还是时常遭受雷电的损坏在气象信息系统的有些设备里，这其中损失最大的是自动气象站。所以我们对雷电袭击气象系统进行研究，分析问题的原因，并提出解决对气象信息系统进行雷电防护的措施。
一、气象信息系统雷电防护的基本原则
当我们在进行对气象信息系统懂得雷电防雷设计时，应该认真调查气象站周边的地理环境、气象、地质等条件，以及研究在这区域的雷电活动的可循规律，在根据气象信息系统的性能特点再进行全面的规划防护措施。在雷电发生的时会发出一种电磁脉冲，电磁脉冲是一种很强的干扰源，它是属于电磁效应，在闪电时，直接雷击在建筑物的附近和防雷装置上产生的。其中很大一部分是通过连接导体而形成的干扰，比如部分雷电流、被雷击中的防雷装置的电位升高[1]。对于气象信息系统雷电总的防护技术有：屏蔽、分流、等电位连接、合理布线、过电流电涌防护等，我们应该这许多措施的综合进行防护。
二、雷电防护区的划分
对于雷电防护区的划分，我可以从被保护设备的位置以及设备能够承受的电磁场强度，在根据防护要求相应采取的防护措施再进行防护区域的划分，所分的区域就是雷电防护区。通常，雷电防护区可以分为5个，分别是：直击雷非防护区、直击雷防护区、第一屏蔽防护区、第二屏蔽防护区、第三屏蔽防护区。
三、气象信息系统的防雷措施
（1）在直击雷防护区采取直击雷防护措施
我们可以在直击雷防护区通过使用避雷带、避雷针以及引下线，它们可以使雷电分流转到地里，用此防护直击雷对气象信息系统的危害。
（2）在第一屏蔽防护区利用屏蔽对雷击电磁脉冲进行防护
对于减低雷击的电磁脉冲的最基本的防护措施使屏蔽，它将有利于降低信息系统的干扰。对于屏蔽是如何形成的，它是通过建筑物中的混凝土中含有的金属构件组成的格栅形的大屏蔽，从而降低雷击电磁脉冲对气象站内的设备干扰[1]。除此之外，电缆的外导体也静电屏蔽作用对内导体，因为电缆的外导体与内导体共同组成电容，这个电容能够将芯线上具有的高频性质感应电荷转入到地，这也可以防止雷击电磁脉冲的干扰程度。由此，我们应该把建筑物内所有线缆的金属屏蔽层，把它们的两端正确的接地，如何要求系统只在一端接地时，这时我们应该使用双层屏蔽电缆，其中对于外层屏蔽我还是要两端接地。对于室外的各种线缆，线缆应该通过铁管或者是敷设在金属槽内而引入，但是铁管或金属槽的两端要放在雷电防护区交界处并且让它们等电位连接。
（3）利用等电位连接进行第二屏蔽防护区的雷击电磁脉冲防护
通过等电位连接可以减小电位差，等电位连接的形成是将建筑物内所有金属外露的电气装置以及可导电部分用金属导体将它们连接在一起。对于等电位连接可以分为三种形式，分别为总等电位连接、辅助等电位连接以及局部等电位连接[2]。而对于气象信息系统的等电位连接，它主要是利用各种地网然后采用等电位连接器将它们连接在一起；如果是在机房或者是电子设备密集的地方，我们还要应该在防静电的地板下敷设等电位连接网，并且还要与建筑物混凝土钢筋中的金属结构的共用接地系统正确可靠的连接；将室内的PE线、SPD接地、防静电接地、屏蔽地以及各电气设备的金属外壳等都应该作等电位连接网。与此同时，我们也要做好等电位连接在雷达天线、雷电监测系统、观测场、卫星天线、人影作业系统、自动站、雨量站、预报室和机房内以及值班室内各金属设备外壳。
（4）巧用“雷电防护区”设计安装电源SPD和信号SPD
对于不能直接参加等电位连接的带电体（电源线、信号线），我们可以通过SPD与等电位连接带连接，这样一来，电源线、信号线就变成了等电位连接的组成部分，这样会起到限制瞬态过电压的作用，把电涌电流分走从而起到对信息系统设备保护的作用。
依据我们对雷电防护区的划分，在直击雷防护区与第一屏蔽防护区界面上最好是用Ⅰ级开关型电源SPD，开关可以安装在建筑物的总配电箱旁，这样就可以当作设备的第一级防护在整栋建筑物内；在第一屏蔽防护区至第二屏蔽防护区界面上应该使用Ⅱ级能量稍低的限压型电源SPD，安装地方与上述一样，它可以作为第二級防护对第二屏蔽防护区内的各用电设备；在保护的信息系统设备的旁边应该安装Ⅲ级电源SPD进行保护，将Ⅳ级限压型电源安装在第三屏蔽防护区设备前，这样可以对设备精细保护。
（5）接地系统
众所周知，一个良好的接地系统是作为泄放雷电电流的最基本的保障，然而信息系统设备是一类精密、较为敏感的电子器件，因此它对防雷接地有着更高的要求。我们应该充分利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，假如建筑物无基础钢筋地网，则应该采取在建筑物周围埋设人工垂直接地体和水平环型接地体，但是要求其接地电阻小于或等于4欧。
四、结束语
由于气象信息系统的损坏主要时原因遭受雷电电磁脉冲的危害。我们应该根据雷电防护区，随时注意直击雷防护，在气象信息系统里，最好的雷电防护方法就是采取等电位连接、合理布线、屏蔽、安装多级SPD等措施，如果能将这些措施综合使用，那么将会有更好的防雷效果。此外，我们要经常对气象信息系统安装的防雷装置进行安全检查，确保它们正常运行，达到保护的效果，并且对于个别重要的、特别的防雷装置，我们要针对性的维护，如果运到故障，应在第一时间进行解决。
参考文献
[1][英]R.H.GOLDE.李文恩译.雷电（下卷）[M].北京：水利电力出版社，1983.
[2][美]E.A.雷西.仇钰译.电子安全防护手册[M].北京：科学普及出版社，1982.
雷电风险评估浅议 篇4
雷电防护工程设计的依据之一是雷电防护分级确定, 其关键就是防雷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和建筑物的雷电环境进行风险评估, 按照风险评估的结果确定建筑物的防雷保护类别及对电气设备、电子信息系统进行什么等级的防护。因此, 雷电环境的风险评估是雷电防护工程设计必不可少的环节。近年来, 随着防雷工程广泛和深入发展, 雷电风险评估的应用也越来越广泛。
雷电环境的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、结构特点和电气设备、电子信息系统设备的重要性及其抗扰能力。将这些因素综合考虑后, 确定一个最佳的防护等级, 进而设计雷电防护工程, 才能使其达到安全可靠、经济合理。因此雷电灾害风险评估是一项十分重要的工作。
一、风险评估的确定
雷电灾害风险是指雷电对建筑物和服务设施造成的年度可能损失。雷电灾害风险评估通常采用相对值法, 通过相对损失和雷击概率得出一个或多个无量纲的风险值。
通过雷击风险评估确定防雷分级, 并根据防雷分级采取相应的防雷措施。当确定了防雷分级时, 如何直观的表达各种防雷措施的防雷效果就显得很有必要了。在实际应用中, 对用户而言, 防雷效果比防雷分级更有实用价值。因而, 在评估得出防雷分级之后, 着重对评估主体分别提出了综合防雷方案, 并对方案中提到的各种防雷措施, 进行了效果分析。在各种防雷措施中, 安装电涌保护器 (SPD) 是电气、电子设备防雷中的有效措施, 故在防雷效果分析中对SPD的效果分析应得到重视。
二、评估中的几个问题
评估主体所在地气象卫星云图、雷达回波、大气电场值、闪电定位数据等实时资料均可用于确定其地区雷电活动时空分布特征。进而更加精确计算建筑物年预计雷击次数, 并对评估主体的选址及功能分区布局等问题从雷电综合防护的角度提出意见。
在气象研究和工程应用中常用雷暴季节、雷暴持续期、雷暴月、雷暴日、雷暴小时以及落雷密度等参量来表示雷暴的活动情况。这次评估只参考使用了最常用的雷暴日和落雷密度的定义及其分布特征。
1) 针对一个地区的雷电大气环境评价。
a.雷暴日的影响系统。
单次雷暴分析预报无疑属于分辨率10km的中小尺度数值预报业务系统。但是大气运动的系统多种多样, 大到行星尺度, 小到局地湍流。有些系统是不稳定的, 会受到调整, 其结果是气流由于受热和水汽凝结产生的能量而得到加强。大气的这一特性意味着大气状态的一些微小的不确定性也将增加, 最终导致无法对不稳定型做出准确预报。情况发生的快慢取决于运动的类型和大小。
传统上的临近预报, 侧重于对观测到的气象场的分析和外推, 目前特别强调的是从卫星和雷达导出云和降水的中尺度场的分析和预报。在伴随强对流和强气旋的小尺度危险天气现象的情况下, 临近预报产品特别有价值。对于雷暴这类时间限度约几小时对流运动, 在此期间其区域运动范围足以达到数百公里, 在此范围之内的地表环境均应是雷暴预测所要考虑的因素。
b.闪电密度的区域性分布。
但由于雷暴日本身不能反映一天中只发生一次短暂的雷暴, 几次雷暴, 还是持续时间很长的雷暴, 因此在使用中有较大的局限性。而雷暴小时无法区分该小时内具体雷暴活动的强弱程度, 仍然有一定的局限性。
2) 目前我国不同行业在不同地区建立了不同的雷电监测网, 但没有统一的全国雷电监测网, 所以我国正准备新建立卫星-地基综合、立体的雷电探测系统, 结合雷达、探空以及卫星云图等观测手段, 组成全国范围内的雷电综合探测系统, 建立统一、实用的雷电资料共享平台, 开展雷电探测试验和资料的应用研究, 为雷电的预警、预报方法和防护提供技术基础。
三、结论
1) 多采用相对值法的雷电灾害风险评估, 累计相对损失和计算单体雷击概率得出一个或多个无量纲的风险值。再以一定的可接受标准评定得出的风险值, 从而确定防护等级和方案, 最终达到安全防护的目的。
通过对雷暴中小尺度发展过程的分析, 可知雷电与强对流, 降水及微观结构之间存在着复杂的相关性及耦合过程, 进而得出对地区雷暴的长期预测和统计更应数百公里的范围为基准的结论。故在具体评估中用“区域性平均雷暴日”代替了“平均雷暴日”。
2) 通过分析该市45年雷暴日数变化阶段。
60年代初期至80年代末的减少时期, 80年代末至2005年的增加时期。在考虑上升趋势的发展, 得出了本市的雷电防护的必要性会越来越突出, 而对雷电防护工程的设计和审核, 也应将此趋势考虑进去, 从而适应未来雷电环境变化的需要等结论。通过对累年雷暴日数月变化的分析, 得出月变化抛物线型分布图, 抛物线的顶点在7月份, 故防雷装置施工和维护应尽量安排在, 占到全年总雷暴日数的72.37%的6、7、8月强雷暴时期之前的工作思路。
3) 通过对全国闪电定位系统记录数据的分析。
可知本市雷击闪电明显高于周边其他市县, 而其分布的范围明显和由该省地矿局地质队已经勘探得出的煤层分布极为相近。和模拟试验证明的地面土壤电阻率的分布不均匀时, 则在电阻率特别小的地区, 雷击的几率明显较大的结论相互佐证。故预计雷击次数计算公式中的校正系数K, 应在地下有大量金属或煤炭矿藏和地表存在大量金属物体的情况下同样取值为2。
摘要：通过对一雷电风险评估实例的总结, 分析了现行国内雷电风险评估标准中关于雷电及建筑物环境评价参数的设定, 并简单提出了修改思路。
关键词：雷电风险评估,落雷密度,校正系数
参考文献
[1]曹治强, 刘辉志, 李万彪, 童科, 牛晓蕾.中尺度对流系统的微波辐射和闪电特征分析.北京大学学报.
[2]王道洪, 郭昌明.雷电与人工引雷.上海交通大学出版社.
描写雷电雷电的四字词语 篇5
雷声隆隆 雷声滚动 雷霆霹雳 雷电大作 雷电交加 雷声轰响 电闪雷鸣
雷雨交加 雷声轰鸣 雷电大作 电闪雷鸣 风雨雷电 闷雷低沉 雷声滚滚
骤雨大作 雨急似箭 疾风暴雨 雷电大作 淅淅沥沥 大雨淋漓
暴雨狂风 瓢泼大雨 雨帘悬挂 电闪雷鸣 闷雷低沉， 雷声滚滚
大雨滂沱 大雨倾盆 狂风暴雨 晴天霹雳 雷雨交加 雷声轰鸣
尺波电谢 电掣风驰 电掣星驰 电光朝露 电光闪闪 电光闪烁 电光闪耀 电光石火 电光四射
电光一亮 电流星散 电劈石击 电如火龙 电如火蛇 电闪雷鸣 电似火龙 电似火蛇 电似金箭
电照风行 飞云掣电 风驰电掣 风驰电骋 风驰电赴 风驰电击 风驰电卷 风驰电逝 风回电激
风激电飞 风激电骇 风驱电击 风驱电扫 风行电掣 风行电击 风行电扫 风行电照 风旋电掣
鬼出电入 划破长空 划破夜空 疾如雷电 金蛇狂舞 驹窗电逝 雷轰电闪 闪电一晃 闪闪灿烂
可怕的雷电 篇6
雷电的奥秘
雷电是一种常见的自然现象，经常出现在天空。在一些地方，每到夏夜，几乎天天都能见到雷电。
雷电的形态雷电是一种常见的自然现象，经常出现在天空。在一些地方，每到夏夜，几乎天天都能见到雷电。雷电大致分为三种形态。大多数雷电只见其光，不闻其声，例如夏夜常见的“打闪”。第二种雷电出现在闪光之后，隔一定时间能听到雷声，但声音不大，例如暴风雨来临前常常出现的闪电和“闷雷”。这两种雷电是在云与云之间发生的，叫做“云－云”雷电。“云－云”雷电因为发生在高空，所以又叫“高空雷”。“高空雷”离地面比较远，大部分能量耗散在传播过程中，传到地面时已是强弩之末，因此不会造成很大的危害。
第三种雷电发生在云和地面之间，因为它们发生在地面附近，在传播过程中能量耗散得不多，所以几乎所有能量都在爆炸瞬间释放，出现时电光闪闪，雷声隆隆，不仅给人惊恐和震撼，而且能造成巨大的危害，地球上的雷电灾害基本上都是由这种雷电造成的。这种雷电叫“云－地”雷电，也叫“落地雷”。
上述三种形态的雷电都是由同一个过程产生的。由于光在空气中的传播速度是每秒30万公里，声音传播速度却只有每秒340 米 ，光速比声速快得多，所以我们总是先见到闪电，后听到雷声。又因为光波和声波在媒质中传播时都要损失能量，而且传播得越远损失的能量越多，声波损失能量比光波快，因此远方的闪电弱，雷声小。当雷电离我们很远时，我们只能见到微弱的闪电，听不到雷声。相反，当我们听到很响的“炸雷”时，雷电就在附近，闪电很亮，雷声与闪电的时间差也很短。冰-电-火链接 闪电的本质是电，前身是冰。冰“生产”电，电“生产”火，火光闪烁就是闪电，所以闪电产生的过程实际上就是冰－电－火的链接过程，链接的纽带是云里翻腾不息的气流。在雷雨天气里，天空有一种形状像铁砧的云，叫做“积雨云”。它像一部复杂的机器，能把大量水汽“制成”雨滴、冰雹和冰晶，同时还能“生产”出电荷，造成大规模的闪电和隆隆的雷声。
积雨云的“本领”来源于它内部翻腾不息的气流。在气流作用下，云中寒冷的水汽和冰晶发生激烈碰撞或摩擦，结果就产生了两种不同性质的电荷：正电荷和负电荷。负电荷附着在比较小的冰晶上，被气流带到云顶；正电荷留在比较大的冰晶上，冰晶在地球引力作用下沉到云层底部，融化成许多带负电荷的水滴。在上升气流的撞击下，水滴又分裂成许多带负电荷的小水滴和带正电荷的大水滴。带正电荷的大水滴集中在云的底层，带负电荷的小水滴在上升气流的抬升下进入云顶。这样，大气中的正负电荷就分开了，不同性质的电荷积聚在云的不同部位。
电荷分离后，“怪事”就来了。如果你对此有兴趣，不妨做一个小实验：分别在一节电池的两极引出一根导线，两手各拿一根，使它们相互之间慢慢靠近。当两根导线靠得很近、但尚未接触时，两根导线之间就会“啪咝”一声冒出火花。这种现象叫做“火花放电”。积雨云里的正、负电荷靠得很近时也会发生火花放电，发出“啪咝”声。这一连串的“啪咝”声传到地面就成了隆隆的雷声，发出的火花就是闪电。
闪电的奇趣
闪电是一个大家族，兄弟姊妹颇多，最常见的是线状闪电，危害最大的是“落地雷”。
闪电是一个大家族，兄弟姊妹颇多。最常见的是线状闪电，它像一棵多枝杈的树木倒挂在空中，呈白色、粉红色或浅蓝色，非常明亮。线状闪电一般先由一个很暗的先导闪击开始，沿一条路径一步一步地向地面延伸，这叫“逐级向下先导闪电”。也有一些先导闪电在向下延伸的过程中，急匆匆一路向下，不作停顿，这叫“直窜先导闪电”。主闪击跟在先导闪电后面，主闪击的后面是一系列放电过程，即一系列火花放电。一个放电过程有20 多次放电，放电时间约半分钟，释放的电流在1 万～10 万安培。如果用这些电流来照明，可使5 万～50 万只40 瓦的电灯同时发光；如果把10 万安培电流全部转换成热量，其放电路径上几十厘米直径的空气将被迅速加热到10000 ～20000 ℃的高温！
在线状闪电之后，天空有时会突然出现一们大多出现在强雷雨天气。关于球状闪电，有许多故事。70 年前，苏联一支勘测队在西伯利亚勘测时遇到了一桩怪事：在一个月黑风高的夜晚，一个红色火球悄无声息地钻进勘测队员的帐篷，进入一个睡袋，在一名队员脸颊上“抚摸”一番后，悄悄钻出睡袋，“走”到帐篷外飞走了，这名队员当时被吓出了一身冷汗。
1962 年7 月2 日晚，我国著名风景区泰山顶上也出现了类似的火球。那是在一阵雷雨之后，一个直径约为15 厘米的火球从玉皇顶西侧的窗缝里钻到室内，缓缓飞行，两三分钟后钻进烟囱，“轰”地一声炸开来，烟囱被炸去一半。被炸的烟囱证明，火球是客观存在的实体。
个大火球，它们大小不一，飘忽不定，颜色各异。大的直径几十米，小的只有几厘米，有时在天空飘荡，有时悬在半空中，有时发出白光，有时呈现粉红色。它们还有一个特别的爱好：喜欢钻洞，烟囱、窗户和门缝都是它们的通道。过去，人们不知道这些火球为何方神圣，于是给它们起了一个带有迷信色彩的名字——“神火”。实际上，神火并不“神”，它也是一种闪电——“球状闪电”。球状闪电十分罕见，它还有一个更奇怪的火球，是法国著名天文学家弗拉马利翁见到的。一天，弗拉马利翁老先生正坐在屋里的藤椅上，突然一个火球从屋顶钻进屋内，落到他头上，把他吓了一大跳。他仔细看时，一个大火球已从他头上、身上滚到脚上，又从脚上滚到地上。它在房间里转悠了一圈后，又来到老人身边，“爬”到脚上，依次从脚上、身上“爬”到头上，从头顶飞向屋顶，最后穿过屋顶消失在茫茫夜色中。
球状闪电是有趣的，而更有趣的是“电晕”放电。在雷雨天气里，我们在船桅顶端、尖屋顶、烟囱顶端、避雷针上，往往会看到“冒火”，有时还有闪光。登山运动员在登山过程中，也会发现队友头发上冒出火光。这就是“电晕”现象。电晕看似神秘，其实是大气中一种无声的放电现象。它们大多数发生在雷雨期间，因为这时大气中有很强的电场，地面尖端物体附近也出现很强的电场。当物体尖端附近的电场超过1 万伏厘米时，大气里的自由电子便在物体尖端附近飞快地运动，撞击空气分子，使它们电离（原子失去核外电子的过程叫电离）、电离、再电离，最后被击穿，出现放电现象，在尖端物体附近发光，形成“电晕”。
另一种有趣的闪电是链状闪电，它们常常像二三十个“球”连在一起，穿成一串，在线状闪电的路径上闪耀，十分有趣。
以上闪电基本上都发生在高空，是高空闪电，它们是无害的。而当高空闪电向下延伸到地面附近时，地面突出物顶端向空中释放的正电荷便像欢迎贵宾似的迅速迎上去，造成空气迅速加热、膨胀，发出震耳欲聋的霹雳声，形成一种有害的闪电——“落地雷”。
有豁化工厂
闪电还是制造毒品的“化工厂”，它“生产”出来的“产品”甚至可能强烈影响局部地区的空气质量和全球气候。
闪电虽是寻常的天气现象，但一般人对这种现象的了解未必详尽，比如许多人就不知道闪电还是“化工厂”——制造毒品的化工厂，它“生产”出来的“产品”强烈影响局部地区的空气质量和全球气候。闪电对空气质量和气候的影响是通过上层对流层中的氮氧化物NOX 实现的。在这个分子式中，N 代表氮，O 代表氧，X代表自然数1 、2 ……不同氮氧化物的X不同，一氧化氮（NO）的X是1，二氧化氮（NO2）的X是 2，，以此类推。氮氧化物是怎样影响空气质量和全球气候的呢？原来，风、云、雨、雪等天气形式都是在上层对流层中形成的，而臭氧（O3）是重要的温室气体，羟基（OH）是控制几种温室气体氧化作用的高度活泼的分子，因此臭氧和羟基的浓度对上层对流层中的天气形成起着重要作用。而大气中臭氧和羟基的浓度又部分地受NOX 的控制，因此NOX 间接地影响地球的气候。由于NOX 对大气的重要性，大气化学家对NOX 很感兴趣，尤其对其中的一氧化氮和二氧化氮感兴趣。他们发现NOX 有两个来源，其中最重要的来源就是上层对流层中的闪电，其次才是工业废气和汽车尾气。汽车发动机的尾气和发电厂排出的有毒气体是一氧化氮。二氧化氮是红褐色有害气体，有强烈的刺激气味。目前，汽车和工业产生的NOX 数量可以测定，然而全球闪电“制造”的NOX 数量却无法知晓，因为后者既无法测量，又不能用计算机模拟。用计算机模拟，需要知道两个重要的闪电特征参数，一个是一次闪电闪烁的能量，另一个是一次闪电闪烁产生的NOX 的化学热。目前这两个特征参数都是未知数，因此人们还无法确知闪电“制造”的NOX 的数量。然而，闪电是模拟局部空气质量和全球气候的通配符。要了解天气形式，就不能不了解NOX 的数量。为此，美国宇航局利用“奥拉”卫星在空间进行大气化学测量，利用测量结果为全球化学和气候模型提供数据，从而估算出全球大气产生的NOX 数量约为600 万吨。
一次闪电闪烁的能量是闪电“制造”NOX 的关键，为了尽可能仔细地了解这个“关键”数据，美国宇航局的科学家们尝试运用空间和地面的两种观测设备进行研究。其中，空间观测仪器是安装在“测量对流层降雨量飞行器”上的“闪电光学成像敏感器”，这是一架特殊的照相机，用来观测闪电闪烁的光学特征，借以获取闪电闪烁的能量。地面观测则使用两组仪器，它们都安装在美国佛罗里达州的肯尼迪空间中心。这些仪器可以用来测量积雨云内部很深的区域，借以确定闪电通道的几何图形与一次闪电闪烁积聚的电荷及能量。比较空、地两种观测的测量结果，就可以分析出空间光学测出的能量与地面闪烁测出的能量之间的相关性。如果两者是相关的，就可以利用空间“闪电光学成像敏感器”来寻找全球范围的闪电闪烁的能量。
这是一个极好的构想，但构想虽好，实现起来却很难，因为：第一，云的介质时刻在变化，很难选择最佳观测地点来获得可靠的观测数据；第二，积雨云内部物质密度很大（用物理术语来说，是“光学厚”的），闪电闪烁的辐射是高能辐射，这种辐射在“光学厚”介质中传播时大部分能量被吸收，剩下的微弱辐射很难被“闪电光学成像敏感器”记录下来；第三，云顶的闪电发生在上层大气中，这里的大气是“光学薄”的，而在“光学薄”介质中传播的辐射能量很少被吸收，所以即使闪电辐射比较弱，仍可能在“闪电光学成像敏感器”上显示出比较明亮的结果。因此，这种记录是不可靠的，所有这一切都给观测带来了麻烦。
为了克服这些麻烦，科学家希望发明一种不直接估计闪电闪烁能量的新技术，比如利用统计的方法给出大气的化学模型，最后用来模拟闪电。我们期待这个构想早日成功，让科学家更好地了解全球大气“制造”的NOX 数量。
雷电的危害
雷电是一种危害很大的天气现象，它除了污染空气外，还能直接给人类生命财产带来巨大损失。
可怕的雷击 雷电是一种危害很大的天气现象，它除了污染空气外，还能直接给人类生命财产带来巨大损失。2007 年6 月下旬，我国皖南某地遭遇雷击，“哗啦”一声巨响，几个生产队的家用电器全部被烧毁，彩电、冰箱、空调无一幸免。雷电伤人的事也时有所闻，不仅在室外作业的人容易遭雷击，就是呆在家里也难确保无虞。不时有这样的报道：一名妇女在洗澡时不幸被雷击中，死于浴室内；一名学生在灯下读书时被雷击中，不治身亡。
雷击造成物毁人亡的例子不胜枚举。全球每年死于雷电的民众数以千计，牲畜不计其数。雷电袭击建筑物和公共设施的报道更是屡见不鲜。全球闪电一年造成的经济损失是一个巨大的天文数字。仅在美国，平均一年中就有100 人死于雷电，受伤者更多达数百人，财产损失达数百万美元。
尤其可怕的是雷电对航天器的影响。1969年“阿波罗-12 号”载人飞船发射期间，闪电将飞船上至关重要的电子设备击坏了，所幸宇航员的安全没有受到威胁。1987 年3 月26 日，一颗研究闪电的卫星受到闪电袭击后，闪电电流显著地改变了存贮在飞行控制系统里的数据，短暂的脉冲干扰产生了严重的偏航指令，造成巨大的动态负荷，最后毁坏了运载工具。
1987 年，美国科学家准备在沃尔洛普岛发射两枚探空火箭，但由于雷电的直接影响，探空火箭不得不提前发射。
雷电的偏好 对于危害巨大的雷电，人们不得不预防。要预防雷电，首先要知道它在地球上的分布地点和出现时间。经过日夜不停的观测，科学家了解了雷电随经度、纬度和时间（以年为单位）的变化趋势，画出了雷电全球分布图和雷电强度与时间关系图。前一幅图表明，雷电在地球上袭击的地点不是均匀分布的，而是有选择的。从全球来看，最容易遭强雷电袭击的地区，一是美国的佛罗里达，二是喜马拉雅山脉，三是非洲。雷电最不愿意袭击的区域是海洋和南北极。
科学家对雷电的“偏好”做了仔细分析，发现雷电的“偏好”是地理环境造成的。比如佛罗里达，科学家解释说，有两股海风吹向佛罗里达，一股来自东海岸，一股来自西海岸，两股和煦海风之间的力量推动地面空气向上升，从而触发了雷暴。具体地说，上升气流在雷暴云里面生成了大量涡流，涡流生成了细小冰晶和水滴，即所谓“水汽凝结体”。水汽凝结体相互之间的碰撞生成了正、负电荷，正电荷积累在较大的粒子上，负电荷聚集在较小的粒子上。风和地球引力将带电的水汽凝结体分开，从而在雷暴云里面形成巨大的电位差。这种电位差一有机会就要释放，而释放这个电位差的机制之一就是雷电。观测表明，25%的雷电袭击来自雷暴的带电区域与地面之间的突然放电，即“云－地”雷电，75%的雷电袭击是云与云之间的雷电袭击和云层内部的雷电袭击，即“云－云”雷电。
闪电喜欢袭击喜马拉雅山脉的主要原因是该地区极特别的地形，这种地形迫使从印度洋上来的大量空气聚集在一起，形成剧烈动荡的气流，为雷电的形成提供了温床。而非洲中心全年雷暴频繁，则是大西洋上来的气流在山地作用下局部增强的结果。
相对而言，大海则是闪电的“墓园”。生活在太平洋一些岛屿上的人，其语言中几乎找不到“闪电”一词。为什么呢？水的热容量较大，海水不容易升温，海面上白天没有陆地那么热，因此海面上空低层大气的温度一般不高。而低层大气的热量是“滋生”闪电的至关重要的因素，没有了这个因素，就失去了孕育闪电的可能性，所以海面上很少见到闪电。南北极的情况亦大致相同。
雷电强度同时间的关系图给出了一个有趣的结果：北半球大多数雷电发生在夏季，赤道地区雷电出现在春秋两季。这种季节性变化造成一个令人惊奇的南北不对称：夏末，雷电点燃了北美洲的许多野火，因为这个季节北美洲地面干燥，有少量引火物，揿下雷电的“打火机”就能点燃野火。而在南美洲，野火常常是人为的，因为这里的雷电发生在地面潮湿的季节，而潮湿物品是很难被雷电之火点燃的。
谨防落地雷 虽然不是所有的雷电都可怕，但“落地雷”却是一个例外。落地雷是由从云层延伸到地面的闪电形成的，形成过程是：云中闪电向下延伸到地面附近时，地面突出部分特别是物体的尖端部分向空中释放大量电荷，地面物体释放的是正电荷，闪电所带的是负电荷；当负电荷非常接近地面物体、但未与物体接触时，正电荷就冲破空气的约束，主动迎上去；这一过程造成空气在很短时间内被迅速加热到10000～20000 ℃，发生剧烈膨胀，发出声响，最初是“卡嚓嚓”声，最后是惊天动地的霹雳，这就是落地雷。
落地雷的破坏作用来自其强大的电流、炽热的高温、多种电磁辐射和很强的冲击波。据研究，强雷暴中可以产生1 万～10 万安培电流，这些电流可使其路径上数十厘米直径的空气加热到上万摄氏度！在这么高的温度下，再难熔化的金属也会熔化成“水”，再难点火的物体也能着火燃烧。位于这条路径上的人和牲畜受到如此高温和强大电流的袭击，当然难逃一死。高大建筑物、参天大树、通信设施、通信信号和航天器电子设备等受到雷电产生的强大电磁辐射和冲击波的袭击，当然也会严重受损。
落地雷危害虽大，但却可以预测。如果雷雨云底层的高度很低，比如离地面只有100 ～200 米，就有可能发生落地雷；如果出现垂直向下的树枝状闪电，也可能发生落地雷。见到这些天气现象，按照下述注意事项去做，就可以预防落地雷：
1.在雷雨天气里，人和牲畜不要到大树、高大建筑物和高墙下躲避；
2.不要靠近和接触潮湿的、带电的物体及金属物体；
3.不要在架空线路和电线杆下行走；
4.不要在河岸边停留或划船；
5.家用电器应当接地，在使用后必须切断电源；
6.为建筑物安装避雷针。为了做好雷电预防工作，从2007 年6 月11 日起，中国气象局在全国范围内实施《气象灾害预警信号发布与传播办法》。《办法》指出，雷电预警分为三级，分别以黄色、橙色和红色表示，黄色为低级，橙色为中级，红色为高级。其中，一旦发布橙色信号，雷电防御措施应该是：在空旷地带不要打伞，切断危险电源，人员应该留在室内等。
百年探索
从1752 年以来，人们探索雷电奥秘已经有250多年的历史了，有关雷电的神话故事则出现得更早。
古人话霹雳 人类很早就已开始注意雷电。在一些古老民族的神话中，长期把雷电当作一种超自然现象，当成令人生畏的神灵的巨大武器。古希腊人把雷电看作是宙斯猛然抛出的神物。斯堪的纳维亚人认为，雷电是坐在战车上的雷神穿过云层时用铁锤击打铁砧产生的火花。北美印第安部落想象闪电是神鸟翅膀的扇动，雷则是神鸟扑打翅膀发出的声音。我国古人把雷电看作是雷公雷母用来警示世人、惩罚恶徒的工具。
风筝实验 这个实验是在18 世纪下半叶做的，当时静电学理论已经成熟，人们已能将正负电荷分开，并能把静电发电机发出的电荷贮存在原始的电容器里。人们不仅知道贮存在电容器里的电荷可以产生电火花，而且知道这种电火花可以观测。一些人还注意到实验室里的电火花与闪电的火花类似。这些电学知识是风筝实验的理论依据。著名的风筝实验是从富兰克林开始的。当时，富兰克林从理论上认识到云是带电的，并猜想闪电也一定带电。他认为，证明他的猜想的最好方法就是用风筝做实验，因为风筝可以放到比较高的高空，可以飞到任何地方。风筝飞到哪里，就能将金属棒带到哪里。1752 年，美国宾夕法尼亚发生雷暴期间，富兰克林进行了历史上著名的风筝飞行试验。他把一只大风筝放到天空，从风筝上引下一根细铜丝，自己站在站台上，一只手拿着系铜丝的铁棒，另一只手和地面接触。这样，富兰克林接地的身体为雷暴云中的电流提供了导电通道。（注意：读者千万不要做这样的试验，因为它是非常危险的，弄得不好会引来巨大的惊雷，带来杀身之祸！）如果云是带电的，从风筝往下流的电流就可以通过地面放电，铁棒和接地的丝网之间就应当出现火花。
富兰克林设计了实验装置，但他没完成实验。第一个成功完成这项实验的是法国的托马斯·弗朗科斯·戴立巴德，他在1752 年5 月一次雷暴期间观测到铁棒上的火花迸发。瑞典物理学家G ·W ·黎其曼1753 年7 月在俄国证明了积雨云中有电荷。不过，在19 世纪末以前，人们对雷电特性的认识还很肤浅。19 世纪末，随着照相设备和光谱测量设备在雷电观测中的应用，人们才对雷电特性有了较深刻的认识。随后，许多人用照相方法检测了雷电对地面放电的电流。在此期间，德国的伯克尔斯还通过分析雷电电流感应的磁场，估计了雷电电流的数值。在雷电研究中做出重要贡献的人，是诺贝尔物理奖获得者C ·T ·R ·威尔逊，他是现代雷电知识的主要贡献者。他还用现代观测资料和电场测量估计了雷暴的变化结构。20 世纪60 年代以后，由于闪电对航天器的危害和科学技术的进步，雷电研究特别活跃。现代研究 为了探索雷电的成因，一些科学家利用“测量对流层降雨量飞行器”测量了100 多万块云。测量仪器是雷达和“闪电光学成像敏感器”。前者用来测量云中冰块的数量，后者记录闪电闪烁的次数。利用这些仪器的测量结果，科学家比较了云里冰的含量和闪电闪烁次数之间的关系，发现在陆地上、海洋里和沿海地区等各种环境下，冰和闪电之间都有很强的相关性。一些特征参数的相关系数达到90%以上，个别小雷暴的相关性甚至更强。冰块和雷电之间的密切关系，为天气和气候预报提供了很大方便。在编写天气和气候预报的程序时，需要知道云中有多少冰，然而我们无法得到这一数据，因为无法在每一块雷暴云中安装雷达，从而测量它的含冰量。不过，知道了闪电闪烁次数和冰块之间的关系，科学家就可以通过闪电闪烁次数来估算冰的数量，供给天气和气候预报使用。
揭秘隐蔽电流 科学家在地面与电离层之间测量到15万～60 万伏电位差。这是惊人的数字！而更惊人的是，按照有关理论，这个电位差应在15 分钟内自然平衡，而实际上却没有。这是为什么？有人怀疑这里存在一个“电泵”，它像水泵一样维持着地面和电离层之间巨大的电位差。然而计算表明，“电泵”给出的数字不合理。于是科学家又猜想，闪电只是造成云和地面电位差的部分原因，应该还有其他原因。
对于这个电位差，美国宇航局马歇尔空间飞行中心的水文和气候科学家理查德·布拉克斯利提出了一种看法。他说：“地球及其大气犹如一个巨大的电路回路。在晴朗的天气，空气的导电性虽然很差，但电离层和地面之间的巨大电位差仍能推动极微小的电流稳定地从大气流向地面……
所以应当有一种东西推动电流从地球向上返回大气中，这样才能构成一个完整的回路，并保持回路里持续有电流流动。从理论上讲，从下向上流的电流应当和从上向下流的电流相等，但目前这两种电流不能平衡。”
布拉克斯利提出的“极微小的电流”在远处是测量不到的。为了近距离测量雷暴内发生的现象，布拉克斯利及其合作者利用一种新方法检测雷暴，即应用在伊拉克战场上使用过的“掠夺者”无人驾驶飞机进行空中测量。高空飞行的“掠夺者”叫做“奥尔塔斯－2 ”，它可以测量雷暴周围看不见的电磁场。当它穿过雷暴云时，它就穿过了电磁场，就能测量自己飞行路径上电磁场的强度和方向。这种测量结果与“闪电光学成像敏感器”测量资料相结合，能给出雷暴下部电荷分布的完整图画。
经过测量，布拉克斯利等人得到如下结论：
1.从一个雷暴上流出去的电流可能很小，但如果把整个地球上所有雷暴云顶上的少量电流积聚到一起，就能得到数量可观的电流；
2.雷暴内电场足够强时，雷暴下面的地球表面就变成带电体，小草、树木、人以及其他一切东西都开始出现电荷，这些电荷流进大气就是电流，虽然有时能在一些物品上见到电荷出现的标记，但在一般情况下这个标记是看不见的，然而不管出不出现标记，在整个雷暴时间内都有电荷发生；
3.深入带电雷暴内的无人驾驶飞机探测表明，天空的雷暴比我们肉眼看到的多得多；
4.在被卷走的与变小的雷暴云中，巨大的电力线和磁力线在雷暴云顶与最高层大气之间弯曲成弧形，而在云的下方则往下延伸，一直延伸到地面，犹如攀缘在地面的卷须（一种攀缘植物）。
上述观测表明，在包括最高层大气在内的地球周围内，确实存在供带电粒子环绕运行的封闭的磁力线。换言之，布拉克斯利等人已经观测到电路回路。综合以上观测和分析，可以得出“雷暴云内部隐藏了隐蔽的电流”这一结论。
雷电风险评估软件的设计与实现 篇7
雷电风险评估是根据雷击可能导致人员、财产损失程度来确定防雷保护等级、类别的综合计算、分析方法,是我国雷电业务轨道建设的重要发展环节。目前国内已逐渐形成一套完整的雷击风险评估体系,评估内容涉及大气雷电环境评价、雷击损害风险评估、安全允许距离和环境影响评价、雷电危害识别、防雷安全技术评价、防雷安全管理评估等内容。雷击风险评估的对象除了建筑物及其服务设施,还可以应用到城市分区规划、城市控制性详细规划。
2、风险评估软件的需求分析
雷电风险评估标准技术方法比较复杂,结构庞大,雷击风险评估方法涉及建筑物年预计雷击次数、建筑物入户设施年预计雷击次数以及建筑物电子信息系统因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次数等众多参数的分析计算,而这些参数量的计算由于缺乏一个综合的软件处理系统,大多在人工筛选的基础上进行计算,工作量大而繁琐,容易造成误差,从而影响评估结果的准确性和科学性。
3、雷电风险评估软件的设计方法
雷电风险评估软件按如图1所示,主要由建筑物电子信息系统雷电防护等级评估、雷击损害风险评估相关数据、损害概率相关系数评估、可能损失平均数评估、雷电灾害易损性分析五个子模块组成。如图2所示每个模块主要按雷击风险评估类型设定、雷击风险因子设定、雷击风险评估数据处理、雷击风险评估报表输出四种功能设计。雷击风险评估类型设定包括评估对象、评估范围、评估方法、评估标准的确定;雷击风险因子设定包括因子标准值的预置和提取,雷击风险评估数据处理在明确评估方法后,将收集到的相关数据录入系统后,按预先设定的评估公式进行计算,并显示处理结果。雷击风险评估报表将对评估结论进行综合分析,并通过打印机输出分析结果。用户可根据评估报表提出适当的对策与相应的措施。
通过以上每个模块结构及功能分析,利用Delphi 7.0作为开发工具,采用模块化方法进行程序设计,ACCESS构建为后台数据库,实现对评估数据结果的保存、查询、调用。本软件可在windows系列操作系统单机环境下运行,数据实时处理和共享,系统具有安全性高、功能齐全、操作简便、业务数据覆盖广泛、界面清晰友好、系统配置灵活等特点。
4、雷电风险评估软件的数据处理方法
雷电风险数据处理是系统的核心部分,根据国家防雷规范对雷电风险评估的技术要求设定各类雷电风险因子,比如建筑物位置因子(Cd)、环境因子(Ce)、校正系数(K)、材料结构因子等参数。雷电风险因子的取值按照规范中定义的参数设定,通过下拉框控件来实现软件因子值的选取。在确定各类因子值后,用户只需输入被评估单位的建筑物、电源系统、电子信息系统设备等评估对象的现状参数值,系统便根据预定的评估公式进行计算,并给出各类参数的计算结果。图3是数据处理流程图。
5、雷电风险评估软件的使用方法
图4为软件使用主界面,进入主界面后,用户可以按雷电风险评估的类型选择菜单功能。如建筑物电子信息系统雷电防护等级评估、建筑物雷击损坏相关概率评估、建筑物年预计雷击次数相关参数的评估等。下面以建筑物电子信息系统雷电防护等级为例,介绍评估软件的使用方法。
图5为建筑物电子信息系统雷电防护等级评估使用界面,用户按照软件使用界面输入被评估单位的建筑物电子信息系统防雷现状后,系统计算结果如图6所示。用户还可以通过因子选项下拉框任意调整雷击风险因子值,来自动计算雷电防护等级,并根据计算结果提出合理的雷电防护方案。计算结果可以存储在设计好的Access数据库表单中,并通过数据报表格式输出。
6、结束语
雷电风险评估 篇8
1.1国外安全评价发展历史
国外安全评价起步早、发展快, 特别是在评价具有易燃、易爆、有毒物料的工艺过程中有大量的图表可供使用参考, 简洁明了, 实用性强。同时又根据评估对象开发出多种补偿系数, 使评估更有针对性。
1964年美国道 (DOW) 化学公司首先开发出“火灾、爆炸危险指数评价法”经过多年修订、补充、完善已成为世界化学工业及石油化学工业公认的最主要的危险指数评价法。1974年英国帝国化学公司 (ICI) 蒙德 (Mond) 在对道化学火灾、爆炸危险指数评价法 (第三版) 的基础上做了重要的改进和扩充, 增加了毒性的概念和计算, 并发展了一些补偿系数。
1.2国内雷电灾害风险评估的技术进展
我国的学者在长期的评估实践中发现如果过分依赖评估标准, 就容易造成评估结果缺乏针对性。植耀玲[1]等研究了原有雷电灾害风险评估中Lo取值法的局限性, 并提出了Lo的优化取值法。李京校等[2]着重研究了采取雷电预警措施之后对评估参数Lx及其取值方法的影响, 并给出了相对应的风险评估方法。扈海波等[3]实施了社区雷电灾害风险评估模型的开发及应用。史雅静等[4]推导出了位置因子和评估对象高度的关系, 并建立了位置因子的精细化计算模型。柴健等[5]提出多个风险因子的评估方法。冯鹤等[6]探讨了根据工程实际确定参数Am值的一般方法。胡定等[7]使用FMEA法研究了预评估失效的原因和计算方法, 并按照失效程度高低对参数进行了排序, 并列出了高失效度参数的修正意见。
2雷电灾害风险评估的发展问题与展望
2.1发展验收阶段评估和运行阶段评估
雷灾风险验收阶段评估是在建设项目竣工后通过对建设项目的物料、工艺、防御设备、人员、环境的实际情况的雷灾风险评价。验收阶段评估的核心是:
1) 现场防雷措施是否符合国家相关标准与规定;
2) 防雷措施是否按照预评估过程的推荐决策进行施工;
3) 是否建立了防雷管理制度、是否进行了人员培训;
4) 是否制订了防雷事故预防和应急救援措施;
5) 通过更新的数据对项目进行雷灾风险评价并提出决策意见。
验收阶段评估能通过对现场检查、检测、访问, 获取在之前评估阶段没有获取或不易察觉的数据, 建立项目的评估档案, 降低之前阶段评估数据的不确定度, 能更准确的识别危险源及进行原因和频率、概率分析。
雷灾风险现状评估是在前阶段风险评估的基础上通过对设施、设备的实际运行情况及管理现状的调查与分析进行的危险源识别与风险评价。
定期开展雷灾风险现状评估的核心是:1) 通过勘察更新评估的输入数据;2) 通过经验丰富的现场勘查人员排查危险源;3) 模拟创建事故场景。定期开展雷灾风险现状评估将是前阶段风险评估的升华, 决策意见也更有针对性。
2.2合理利用闪电定位与雷灾勘察资料
如何验证雷电灾害风险评估是否有效是一个普遍性难题, 一方面可以依靠相关实验提供的大量运行数据, 另一方面雷电灾害事故和危险事件也为评估提供了珍贵的现实依据。我国以往的雷灾事故数据多是对事故进行了简单的描述, 并没有提供任何关于事故原因的分析, 一些数据只涉及重大事故, 对于小事故、未构成事故的危险事件很少涉及。随着我国监测预警服务系统的逐步普及, 评估机构应重视利用雷灾事故数据为雷电灾害风险评估提供输入。评估机构应利用闪电定位仪、雷电流峰值记录仪等监测手段结合业主报告的雷灾事件对雷电发生的地点、电流极性、电流幅值、灾害损失等数据进行勘察分析, 并还构建事故场景并建立雷灾数据库, 不但要了解发生了什么, 更重要的是要理解事故为什么发生。评估机构之间应该共享雷灾事故数据库信息。
2.3开展质量管理体系工作
要使雷电灾害风险评估工作真正发挥作用, 必须要有质量保证, 所以必须充分吸收质量管理体系的精髓, 实现雷电灾害风险评估的健康稳定发展。
雷电灾害风险评估机构需建立的质量管理体系的内容包括:1) 制定控制方针与目标;2) 明确机构与职责;3) 加强人员培训及业务交流;4) 开展合同评审;5) 开展内部评审;6) 强化跟踪服务;7) 档案管理;8) 纠正与预防措施;9) 建立文件记录。
3结论
对国外综合性安全评价技术的学习对我国雷电灾害风险评估的发展有很大裨益。在新形势下评估机构应该开发验收评估、运行阶段评估等多种先进的管理模式, 建立、完善质量管理体系, 保证雷电灾害风险评估工作质量。同时应该采取定性评估、半定量评估和增加冗余防雷设计的方式来提高评估的有效性。评估机构还应该合理利用闪电定位与雷灾勘察资料为雷电灾害风险评估提供输入。
摘要：本文介绍了我国雷电灾害风险评估研究的现状, 并对雷电灾害风险评估业务的未来发展趋势进行了构想。
关键词：雷电灾害风险评估,不确定度,质量管理体系,运行阶段评估
参考文献
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[3]扈海波, 李京校.雷电灾害风险评估模型在社区空间尺度上对雷击危险次数及脆弱性的模拟和分析[J].自然灾害学报, 2015, 24 (1) :191-202.
[4]史雅静, 肖稳安, 柴健等.雷击风险评估中位置因子的精细化分析[J].电瓷避雷器, 2015, 264 (2) :114-118.
[5]柴健, 王学良.精细化雷击风险评估方法的研究[J].实验室研究与探索, 2015, 34 (1) :284-288.
[6]冯鹤, 田艳婷, 李小龙.雷电灾害风险评估中Am因子的选取方法研究[J].科学技术与工程, 2013, 33 (13) :10093-10097.
[7]胡定, 于潇, 郑永泉等.基于FMEA法的预评估失效模式分析及改进方法[J].气象研究与应用, 2015, 36 (2) :100-103.
雷电风险评估 篇9
雷电灾害风险评估是最近几年刚起步并发展迅速的一项新的防雷业务。目前, 雷电灾害风险评估大致分为3类:预评估、方案评估和现状评估[1]。无论是对项目进行预评估、方案评估还是现状评估, 其中一项不可缺少的环节就是现场勘查, 即在评估项目所在地或其拟建地勘查测量其所处的地理位置、周边建筑物的分布、服务设施的引入引出情况、人员密集程度、地质环境、气象环境、土壤导电性等, 将这些勘查数据经过换算形成参数并用于该项目评估中风险分量的计算。
2 气象要素采集的项目及使用仪器
评估现场需要采集的气象要素及相应的使用仪器如下。 (1) 天空状况。其指天空中云情的特征, 依靠人工观测。 (2) 气温。其指表征空气冷热程度的物理量, 一般指在野外空气流通、测量仪器不受太阳直射情况下测得的空气温度。采用WHM5型温湿度表进行测量。
(3) 相对湿度。其指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。采用WHM5型温湿度表进行测量[2]。
(4) 地面温度。其指地表处土壤的温度, 这里所指的土壤最好为原状土。采用套管式棒状地面温度表来进行测量。
(5) 气压。其指作用在单位面积上的大气压力, 即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。采用DYM3型空盒气压表进行测量。
(6) 风向风速。其指风吹来的方向及空气水平运动的速度。采用便携式风向风速计进行测量。
3 具体采集步骤及方法
在项目所在地或项目拟建地进行气象要素的采集时, 地点应尽量选择空旷、视野范围广、地表土为原状土的地方, 尽量远离一些人为、可能造成气象要素失真的建筑或设施。具体测量方法和注意事项如下。
(1) 天空状况。其采集主要依靠人工目测, 观测当时的天空状况为晴、多云或阴天。可通过观测天空中总云量所占整个可视天空范围的层数来进行判断, 当天空中总云量不足或刚好达到整个可视天空的3层时, 为晴天;总云量达到整个可视天空的4~8层时, 为多云;总云量达到整个可视天空的8层甚至以上时, 为阴天。当天空云情反复变化时, 可连续观测2~3 min, 判断天空状况并记录[3]。
(2) 气温。测量气温时, 应视勘测现场的具体情况并利用现场条件, 将WHM5型温湿度表置于离地面1.5 m左右的小平台上 (该平台还可用来放置气压表) , 条件限制的可适当调整, 但距离地面不应超过1.25~2.00 m。注意避免其因直接遭受到阳光直射而造成读数失真 (可临时利用一些不会造成气象要素失真的物件进行适当的遮挡) , 放置后等待5 min左右方可读数并记录观测值, 经器差订正后算出修正值。
(3) 相对湿度。测量相对湿度使用的仪器、测量要求与气温的测量相同, 也是采用WHM5型温湿度表进行测量, 同样放置仪器5 min后方可读数并记录, 经器差订正后算出修正值。
(4) 地面温度。测量时先将要测量的地面原状土进行适当疏松, 将套管式棒状地面温度表从仪器箱中取出, 感应部分位于下方垂直保持30 s左右, 而后将其平放于土壤上, 放置时注意先将感应部分接触土壤, 而后管身缓慢平躺下来。可受阳光直射, 特别注意要将感应部分半埋于疏松过的土壤中, 放置5 min后方可读数记录, 经器差订正后算出修正值即为该点的地面温度值[4]。
(5) 气压。DYM3型空盒气压表可置于前述的WHM5型温湿度表旁, 同样应避免受到阳光直射, 放置5 min后方可读数, 读数时要求同时读取并记录气压值和附温值, 气压观测值经器差订正和温度差订正查算后可得出该测量点的气压修正值, 器差订正可由仪器附带的器差订正表查出, 温度差订正值可从《气压读数温度订正表》中查得, 在这里特别注意的是附温值要经过附温表的器差订正后方可用于气压的温度差订正查算。
(6) 风向风速。测量时将便携式风向风速计组装好, 打开测量开关后高举过头顶, 计速稳定后开始观测, 观测时长约为2 min, 观测人员先默记下这2 min内出现的最多风向和大致平均风速, 而后将其分别记录[5]。采集风向风速时, 采集点应选取四周较为空旷的地方, 以避免建筑物过密导致的大气出现“乱流”现象, 从而引起测量数据的失真。
4 结语
气象数据的采集和记录是十分严谨的, 在放置气象仪器的时候应尽量避免手部触碰仪器的感应部分, 尽量避免对着仪器说话或者哈气 (尤其是在寒冷季节) 。如果影响感应部分, 在放置好仪器后最好能在前述要求时间的基础上多等2~3 min再读数[6]。记录应保证其完整性和真实性, 若要进行更改, 应注明更改人员的姓名及更改日期, 以便日后查证。
在实际勘查中, 若受勘查场地条件的影响, 无法选取有代表性或条件符合的气象要素采集点, 则可以尝试多选几点进行测量并记录, 最后将数据进行对比考量, 选取有代表性的气象数据采集值使用。
摘要：介绍在雷电灾害风险评估现场勘查环节中, 气象要素采集场地的选择和各个气象要素如气温、气压、地面温度、风向风速等的具体测量方法, 并重点强调各要素采集过程中的注意事项, 对开展此类现场勘查工作有一定的参考价值。
关键词：雷电灾害,风险评估,现场勘查,气象要素,采集
参考文献
[1]广东省防雷中心, 中国气象局检测网络司, 中国电信集团湖南电信公司, 等.GB/T21714.2-2008雷电防护第2部分:风险管理[S].北京:中国标准出版社, 2008.
[2]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社, 2003.
[3]杨仲江.雷电灾害风险评估与管理基础[M].北京:气象出版社, 2010.
[4]朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社, 2000.
[5]魏凤英.现代气候统计诊断分析预测技术[M].北京:气象出版社, 1999.
雷电风险评估 篇10
1 雷电风险评估的工作流程
通常来讲, 雷电危害的风险评估工作按照以下的工作流程来执行:
1.1 确定评估对象
进行相关资料的收集, 明确评估的范围。
1.2 现场勘测与调研进行工程分析。
1.3 制定评估方案
选择评估标准, 确定评价方法, 进行分析与评估。
1.4 给出雷电灾害风险评估报告
其内容要包括评估目的、评估依据、评估内容及评估结论, 并提出适当的对策与相应的措施。
1.5 报主管部门审查。
2 防雷工程前期勘察
2.1 勘察收集防护区域的基本资料
在资料中, 包括勘察建筑物的地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律, 以及被保护建筑的特点等, 具体包括建筑的总平面图、地形、地貌、交通情况、地物状况以及雷电活动状况等。
2.2 施工区域的地质资料
2.2.1 应当对施工现场的土质、岩石的成分比例、周围是否存在金属矿等进行勘察。
2.2.2 对于施工区域周围的土壤电阻率进行勘测。
2.2.3 对于使用年限较长、接地稳定性要求高的工程 (如埋地油罐) 还应测量土壤酸碱性。
2.2.4 对该施工地点曾经是否有过雷击事故进行了解, 对发生雷击事故的原因进行分析, 做好记录, 为防护工作提供参考。
2.3 被保护对象的资料
2.3.1 要了解被保护对象的用途, 是作为居住、生产, 还是存储。如果不是居住, 则要从生产设备到工艺流程, 从存储的原料到商品的成品, 都应当有详细的了解。当存储的物品带有一定危险性时, 则需要按照不同的防雷级别做好相应的防静电措施。
2.3.2 对建筑物本身的楼层高度以及本身的电子信息设备的安装情况进行了解。
2.3.3 了解相关设备、人员分布详细情况, 准确把握现场的管道、通信电缆、电力线路的埋设位置、深度、走向等。
3 撰写雷击灾害风险评估报告
雷击灾害风险评估报告是利用勘察中取得数据和资料通过存在各风险因子的估算进行归纳分析得出的雷击风险报告, 是防雷工程设计和施工的重要依据。对于雷击灾害风险评估报告来说, 不仅要保证其数据信息的真实性和完整性, 同时也应当具备相应的工程资料, 以此来保证其内容的完整性。
在雷击灾害风险评估报告中包含以下基本内容:被评估的防雷工程的概况;该评估区域内的地质条件、大气环境以及雷电分布的特点等, 同时也应当包括当地的社会环境和服务设施等全面的描述;在勘察工作进行过程中所涉及到的评估标准和依据;雷电截收面积、雷击次数以及对雷击风险评估计算的数值;不同数据的记录和汇总信息, 以及勘察工作的最终结论。
4 雷击风险评估内容的具体应用分析
雷击损害的发生是由多种因素导致的, 损害程度和损害后果同样受到不同因素的影响。
4.1 对雷击环境的风险进行评估
4.1.1 雷击电流的分布情况。我国雷击电流的幅值分布函数为1g P=- (I/88) , 根据笔者所在地区的气象局统计资料显示, 在2010~2011年间, 本区域发生雷击后的电流范围位于1~385k A之间, 其中雷击分布范围最广的电流频率是5~80k A, 也就是说这一电流幅值是本区域最为常见的雷击电流。并且电流指数越高, 此种雷击出现的频率也就越少, 所以从频率的角度来看, 我们应该确定具有普及性的雷击情况, 也就是位于1~100k A之间即可。
4.1.2 雷击出现的年平均密度 (次/km2·a) 雷击大地年平均密度计算式采用GB50057-2010规范附录一中计算方法:Ng=0.1×Td (次/km2·a) 。其中Td指的就是在当地每年平均出现的雷暴日, 单位为d/a。
雷暴日是我们在雷击风险评估中考虑的重要因素, 它指的就是只要在一天内观测到有雷声或闪电, 那么这就是一个雷暴日。这种计算方法虽然被长期沿用, 但是明显欠科学, 它忽略了这一天雷暴发生的频率以及是否多次出现。雷暴日仅仅代表着这一天出现了雷电, 但是不清楚究竟发生了多少次雷击、频率如何、是否持续出现。真正能够带来破坏性灾害的雷击, 通常是在一段时间内持续、多次出现的雷暴。所以我们在考虑这个因素时, 应当尽可能的提高雷暴日记录观测的准确性。
4.1.3 雷击的选择性。雷电袭击虽然具有不可控性, 但是并不是毫无规律。特别是在一个区域中, 遭受雷击的地点或是建筑往往都具有一定的规律性, 这种规律是我们在长期的调查、记录过程中能够发现的。雷击的出现, 往往与这个地区的地质构造、土壤的电阻性能、水流、地质环境的变化、地面设施有关。所以通过对这一地区雷击事故的综合考察, 我们将与雷击选择最相关的因素作为我们考虑雷击风险出现的要点, 以此作为参考依据。
4.2 建筑物的雷击风险
建筑物也是影响雷击效果的一个重要因素, 建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae:
当建筑物的高度大于等于100m时, Ae=[LW+2H (L+W) +πH2]×10-6;
建筑物的年预计雷击次数N=k·Ng·Ae
式中, K为校正系数, 在一般情况下取1, 在下列情况下取相应数值:位于山顶上或旷野孤立的建筑物取2;金属屋面没有接地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, 以及特别潮湿地带的建筑物取1.5;L, W, H为建筑物的长、宽、高, 单位是m。
4.3 建筑物的年雷击次数
建筑物的年雷击次数, 就是我们将特定的建筑物作为考量雷击风险的重要要素。一年之中一个建筑物遇到雷击的次数、遭遇雷击的频率, 是我们进行雷电防护的重要参考依据。对于建筑物年雷击次数的计算, 我们将其分为两个方面, 根据雷击形成的方式不同, 可以分为直接雷击和间接雷击两种。二者的总和, 才是1a中建筑物的雷击次数。
直接雷击次数Nd的计算, 主要是通过本区域内出现的年雷击的密度Ng, 以及该建筑物的有效雷击截收面积Ae的乘积来得出。也就是Nd=k·Ng·Ae。
间接雷击次数Ni的计算, 则是建筑物附近出现雷击的次数Nn, 以及相关设施上的雷击次数Nk的总和。即:N=Nd+Ni=Nd+ (Nn+Nk) 。
4.4 雷击损害的概率
导致雷击损害的因素很多, 在日常的情况下, 我们一般将导致雷击的因素分为电压类型的损害、化学作用以及一些不可抗力因素所造成的损害, 具体来说就是三种情况:过电压导致的损害、跨步电压以及接触电压造成的损害、化学原因导致的损害。这三项损害概率的总和, 就是雷击损害的真正概率。
4.5 雷电闪击的损害次数
建筑物的年损害次数F要考虑到由直接闪击导致的年损害次数 (F d) 及由间接闪击导致的年损害次数 (Fi) 两种情况:
式中F——建筑物的年损失次数;
Fd——直击雷导致的年损失次数;
Fi——间接雷导致的年损失次数。
由以上所述可知, 雷击灾害的发生是多种因素的结合, 它与地区环境、建筑物的特征、当地的雷击电流出现的频率、雷暴日有着密切的关系。
4.6 建筑物内电子信息系统评估应用
按照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值N=N1+N2。建筑物电子信息系统设备, 因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次数Nc可按下式计算:
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:
当N≤Nc时, 可不安装雷电防护装置;
当N>Nc时, 应安装雷电防护装置。
按照防雷装置拦截效率E的计算式E=1-Nc/N确定其雷电防护等级:
当E>0.98时, 定为A级;
当0.90
当0.80
当E≤0.80时, 定为D级。
最后, 根据以上采集的相关数据, 分析得出雷击风险评估结论和建议, 针对评估结论, 制定并实施行之有效的具体措施加强薄弱环节的雷电防护工作, 及时排除可能遭受雷击的隐患。
5 结语
综上所述, 雷击风险评估是防雷减灾工作的一个重要组成部分, 是否能够获得科学、准确的雷击风险评估数据对于防雷装置设计、施工都有着十分重要的影响, 提前进行雷击风险评估, 采取有效的安全防范措施是雷电防护安全工作的重要举措。
参考文献
[1]谢海华, 曾山泊, 肖稳安.电子信息系统雷灾风险评估方法[J].气象科学, 2006 (03) .
[2]刘佼, 肖稳安, 陈红兵.全国雷电灾害分析及雷灾经济损失预测[J].气象与环境科学, 2010 (04) .
[3]王红艳, 吴璐, 王跃民.许昌雷暴气候特征分析[J].气象与环境科学, 2008 (01) .
利用雷电制取氧气 篇11
在大自然中，每天都有很多大气放电现象——雷电。雷电是由云层相互摩擦碰撞而使不同云层带有不同极性的电荷，当电压达到可以击穿空气的程度后，临近的两片云会发生放电现象。据统计全球每秒钟就有1800次阵雨，伴随雷电600多次，平均有100个炸雷落在地面。雷电产生的电流在几万到几十万安培间，电压高达1亿到10亿伏特之间，其能量之大让人震撼。我国建造的世界上最大的水电站——三峡水电站装机容量为1820万千瓦，只相当一次雷电的千分之一的能量。全世界每年因雷电造成的建筑物、发电通信设施及影视设备的损失高达10亿美元，全球每年因雷击死亡的人数高达3000人。在世界上雷电最多的“雷暴王国”印度尼西亚，仅瓜哇岛的茂物一年就有322个雷暴日，雷电次数为1.4万次，平均每天有30-40次，在带来灾难的同时，也为地球带来了4亿吨的氮肥。如此巨大的能量，怎样充分、合理地应用呢?在这个能源缺乏的时代，大力开发新能源也是人类应该探讨的重要课题。
在此，我设想可以利用雷电巨大的能量来通过电解水制取氧气。通过试验我们知道制取1立方米氧气需要400度电，我们可建设一个高空塔架，利用高度在下雨天引雷。我们在导线上加入电荷(正电荷)，用这个方法诱发云层产生放电现象，当雷电击中塔架时通过导线引入反应池中，利用闪电的电能制取氧气。
雷电风险评估 篇12
长期以来人们都是抱着侥幸的心理想法, 而对那些潜在的安全隐患并不重视。认为雷电引起易燃易爆场所发生的火灾、爆炸事故属于突发的事件, 是天灾, 是不可避免的。现在由于雷电灾害事故的发生频繁, 至今引起社会各界专家的广泛重视, 但是, 在研究探索的程度尚显不足的。我们对于一些大型建设工程项目、重点建筑工程、爆炸危险环境工程, 有关部门对工厂选址未进行足够的可行性论证和评估分析, 就会留下雷击风险的重大隐患。要达到雷电灾害减少为零, 完全确保国家财产及人民生命财产安全, 就必须通过技术分析、风险评估对建设项目所在区域的雷电发生状态和建设项目区域的布局定位等方面提出适合的防护依据和科学的论证, 采取最优的措施聊进行防护。
1 建设项目概况
该项目位于贵阳溶蚀盆地边缘地带, 为缓坡丘陵坡脚地貌, 总体北侧较低, 东、西较高, 地面高程为1248.70~1252.02m, 高差3.32m。总建筑面积5000平方米, 形成储罐容积:100立方米, 年供气量/800万立方米。
1.1 项目总平面布置
站区分为生产区、加气区、生产辅助区三大部分。生产区包括LNG储存气化区和门站工艺装置区, 加气区包括加气机、营业室、卫生间等, 辅助区主要包括生产辅助用房、消防水池等。本站设两座大门, LNG槽车从南侧大门进入, 沿站内道路驶入固定停车位, 出站时从西侧大门驶出。
1.2 供电和电子信息系统
本工程二级用电负荷设置双电源进线开关, 采用双电源进线, 一路电源引自站内250k VA箱式变电站, 另一路引自发电机房60k W柴油发电机组, 主备电源之间设置电气连锁, 严禁并网运行。站内近期设置一套6k VA UPS应急电源 (t≥60min) , 远期增设一套3k VA UPS应急电源 (t≥60min) , 为信息系统、自控系统及视频监控系统提供不间断电源。
电子信息系统包括集散式控制系统 (DCS) 、FGS系统和火灾自动报警控制系统。在控制室内设置火灾自动报警控制盘, 火灾自动报警控制盘接收来自控工艺装置区、LNG储罐区、储运区等处的火气检测信号。
2 数据采集及分析
资料数据来源:贵阳市乌当区一般气象站45年 (1964-2008年) 地面观测资料和贵州省近6年 (2006-2012年) 贵州省雷电监测网监测资料。现场勘测资料[1]。
2.1 乌当区地面观测资料分析
以贵阳市乌当区1964-2008年地面观测资料统计分析乌当区雷暴日的变化特征:乌当区年平均雷暴日为44天, 月平均雷暴日超过3天;雷电主要发生在4-8月份;雷暴日最多的年份为1979年, 天数为60天;雷暴日最少年份为1966年, 天数为23天。初雷日最早为1月3日发生在1987年;终雷日最晚为12月12日发生在1989年[2]。
乌当区雷暴日的年际变化偏差也大, 基本是23-60天之间, 超过40天的 (多雷区) 年份有30年左右 (图1) 。
地面观测资料测得雷暴日数据已经反映了这个地区雷电活动的大概情况, 它并不代表地面落雷的频繁程度和闪电电流强度。为此, 我们在进行评估雷击风险时, 只能把实际雷电监测网监测出的数据来作为评估真正依据。
2.2 贵州省2006-2012年雷电监测资料分析
(1) 根据雷电监测资料, 分析地闪密度的数据, 乌当区地闪密度:4.51次/ (km2·a) 。项目区域内 (以项目中心位置3KM半径范围内) 地闪次数年平均为132.6次, 地闪密度:4.69次/ (km2·a) 。我们报告采用该值作为雷电风险计算参数值。
(2) 测出的地闪概率与强度是乌当区最大正闪强度、最大负闪强度分别为241.0k A、244.7k A, 平均地闪强度为39.26k A, 0-20k A雷电流占28.24%, 20-50k A雷电流占59.82%, 50-100k A雷电流占10.52%, 100k A以上雷电流占1.68% (表1) 。
(3) 根据雷电月变化数值分析, 4-9月份是这个区域地闪的主要活动期, 92.50%这个区域的地闪都发生在这6个月之间 (图2) 。
2.3 区域的土壤电阻率
就此地区施工和设计防雷工程时, 相当重要的是土壤电阻率, 在设计的时候, 会把这个土壤电阻率参数值的准确度直接用于防雷装置设计之中, 把它直接联系到建设单位费用投资。我们的防雷工作在专项设计技术评价、雷击风险评估过程中, 数据参数值直接影响到准确评估结论。
根据项目岩土工程勘查报告和现场勘查资料, 场地岩土构成由杂填土、红粘土和泥质白云岩组成, 表层 (0~3m) 以杂填土、红粘土为主, 土壤电阻率在200~400Ω·m范围, 按GB/T 17949.1-2000的规定, 属中偏高土壤电阻率区域。深层 (3m以下) 以泥质白云岩组成, 土壤电阻率在1000Ω·m以上, 属高土壤电阻率区域。
3 雷电风险计算
就本工程区域内的建 (构) 筑物使用功能的位置分布, 按照以下防雷区域来划分:储罐区域 (Z1) 、LNG气化站区域 (Z2) 、加气区域 (Z3) 、办公区域 (Z4) 。各区域特征如下:
4 结论
评估结论如下:
根据观测数据统计的贵阳市乌当区年平均雷暴日数为44天左右, 根据GB50343-2012, 贵阳市乌当区属多雷区。
根据雷电监测资料统计分析结果, 贵阳市乌当区年平均地闪次数为1325次, 地闪密度为4.51次/km2·a。项目地址中心3km半径范围内年平均地闪次数132.6次, 地闪密度为4.69次/ (km2·a) ;该站区落雷概率高, 易遭受雷击[3]。
贵阳市乌当区的储罐区和LNG气化站区域、加气站区域和办公区域, 年预测直接雷击次数范围值在0.002至0.031次, 电气线路年预测雷击次数的范围在0.005至0.013次。这个区域的人员伤亡风险值分别是6.11E-06、6.34E-06、1.58E-06、1.02E-06, 均小于QX/T85-2007规定的可承受风险值1.00E-05。
5 对策与预防
按照评估结果分析, 贵阳市乌当区工业园配气站在设计施工时, 必须按照防直击雷和防雷电波入侵的参数值要求安装避雷针或避雷塔设备、在办公大楼必须安装避雷带设备, 设计站棚必须是钢架体直接与地连接, 在安装避雷针或避雷塔离储备罐距离一定大于5米, 安装接地电阻一定小于10欧姆, 重点防护设备是LNG立罐、LNG加气机及CNG储气瓶组。还应满足以下要求:
(1) 储罐、LNG气化站、加气站及罩棚应按第二类防雷建筑物设计, 首次雷击电流参数应分别按不小于200k A设计, 接地电阻必须小于10Ω的数值。
(2) 储罐和进出站区通电线路一定要求静电防护、等电位连接、金属管屏蔽并且与大地接地。一定要求安装通流量大于60k A的电涌保护器 (SPD) 。
参考文献
[1]GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版区, 2010.
[2]GB50343-2012.建筑物电子信息系统技术规范[S].北京:中国计划出版社, 2012.