1.3.2 常用的评估方法

1.ITU-TK.39

ITU-TK.39是由国际电信联盟发布的，其名称为通信局站雷电损害危险的评估。该标准的主要内容包括标准适用范围、危险程度的决定因素、损失、评估原则、有效面积计算、概率因子、损失因子和可承受风险（允许风险）等。

ITU-TK.39适用于通信局站雷电过电压（过电流）造成的设备损害和人员安全危害的风险评估。

该评估方法中的危害程度的决定因素包括：输入线路的类型（电源线和通信线），设备所在建筑物的形状、大小及其屏蔽效果，建筑物内部布局及相关防护措施。

损失分为硬件损害、软件资源破坏和服务中断三大类。

评估方法以计算损害次数及风险值为主，其中损害次数为：

F=Fd+Fn+Fs+Fa

Fd=NgAdPd

Fn=NgAnPn

Fs=NgAsPs

Fa=NgAaPa

其中，对于面积Ad、An、As和Aa，在评估时要注意各类有效面积可能重叠；而对于损害次数F，各项分开评估是为了分清损害的来源，便于实施雷电防护。这里，Ng是年预计雷击次数，计算公式为

1.25Ng=0.04Td

式中，Td为当地的雷暴日。

风险R的计算如下：

式中，δ是损失。

各类有效面积的计算如下。

Ad=ab+6h（a+b）+π（3h）2

其中，Ad是通信局站建筑物的雷击面积，a、b和h分别是通信局站的长度、宽度和高度；在计算时，水平方向向外扩展为建筑物高度的3倍。

An是雷击通信局站周边500m以内的圆形风险区域面积，主要与土壤电阻率有关，与As会有部分面积的叠加。

As=2dL，是线路入口处的雷击面积，其值由线路长度与高度共同决定。L是线路长度；当为埋地电缆时，d=250m；当为架空线缆时，d=1000m。

Aa是附近关联目标的直接雷击面积，与Ad的计算方法相同。

概率因子P：概率因子的确定方法基本上来自经验，查表得到。其大小与建筑物和材料、设备自身性质、特定的保护措施及是否遵循相关规范安装有关。整个风险评估的可信度和准确性主要取决于概率因子P的确定方法和具体数值。

损失因子δ:δ为损失值与总价值的比值，是一个相对值。对于人身损失，人可能遭受严重伤害时，δ=1；对于服务损失，。式中，t是服务中断时间，n是服务中断用户数目，nt是服务用户总数。对于物理损失，一般网络接口的δ=0.2，而无任何防护措施局站的δ=0.8。

可承受风险（允许风险）Ra：除人身损失外，Ra一般由业主（用户）来决定，但提供了一定的参考值，如Ra=10-3和Ra=10-4。

2.QX3-2000

QX3-2000是气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范，包含雷击电磁脉冲对气象信息系统造成损失的风险评估，主要考虑气象信息系统所处的环境因素、设备的重要性和发生雷击事故后果的严重程度等因素进行雷电灾害风险评估。

雷电灾害风险评估方法也是先评估建筑物年预计雷击次数N，再评估因直接雷击和雷击电磁脉冲引起气象信息系统设备损坏的可接受的最大年雷击次数Nc，最后依据公式

将气象信息系统雷击电磁脉冲的防护分为A、B、C、D四个等级，根据不同等级分别采用相应的防护措施。

在计算气象信息系统所处建筑物年预计雷击次数N时，采用以下公式：

k为校正系统，在一般情况下取1，位于旷野的孤立建筑物取2，金属屋面的砖木结构建筑物取1.7，位于河边、湖边、山坡下、山地中、土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；

Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，可以利用经验公式估算，即

Ng=0.1Td

随着雷电探测技术的进步，Ng更适合通过闪电定位系统的监测数据代入计算，这样更能够体现当地雷电特征，具有更高准确性，其单位是次/（km2·a）。

Ae的物理含义是等效截收面积，指的是对于不同高度与形状的建筑物，当其总面积一定时，折算到地面的面积。它的计算方法与《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）相同，它的单位是平方千米。

此外，Nc的计算公式为Nc=5.8×10-1.5/C。式中，C为各类影响因子，即

C1为气象信息系统所在建筑物的材料结构因子。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；当建筑物为木结构或其他易燃材料时，C1取2.5。

C2为气象信息系统重要程度因子。一般计算机、通信设备，C2取0.5; 《计算机场站安全要求》中划为C类的机房，C2取1.0; 《计算机场站安全要求》中划为B类的机房，C2取2.0; 《计算机场站安全要求》中划为A类的机房，C2取3.0。

C3为气象信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力因子。该因子与设备的耐冲击的能力有关，也与采用的等电位连接及接地措施有关，还与供电线缆、信号线屏蔽接地状况有关。一般情况下，C3取0.5；当抗冲击能力较弱时，C3取1.0；当抗冲击能力相当弱时，C3取3.0。

C4为气象信息系统设备所在雷电防护区的因子。当设备在LPZ2或更高层雷电防护区内时，C4取0.5；当设备在LPZ1区内时，C4取1.0；当设备在LPZB区内时，C4取1.5；当设备在LPZA区内时，C4取2.0。

C5为气象信息系统发生雷击事故的后果因子。当气象信息系统业务中断不会产生不良后果时，C5取0.5；当气象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；当气象信息系统不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5取1.5。

在确定了N和Nc之后，气象信息系统雷击电磁脉冲防护等级依据以下公式进行划分发，即

当E＞0.98时定为A级。

当0.90＜E≤0.98时定为B级。

当0.80＜E≤0.90时定为C级。

当E≤0.80时定为D级。

按照评估所得气象信息系统的雷击电磁脉冲防护等级，所采取的电涌保护措施如下：

A级宜在低压系统中采用3～4级SPD进行保护；

B级宜在低压系统中采用2～3级SPD进行保护；

C级宜在低压系统中采用2级SPD进行保护；

D级宜在低压系统中采用1级或者以上的SPD进行保护。

3.《建筑物电子信息系统防雷设计规范》（GB 50343）的方法

《建筑物电子信息系统防雷设计规范》（GB 50343），涉及一部分建筑物电子信息系统的雷电灾害风险评估。

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中雷电灾害风险评估的适用范围是由雷击电磁脉冲（LEMP）对建筑物内电子信息系统造成损害风险的评估。雷电灾害风险评估的中心内容是确定年平均直击雷次数N和年平均允许雷击次数Nc。

该雷电灾害风险评估方法结构简单，适用于被评估对象为建筑物内的电子信息系统，且评估任务和区域比较单一的场合。

该技术规范中有关雷电防护等级划分的规定如下。

（1）建筑物电子信息系统的雷电防护等级应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：

· 按建筑物电子信息系统所处环境进行雷电灾害风险评估，确定雷电防护等级。

· 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。

（3）对于特别重要的建筑物宜综合考虑其所处的环境和其重要性，以及使用性质两种方法进行雷电防护等级划分，并按其中较高防护等级确定防护措施。

按雷电灾害风险评估确定雷电防护等级的方法如下：建筑物及入户设施年预计雷击次数N，主要取决于建筑物所处地区雷击大地的年平均密度、建筑物和建筑物入户设施截收相同雷击次数的等效面积及建筑物所处地理环境。通常，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，即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：Nc=5.8×10-1.5/C。C表征各类因子的作用，主要有以下六类因子：信息系统所在建筑物材料结构因子；信息系统重要程度因子；电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子；电子信息系统所在雷电防护区因子；电子信息系统发生雷击事故的后果因子；区域雷暴等级因子。

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，可以不安装雷电防护装置；当N＞Nc时，应安装雷电防护装置。

按防护装置拦截效率E的计算公式，可以确定其雷电防护等级：

当E＞0.98时定为A级；当0.90＜E≤0.98时定为B级；当0.80＜E≤0.90时定为C级；当E≤0.80时定为D级。

为了从多方面因素综合分析确定建筑物电子信息系统的雷电电磁脉冲防护等级，应考虑下列几个因素：

（1）信息系统设备对LEMP的敏感度和抗干扰强度的要求。

（2）建筑物防雷（外部）分类条件。

（3）建筑物用户负荷分级条件。

（4）建筑物的功能性质、建筑高度。

（5）当地气象条件。

（6）用户对电子信息系统设备的要求。

（7）安全度的要求（二次设计确定）。

（8）电子信息系统风险评估计算结果。

根据以上条件，综合分析各种因素，从定性、定量两个方面来确定电子信息系统雷电防护等级，并采用相适配的技术措施，做到安全可靠、技术先进、经济适用、维护方便。