建筑电气
２００８
年第
!
７
ＢＵＩＬＤＩＮＧ
期
ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ
基于ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估计算方法
问楠臻
高文俊（广州市防雷设施检测所，广州市
５１０６００）
ＴｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｉｎＬｉｇｈｔｎｉｎｇＲｉｓｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＩＥＣ６２３０５
ＷｅｎＮａｎｚｈｅｎ
ＧａｏＷｅｎｊｕｎ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＯｆｆｉｃｅｏｆＬｉｇｈｔｎｉｎｇＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６００，Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｒａｃｔＩＥＣ６２３０５ｉｓａｎｅｗｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｉｓｓｕｅｄｂｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈＩＥＣ６２３０５－２ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰａｒｔ２：ＲｉｓｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔｉｓｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙｆｏｒｌｉｇｈｔｎｉｎｇｄｉｓａｓｔｅｒｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＩＥＣ６２３０５，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＥｘｃｅｌａｎｄＡｕｔｏＣＡＤ，ｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅＥｘｃｅｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｔｏｂｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，ａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．
ＫｅｙｗｏｒｄｓＩＥＣ６２３０５Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓ－ｍｅｎｔＥｘｃｅｌＡｕｔｏＣＡＤ
摘
要
２，Ｅｄ．２．０（ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰａｒｔ２：ＲｉｓｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，《雷电防护
第２部分：风险管理》）
是专门针对雷电灾害风险评估的标准。
笔者利用Ｅｘｃｅｌ与ＡｕｔｏＣＡＤ相结合的方法，编制了基于ＩＥＣ６２３０５的雷击风险评估计算表格，使得雷击风险评估工作更具准确性、方便性和效率性，节省了大量财力和物力。
雷电灾害风险评估基于三个假设前提［１］：①建筑物无任何天然或人为的防雷措施；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。ＩＥＣ６２３０５标准的评估重点是确定雷击风险Ｒ，Ｒ＝Ｎ・Ｐ・Ｌ，包括三个评估重点，即确定雷击次数Ｎ、雷击概率Ｐ和雷击损失Ｌ；在具体计算时，按雷灾损失分类，由Ｒ
ＩＥＣ６２３０５是国际电工委员会新发布的
第
防雷技术标准，其中ＩＥＣ６２３０５－２（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔ
＝∑Ｎｉ・Ｐｉ・Ｌｉ分别确定各类风险的雷击次数Ｎ、雷击概率Ｐ和雷击损失Ｌ。
ＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰａｒｔ２：ＲｉｓｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，《雷电防护
）是专门针对雷电灾害风险评估２部分：风险管理》
的标准。依据ＩＥＣ６２３０５，并采用Ｅｘｃｅｌ与ＡｕｔｏＣＡＤ相结合的方法编制了雷击风险评估计算表格，并通过工程实例对Ｅｘｃｅｌ计算表格的准确性进行了验证，使得雷击风险评估建立在科学、准确、高效的基础上。
关键词
１
１．１
建筑物及入户设施年预计雷击次数的计算
建筑物年预计雷击次数（ＮＤａ，ＮＤ）
ＮＤ＝ＮｇＡｄＣｄ×１０－６
（１）
式中：Ｎｇ———雷对地闪击的密度，次／（ｋｍ２・ａ）；
——孤立建筑物的截收面积（它是由一条Ａｄ—
斜率为１／ｍ＊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），ｍ２；
——建筑物所在地的位置因子（详见ＩＥＣＣｄ—
ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估Ｅｘｃｅｌ
ＡｕｔｏＣＡＤ
雷击风险评估是防雷设计中非常重要的一环，必须建立在科学、准确、高效的基础上。目前，国内一些事业单位与高校合作开发出雷击风险评估软件，但都是基于ＩＥＣ６１６６２《雷击损害风险的评估》而编制的。随着ＩＥＣ标准的更新与完善，现在越来越多地开始使用ＩＥＣ６２３０５进行雷击风险评估。ＩＥＣ６２３０５是国际电工委员会的防雷技术标准，其中ＩＥＣ６２３０５－
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Ｊｕｌ．２００８Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．７
６２３０５－２附录Ａ表Ａ．３），引入位置因子，使得年预计雷击次数Ｎ的确定更加符合实际。
ＮＤａ＝ＮＤＣｔ
（２）
式中：Ｃｔ———考虑变压器影响的缩减因子，线路
防雷与接地
有变压器时，
Ｃｔ＝０．２；无变压器时，
表２根据不同评估方法所得Ａｄ值
Ｔａｂ．２ＶａｌｕｅｓｏｆＡｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ
项目建筑物尺寸
Ｃｔ＝１。
对于孤立六面体建筑物：设其长为Ｌ，宽为Ｗ，高为Ｈ，则：
・Ａｄ＝ＬＷ＋２・ｍ＊・Ｈ・（Ｌ＋Ｗ）＋
・（ｍ＊・Ｈ）２π
详见表１。
表１
修正系数ｍ＊的取值
ＣＡＤ法见图１
平行六面体法
（ｍ）
Ｌ＝５０ｍ
Ｗ＝２０ｍＨ＝１５ｍ１４１７０．１４１６
（３）
Ａｄ（ｍ２）
９３３０．９４８２
（见图２阴影部分面积）
其中，修正系数ｍ＊（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｅｎｔ）取值
输入ｏｆｆｓｅｔ偏移命令，
偏移距离为
Ｖａｌｕｅｓｏｆｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｅｎｔｍ＊
建筑物高度Ｈ≥２０ｍ
Ｔａｂ．１
３．３４×１０ｍ；最后取两者并集如图２阴影部分面积，再通过ＣＡＤ自带的工具：查询面积功能，即可得出阴影部分面积为
ＣＡＤ绘制建筑物的等效面积Ａｄ
Ｆｉｇ．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔａｒｅａ（Ａｄ）ｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｄｅｂｙＣＡＤ
图２
建筑物高度Ｈ＜２０ｍ
ｍ＊＝５．３×Ｈ
－０．２
ｍ＊＝３
这里要指出的是，在实际情况中建筑物天面情况比较复杂，大多无法直接套用公式（３）计算得出等效截收面积，简洁的评估Ａｄ的方法就是假设建筑物是平行六面体。以此方法评估所得的Ａｄ值，比标准方法测得的值略大。有时此差值可能会很高，进而影响了建筑物年预计雷击次数ＮＤ值的准确性。因此，笔者采用ＣＡＤ查询面积的功能，直接获取实际建筑物的等效截收面积。事实上在进行风险评估前期，建筑物的设计ＣＡＤ图纸就已经获得，我们可以在此基础上作图。下面通过一简单例子加以说明。
某建筑物形状如图１所示，建筑物主体尺寸：
９３３０．９４８２ｍ２。
平行六面体法：
・（ｍ＊・Ｈ）２Ａｄ＝Ｌ・Ｗ＋２・ｍ＊・Ｈ・（Ｌ＋Ｗ）＋π
＝５０×２０＋２×３．０８×１５×（５０＋２０）＋３．１４×（３．０８×１５）２
＝１４１７０．１４１６ｍ２
假设位置因子Ｃｄ＝１，建筑物处于地闪密度Ｎｇ为５次／（ｋｍ２・ａ）的地区，则用ＣＡＤ作图的方法计算得出的年预计雷击次数ＮＤ＝０．０４７次／（ｋｍ２・ａ），而用平行六面体法得出的ＮＤ＝０．０７１次／（ｋｍ２・ａ）。依据《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ５００５７－９４，２０００年版）中第２．０．３条，预计雷击次数大于０．０６次／ａ的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公
Ｌ＝５０ｍ，Ｗ＝２０ｍ，Ｈ＝１０ｍ，建筑物天面不规则突出部分高Ｈ＝５ｍ。依据不同评估方法所得Ａｄ值见表２。
ＣＡＤ作图法：建筑物塔楼高为１５ｍ，
（ａ）立面图（ａ）Ｅｌｅｖａｔｉｏｎｖｉｅｗ
共建筑物，应划为第二类防雷建筑物。用上例两种方法计算得出的结果就会产生争议，但就准确性而言，采用ＣＡＤ作图法计算得出的ＮＤ更具可信性，且作图并不需要花费过多的时间。
修正系数ｍ＊＝５．３×
Ｈ－０．２＝５．３×１５－
０．２
＝
３．０８，以最高处塔顶为圆心作半径为３．０８
１．２式中：
雷击建筑物附近地面年平均雷击次数ＮＭ
ＮＭ＝ＮｇＡｍ×１０－６
——建筑物邻近截收面积，ｍ２。Ａｍ—
（４）
×１５ｍ的圆；
（ｂ）俯视图
（ｂ）Ｔｏｐｖｉｅｗ
裙楼
部分高１０ｍ，修正系数ｍ＊＝５．３×Ｈ－
０．２
在这个区域内雷击产生的磁场可能使建筑物内
＝１００ｍ２范围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＝
图１不规则形状的建筑物
Ｆｉｇ．１Ｉｒｒｅｇｕｌａｒｓｈａｐｅｂｕｉｌｄｉｎｇ
５．３×１０－
０．２
＝３．３４，
以裙楼边界为起点，
５００ｍ在地面上划出的区域面积，仍然采用ＣＡＤ作
基于ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估计算方法（问楠臻
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表３雷击风险评估计算表格
Ｔａｂ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
目标建筑物高度（ｍ）与线路相连建筑物高度（ｍ）
年预计雷击次数
建筑物地区雷电闪击密度
位置影响因子变压器影响因子年预计雷击次数（次／年）年预计雷击次数（次／年）
年预计邻近雷击次数
邻近雷击截收面积（ｋｍ２）邻近雷电闪击次数（次／年）
年预计雷击线路次数
土壤电阻率（Ω・ｍ）架空线路高度（ｍ）电源线长度（ｍ）电话线路长度（ｍ）信号通讯线路长度（ｍ）
ＨｂＨａ
５．５００．００
建筑物等效截收面积（ｋｍ２）
Ａｄ
２．５８Ｅ－０３
建筑物雷击损害概率Ｐ的估算
ＮｇＣｄＣｔＮＤＮＤａ
４．００１．００１．００１．０３Ｅ－０２０．０１
雷击建筑物引起接触和跨步电压
触电的概率雷击建筑物造成物理损害的概率雷击导致建筑物内部电子系统
失效的概率
屏蔽网格等效宽度（ｍ）
ＰＡＰＢＰＣ＝ＰＳＰＤ
ｗＫＳ１ＫＳ２ＫＳ３ＵｔＫＳ４ＫＭＳＰＭＰＵ＝ＰＬＤ
ＰＶＰＷＰＺ＝ＰＬＩ
１．００Ｅ＋００１．００１．００１８．００１．００１．００２．００Ｅ－０１２．５００．６０１．２０Ｅ－０１１．４４Ｅ－０２０．６００．６００．６００．６０
ＬＰＺ０／１临界处的屏蔽效应系数ＬＰＺＸ／Ｙ（Ｘ＞０，Ｙ＞１）临界处的
屏蔽效应系数
ＡｍＮＭ
９．２２Ｅ－０１３．６９Ｅ＋００
随线路屏蔽类型的变化系数系统最低可承受耐压水平（ｋＶ）
耐压系数
ρＨｃＬｃ１Ｌｃ２Ｌｃ３
２
５００．００６．００１０００．００１０００．００１０００．０００．０４１３０．０２２０
总屏蔽系数
建筑物附近大地遭受雷击导致
内部系统失效的概率雷击入户线路致使生物伤害的概率雷击入户线路导致物理损害的概率
雷击入户线路使内部系统
失效的概率雷击入户线路附近大地引起
内部系统失效的概率
雷击电源线等效截收面积（ｋｍ）
架空
Ａｌ１
埋地架空
建筑物雷击损失量Ｌ的估算
地面类型系数火灾减小系数火灾风险缩减系数特殊危险恐慌系数接触跨步电压伤害引起的损失
实体损害引起的损失内部系统故障引起的损失
雷击电话线等效截收面积（ｋｍ２）
埋地架空
Ａｌ２
０．０４１３０．０２２００．０４１３０．０２２００．０８８００．０８８００．０８８０
ｒａｒｐｒｆｈｚＬｔＬｆＬｏＬＡ
１．００Ｅ－０５５．００Ｅ－０２１．００Ｅ－０３１．００Ｅ＋００１．００Ｅ－０４１．００Ｅ－０１１．００Ｅ＋００１．００Ｅ－０９５．００Ｅ－０６
Ｚ
雷击信号线等效截收面积（ｋｍ２）雷击电源线路次数（次／年）雷击电话线路次数（次／年）雷击信号线路次数（次／年）
埋地
Ａｌ３
ＮＬ１ＮＬ２ＮＬ３
年预计邻近雷击线路次数环境影响系数
邻近雷击电源线等效截收面积（ｋｍ２）
Ｃｅ架空埋地架空
１．００
Ａｉ１
１．００Ｅ＋００５．５９Ｅ－０１１．００Ｅ＋００５．５９Ｅ－０１１．００Ｅ＋００５．５９Ｅ－０１２．２３６１２．２３６１２．２３６１６．９８２４
人身伤亡的损失
ＬＢ＝ＬＶＬＣ，
Ｍ，
Ｗ，
１．００Ｅ＋００１．００Ｅ－０９１．００Ｅ－０２１．００Ｅ－０３５．００Ｅ－０７
ＬＵ
与公共设施类型相关的损失量
邻近雷击电话线等效截收面积（ｋｍ２）
埋地架空
Ａｉ２
ＬｆＬｏ
邻近雷击信号线等效截收面积（ｋｍ２）邻近雷击电源线路次数（次／年）邻近雷击电话线路次数（次／年）邻近雷击信号线路次数（次／年）建筑物及入户设施年预计雷击次数
埋地
Ａｉ３
不可接收的对公众服务中止的损失
不可复原的文化遗产的损失
ＬＢ＝ＬＶＬＣ，
Ｍ，
Ｗ，
Ｚ
１．００Ｅ－０３５．００Ｅ－０６１．００Ｅ－０７５．００Ｅ－０６
ＮＬ１ＮＬ２ＮＬ３Ｎ
ＬＢ＝ＬＶ
ＬＡ
经济损失
ＬＢ＝ＬＶＬＣ，
Ｍ，
Ｗ，
Ｚ
１．０００Ｅ－０３
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防雷与接地
续表
建筑物风险计算
雷击建筑物导致的风险组成人身伤亡风险实体损害风险内部系统故障风险
雷击入户设施导致的风险组成
ＲＡＲＢＲＣ
１．０３Ｅ－１１５．１６Ｅ－０８１．０３Ｅ－０２
雷击相连公共设施导致的人身伤亡风险雷击相连公共设施导致的实体损害风险雷击相连公共设施导致的内部系统失效风险
ＲＵＲＶＲＷ
９．００Ｅ－１１８．７８Ｅ－０６５．９０Ｅ－０５
雷击邻近区域建筑物导致的风险组成
雷击邻近建筑物导致的内部系统失效风险
雷击邻近区域入户设施导致的风险组成
ＲＭ５．３１Ｅ－０２
雷击邻近公共设施导致的内部系统失效风险
ＲＺ０．００
注：１．０３Ｅ－０２系采用科学计数法，其值为１．０３×１０－２，其余均同。
图法计算得出的数据较精确。
３雷击造成损失量度Ｌ的评估
建筑物损失量Ｌ总体分为四类：①人身伤亡的
１．３雷击入户线路的年平均雷击次数ＮＬ对入户线路：
损失，其表征量有：ＬＡ（人身伤亡损失）、ＬＵ（雷击公共设施导致的人身伤亡损失）、ＬＢ（雷击建筑物导致的物理损害）、ＬＣ（雷击建筑物导致的内部系统失效）；②不可接受的对公众服务中止的损失，其表征量有：ＬＢ、ＬＣ；③不可复原的文化遗产的损失，其表征量有：ＬＶ（雷击公共设施导致的物理损害）、ＬＢ；
（６）
ＮＬ＝ＮｇＡｌＣｄＣｔ×１０－６
（５）
式中：Ａｌ———线路截收面积，其值详见ＩＥＣ６２３０５－
２附录Ａ表Ａ．４。
１．４
雷击线路附近地面的年平均雷击次数ＮＩ对入户线路（架空、埋地、屏蔽或非屏蔽等）：
ＮＩ＝ＮｇＡｉＣｅＣｔ×１０－６
式中：
④经济损失，其表征量有：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ。各相应值详见ＩＥＣ６２３０５－２附录Ｃ，或采取标准的推荐值，或根据项目具体情况由公式推算得出。
——雷击线路附近地面的截收面积，ｍ２；Ａｉ—
——为建筑物所在地环境因子，引入环境Ｃｅ—
因子，使得计算结果更具准确性。其值详见ＩＥＣ６２３０５－２附录Ａ表Ａ．６。
４雷击风险值Ｒ的计算
通过以上各个参数的取值就可以根据ＩＥＣ６２３０５
综上所述，各个参数均已确定，则建筑物及入户设施年预计雷击次数Ｎ＝ＮＤａ＋ＮＬ＋ＮＩ，进而依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（ＧＢ５０３４３－
－２中建筑物与服务设施雷击风险计算汇总表格中的公式进行计算，笔者编制了Ｅｘｃｅｌ计算表格如表３所示，界面简洁明了，只需输入各个参数值（表格中的红色字体部分），相应的风险值便会计算出来，并将计算结果汇总到“计算结果”工作表中以便查询和分析。
笔者对该计算表格的准确性进行了验证，以
２００４），计算防雷装置拦截效率Ｅ，确定信息系统防雷级别。
２雷击损害概率Ｐ的评估
建筑物损害概率参数共有８个，分别为：雷击建
筑物引起接触和跨步电压触电的概率ＰＡ；雷击建筑物造成物理损害的概率ＰＢ；雷击导致建筑物内部电子系统失效的概率ＰＣ；建筑物附近大地遭受雷击导致内部系统失效的概率ＰＭ；雷击入户线路致使生物伤害的概率ＰＵ；雷击入户线路导致物理损害的概率
ＩＥＣ６２３０５－２附录Ｈ中的“乡村住宅实例”进行了计算（由于篇幅有限，在此不再赘述）。电子表格计算的中间各数据和最终计算结果与ＩＥＣ６２３０５－２中的数据完全吻合，证明笔者编制的Ｅｘｃｅｌ计算表格完全可行，并且可以应用到实际项目的雷击风险评估的计算当中。
１
杨少杰
等．雷电损害风险评估的方法与实践
ＰＶ；雷击入户线路使内部系统失效的概率ＰＷ；雷击入户线路附近大地引起内部系统失效的概率ＰＺ。各项参数值的选取在ＩＥＣ６２３０５－２附录Ｂ中的各个表格中有明确的给出，因此该８个分量均能逐一得出。
（上、下）．中国电子商情，２００３（３８５）：８－１７．
基于ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估计算方法（问楠臻高文俊）
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ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ
基于ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估计算方法
问楠臻
高文俊（广州市防雷设施检测所，广州市
５１０６００）
ＴｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｉｎＬｉｇｈｔｎｉｎｇＲｉｓｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＩＥＣ６２３０５
ＷｅｎＮａｎｚｈｅｎ
ＧａｏＷｅｎｊｕｎ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＯｆｆｉｃｅｏｆＬｉｇｈｔｎｉｎｇＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６００，Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｒａｃｔＩＥＣ６２３０５ｉｓａｎｅｗｌｉｇｈｔｎｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｉｓｓｕｅｄｂｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈＩＥＣ６２３０５－２ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰａｒｔ２：ＲｉｓｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔｉｓｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙｆｏｒｌｉｇｈｔｎｉｎｇｄｉｓａｓｔｅｒｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＩＥＣ６２３０５，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＥｘｃｅｌａｎｄＡｕｔｏＣＡＤ，ｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅＥｘｃｅｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｔｏｂｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，ａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．
ＫｅｙｗｏｒｄｓＩＥＣ６２３０５Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓ－ｍｅｎｔＥｘｃｅｌＡｕｔｏＣＡＤ
摘
要
２，Ｅｄ．２．０（ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰａｒｔ２：ＲｉｓｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，《雷电防护
第２部分：风险管理》）
是专门针对雷电灾害风险评估的标准。
笔者利用Ｅｘｃｅｌ与ＡｕｔｏＣＡＤ相结合的方法，编制了基于ＩＥＣ６２３０５的雷击风险评估计算表格，使得雷击风险评估工作更具准确性、方便性和效率性，节省了大量财力和物力。
雷电灾害风险评估基于三个假设前提［１］：①建筑物无任何天然或人为的防雷措施；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。ＩＥＣ６２３０５标准的评估重点是确定雷击风险Ｒ，Ｒ＝Ｎ・Ｐ・Ｌ，包括三个评估重点，即确定雷击次数Ｎ、雷击概率Ｐ和雷击损失Ｌ；在具体计算时，按雷灾损失分类，由Ｒ
ＩＥＣ６２３０５是国际电工委员会新发布的
第
防雷技术标准，其中ＩＥＣ６２３０５－２（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔ
＝∑Ｎｉ・Ｐｉ・Ｌｉ分别确定各类风险的雷击次数Ｎ、雷击概率Ｐ和雷击损失Ｌ。
ＬｉｇｈｔｎｉｎｇＰａｒｔ２：ＲｉｓｋＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，《雷电防护
）是专门针对雷电灾害风险评估２部分：风险管理》
的标准。依据ＩＥＣ６２３０５，并采用Ｅｘｃｅｌ与ＡｕｔｏＣＡＤ相结合的方法编制了雷击风险评估计算表格，并通过工程实例对Ｅｘｃｅｌ计算表格的准确性进行了验证，使得雷击风险评估建立在科学、准确、高效的基础上。
关键词
１
１．１
建筑物及入户设施年预计雷击次数的计算
建筑物年预计雷击次数（ＮＤａ，ＮＤ）
ＮＤ＝ＮｇＡｄＣｄ×１０－６
（１）
式中：Ｎｇ———雷对地闪击的密度，次／（ｋｍ２・ａ）；
——孤立建筑物的截收面积（它是由一条Ａｄ—
斜率为１／ｍ＊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），ｍ２；
——建筑物所在地的位置因子（详见ＩＥＣＣｄ—
ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估Ｅｘｃｅｌ
ＡｕｔｏＣＡＤ
雷击风险评估是防雷设计中非常重要的一环，必须建立在科学、准确、高效的基础上。目前，国内一些事业单位与高校合作开发出雷击风险评估软件，但都是基于ＩＥＣ６１６６２《雷击损害风险的评估》而编制的。随着ＩＥＣ标准的更新与完善，现在越来越多地开始使用ＩＥＣ６２３０５进行雷击风险评估。ＩＥＣ６２３０５是国际电工委员会的防雷技术标准，其中ＩＥＣ６２３０５－
３４
Ｊｕｌ．２００８Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．７
６２３０５－２附录Ａ表Ａ．３），引入位置因子，使得年预计雷击次数Ｎ的确定更加符合实际。
ＮＤａ＝ＮＤＣｔ
（２）
式中：Ｃｔ———考虑变压器影响的缩减因子，线路
防雷与接地
有变压器时，
Ｃｔ＝０．２；无变压器时，
表２根据不同评估方法所得Ａｄ值
Ｔａｂ．２ＶａｌｕｅｓｏｆＡｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ
项目建筑物尺寸
Ｃｔ＝１。
对于孤立六面体建筑物：设其长为Ｌ，宽为Ｗ，高为Ｈ，则：
・Ａｄ＝ＬＷ＋２・ｍ＊・Ｈ・（Ｌ＋Ｗ）＋
・（ｍ＊・Ｈ）２π
详见表１。
表１
修正系数ｍ＊的取值
ＣＡＤ法见图１
平行六面体法
（ｍ）
Ｌ＝５０ｍ
Ｗ＝２０ｍＨ＝１５ｍ１４１７０．１４１６
（３）
Ａｄ（ｍ２）
９３３０．９４８２
（见图２阴影部分面积）
其中，修正系数ｍ＊（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｅｎｔ）取值
输入ｏｆｆｓｅｔ偏移命令，
偏移距离为
Ｖａｌｕｅｓｏｆｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｅｎｔｍ＊
建筑物高度Ｈ≥２０ｍ
Ｔａｂ．１
３．３４×１０ｍ；最后取两者并集如图２阴影部分面积，再通过ＣＡＤ自带的工具：查询面积功能，即可得出阴影部分面积为
ＣＡＤ绘制建筑物的等效面积Ａｄ
Ｆｉｇ．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔａｒｅａ（Ａｄ）ｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｄｅｂｙＣＡＤ
图２
建筑物高度Ｈ＜２０ｍ
ｍ＊＝５．３×Ｈ
－０．２
ｍ＊＝３
这里要指出的是，在实际情况中建筑物天面情况比较复杂，大多无法直接套用公式（３）计算得出等效截收面积，简洁的评估Ａｄ的方法就是假设建筑物是平行六面体。以此方法评估所得的Ａｄ值，比标准方法测得的值略大。有时此差值可能会很高，进而影响了建筑物年预计雷击次数ＮＤ值的准确性。因此，笔者采用ＣＡＤ查询面积的功能，直接获取实际建筑物的等效截收面积。事实上在进行风险评估前期，建筑物的设计ＣＡＤ图纸就已经获得，我们可以在此基础上作图。下面通过一简单例子加以说明。
某建筑物形状如图１所示，建筑物主体尺寸：
９３３０．９４８２ｍ２。
平行六面体法：
・（ｍ＊・Ｈ）２Ａｄ＝Ｌ・Ｗ＋２・ｍ＊・Ｈ・（Ｌ＋Ｗ）＋π
＝５０×２０＋２×３．０８×１５×（５０＋２０）＋３．１４×（３．０８×１５）２
＝１４１７０．１４１６ｍ２
假设位置因子Ｃｄ＝１，建筑物处于地闪密度Ｎｇ为５次／（ｋｍ２・ａ）的地区，则用ＣＡＤ作图的方法计算得出的年预计雷击次数ＮＤ＝０．０４７次／（ｋｍ２・ａ），而用平行六面体法得出的ＮＤ＝０．０７１次／（ｋｍ２・ａ）。依据《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ５００５７－９４，２０００年版）中第２．０．３条，预计雷击次数大于０．０６次／ａ的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公
Ｌ＝５０ｍ，Ｗ＝２０ｍ，Ｈ＝１０ｍ，建筑物天面不规则突出部分高Ｈ＝５ｍ。依据不同评估方法所得Ａｄ值见表２。
ＣＡＤ作图法：建筑物塔楼高为１５ｍ，
（ａ）立面图（ａ）Ｅｌｅｖａｔｉｏｎｖｉｅｗ
共建筑物，应划为第二类防雷建筑物。用上例两种方法计算得出的结果就会产生争议，但就准确性而言，采用ＣＡＤ作图法计算得出的ＮＤ更具可信性，且作图并不需要花费过多的时间。
修正系数ｍ＊＝５．３×
Ｈ－０．２＝５．３×１５－
０．２
＝
３．０８，以最高处塔顶为圆心作半径为３．０８
１．２式中：
雷击建筑物附近地面年平均雷击次数ＮＭ
ＮＭ＝ＮｇＡｍ×１０－６
——建筑物邻近截收面积，ｍ２。Ａｍ—
（４）
×１５ｍ的圆；
（ｂ）俯视图
（ｂ）Ｔｏｐｖｉｅｗ
裙楼
部分高１０ｍ，修正系数ｍ＊＝５．３×Ｈ－
０．２
在这个区域内雷击产生的磁场可能使建筑物内
＝１００ｍ２范围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＝
图１不规则形状的建筑物
Ｆｉｇ．１Ｉｒｒｅｇｕｌａｒｓｈａｐｅｂｕｉｌｄｉｎｇ
５．３×１０－
０．２
＝３．３４，
以裙楼边界为起点，
５００ｍ在地面上划出的区域面积，仍然采用ＣＡＤ作
基于ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估计算方法（问楠臻
高文俊）
３５
３３９
建筑电气
２００８
年第
!
７
ＢＵＩＬＤＩＮＧ
期
ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ
表３雷击风险评估计算表格
Ｔａｂ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
目标建筑物高度（ｍ）与线路相连建筑物高度（ｍ）
年预计雷击次数
建筑物地区雷电闪击密度
位置影响因子变压器影响因子年预计雷击次数（次／年）年预计雷击次数（次／年）
年预计邻近雷击次数
邻近雷击截收面积（ｋｍ２）邻近雷电闪击次数（次／年）
年预计雷击线路次数
土壤电阻率（Ω・ｍ）架空线路高度（ｍ）电源线长度（ｍ）电话线路长度（ｍ）信号通讯线路长度（ｍ）
ＨｂＨａ
５．５００．００
建筑物等效截收面积（ｋｍ２）
Ａｄ
２．５８Ｅ－０３
建筑物雷击损害概率Ｐ的估算
ＮｇＣｄＣｔＮＤＮＤａ
４．００１．００１．００１．０３Ｅ－０２０．０１
雷击建筑物引起接触和跨步电压
触电的概率雷击建筑物造成物理损害的概率雷击导致建筑物内部电子系统
失效的概率
屏蔽网格等效宽度（ｍ）
ＰＡＰＢＰＣ＝ＰＳＰＤ
ｗＫＳ１ＫＳ２ＫＳ３ＵｔＫＳ４ＫＭＳＰＭＰＵ＝ＰＬＤ
ＰＶＰＷＰＺ＝ＰＬＩ
１．００Ｅ＋００１．００１．００１８．００１．００１．００２．００Ｅ－０１２．５００．６０１．２０Ｅ－０１１．４４Ｅ－０２０．６００．６００．６００．６０
ＬＰＺ０／１临界处的屏蔽效应系数ＬＰＺＸ／Ｙ（Ｘ＞０，Ｙ＞１）临界处的
屏蔽效应系数
ＡｍＮＭ
９．２２Ｅ－０１３．６９Ｅ＋００
随线路屏蔽类型的变化系数系统最低可承受耐压水平（ｋＶ）
耐压系数
ρＨｃＬｃ１Ｌｃ２Ｌｃ３
２
５００．００６．００１０００．００１０００．００１０００．０００．０４１３０．０２２０
总屏蔽系数
建筑物附近大地遭受雷击导致
内部系统失效的概率雷击入户线路致使生物伤害的概率雷击入户线路导致物理损害的概率
雷击入户线路使内部系统
失效的概率雷击入户线路附近大地引起
内部系统失效的概率
雷击电源线等效截收面积（ｋｍ）
架空
Ａｌ１
埋地架空
建筑物雷击损失量Ｌ的估算
地面类型系数火灾减小系数火灾风险缩减系数特殊危险恐慌系数接触跨步电压伤害引起的损失
实体损害引起的损失内部系统故障引起的损失
雷击电话线等效截收面积（ｋｍ２）
埋地架空
Ａｌ２
０．０４１３０．０２２００．０４１３０．０２２００．０８８００．０８８００．０８８０
ｒａｒｐｒｆｈｚＬｔＬｆＬｏＬＡ
１．００Ｅ－０５５．００Ｅ－０２１．００Ｅ－０３１．００Ｅ＋００１．００Ｅ－０４１．００Ｅ－０１１．００Ｅ＋００１．００Ｅ－０９５．００Ｅ－０６
Ｚ
雷击信号线等效截收面积（ｋｍ２）雷击电源线路次数（次／年）雷击电话线路次数（次／年）雷击信号线路次数（次／年）
埋地
Ａｌ３
ＮＬ１ＮＬ２ＮＬ３
年预计邻近雷击线路次数环境影响系数
邻近雷击电源线等效截收面积（ｋｍ２）
Ｃｅ架空埋地架空
１．００
Ａｉ１
１．００Ｅ＋００５．５９Ｅ－０１１．００Ｅ＋００５．５９Ｅ－０１１．００Ｅ＋００５．５９Ｅ－０１２．２３６１２．２３６１２．２３６１６．９８２４
人身伤亡的损失
ＬＢ＝ＬＶＬＣ，
Ｍ，
Ｗ，
１．００Ｅ＋００１．００Ｅ－０９１．００Ｅ－０２１．００Ｅ－０３５．００Ｅ－０７
ＬＵ
与公共设施类型相关的损失量
邻近雷击电话线等效截收面积（ｋｍ２）
埋地架空
Ａｉ２
ＬｆＬｏ
邻近雷击信号线等效截收面积（ｋｍ２）邻近雷击电源线路次数（次／年）邻近雷击电话线路次数（次／年）邻近雷击信号线路次数（次／年）建筑物及入户设施年预计雷击次数
埋地
Ａｉ３
不可接收的对公众服务中止的损失
不可复原的文化遗产的损失
ＬＢ＝ＬＶＬＣ，
Ｍ，
Ｗ，
Ｚ
１．００Ｅ－０３５．００Ｅ－０６１．００Ｅ－０７５．００Ｅ－０６
ＮＬ１ＮＬ２ＮＬ３Ｎ
ＬＢ＝ＬＶ
ＬＡ
经济损失
ＬＢ＝ＬＶＬＣ，
Ｍ，
Ｗ，
Ｚ
１．０００Ｅ－０３
３６
Ｊｕｌ．２００８Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．７
防雷与接地
续表
建筑物风险计算
雷击建筑物导致的风险组成人身伤亡风险实体损害风险内部系统故障风险
雷击入户设施导致的风险组成
ＲＡＲＢＲＣ
１．０３Ｅ－１１５．１６Ｅ－０８１．０３Ｅ－０２
雷击相连公共设施导致的人身伤亡风险雷击相连公共设施导致的实体损害风险雷击相连公共设施导致的内部系统失效风险
ＲＵＲＶＲＷ
９．００Ｅ－１１８．７８Ｅ－０６５．９０Ｅ－０５
雷击邻近区域建筑物导致的风险组成
雷击邻近建筑物导致的内部系统失效风险
雷击邻近区域入户设施导致的风险组成
ＲＭ５．３１Ｅ－０２
雷击邻近公共设施导致的内部系统失效风险
ＲＺ０．００
注：１．０３Ｅ－０２系采用科学计数法，其值为１．０３×１０－２，其余均同。
图法计算得出的数据较精确。
３雷击造成损失量度Ｌ的评估
建筑物损失量Ｌ总体分为四类：①人身伤亡的
１．３雷击入户线路的年平均雷击次数ＮＬ对入户线路：
损失，其表征量有：ＬＡ（人身伤亡损失）、ＬＵ（雷击公共设施导致的人身伤亡损失）、ＬＢ（雷击建筑物导致的物理损害）、ＬＣ（雷击建筑物导致的内部系统失效）；②不可接受的对公众服务中止的损失，其表征量有：ＬＢ、ＬＣ；③不可复原的文化遗产的损失，其表征量有：ＬＶ（雷击公共设施导致的物理损害）、ＬＢ；
（６）
ＮＬ＝ＮｇＡｌＣｄＣｔ×１０－６
（５）
式中：Ａｌ———线路截收面积，其值详见ＩＥＣ６２３０５－
２附录Ａ表Ａ．４。
１．４
雷击线路附近地面的年平均雷击次数ＮＩ对入户线路（架空、埋地、屏蔽或非屏蔽等）：
ＮＩ＝ＮｇＡｉＣｅＣｔ×１０－６
式中：
④经济损失，其表征量有：ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ。各相应值详见ＩＥＣ６２３０５－２附录Ｃ，或采取标准的推荐值，或根据项目具体情况由公式推算得出。
——雷击线路附近地面的截收面积，ｍ２；Ａｉ—
——为建筑物所在地环境因子，引入环境Ｃｅ—
因子，使得计算结果更具准确性。其值详见ＩＥＣ６２３０５－２附录Ａ表Ａ．６。
４雷击风险值Ｒ的计算
通过以上各个参数的取值就可以根据ＩＥＣ６２３０５
综上所述，各个参数均已确定，则建筑物及入户设施年预计雷击次数Ｎ＝ＮＤａ＋ＮＬ＋ＮＩ，进而依据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（ＧＢ５０３４３－
－２中建筑物与服务设施雷击风险计算汇总表格中的公式进行计算，笔者编制了Ｅｘｃｅｌ计算表格如表３所示，界面简洁明了，只需输入各个参数值（表格中的红色字体部分），相应的风险值便会计算出来，并将计算结果汇总到“计算结果”工作表中以便查询和分析。
笔者对该计算表格的准确性进行了验证，以
２００４），计算防雷装置拦截效率Ｅ，确定信息系统防雷级别。
２雷击损害概率Ｐ的评估
建筑物损害概率参数共有８个，分别为：雷击建
筑物引起接触和跨步电压触电的概率ＰＡ；雷击建筑物造成物理损害的概率ＰＢ；雷击导致建筑物内部电子系统失效的概率ＰＣ；建筑物附近大地遭受雷击导致内部系统失效的概率ＰＭ；雷击入户线路致使生物伤害的概率ＰＵ；雷击入户线路导致物理损害的概率
ＩＥＣ６２３０５－２附录Ｈ中的“乡村住宅实例”进行了计算（由于篇幅有限，在此不再赘述）。电子表格计算的中间各数据和最终计算结果与ＩＥＣ６２３０５－２中的数据完全吻合，证明笔者编制的Ｅｘｃｅｌ计算表格完全可行，并且可以应用到实际项目的雷击风险评估的计算当中。
１
杨少杰
等．雷电损害风险评估的方法与实践
ＰＶ；雷击入户线路使内部系统失效的概率ＰＷ；雷击入户线路附近大地引起内部系统失效的概率ＰＺ。各项参数值的选取在ＩＥＣ６２３０５－２附录Ｂ中的各个表格中有明确的给出，因此该８个分量均能逐一得出。
（上、下）．中国电子商情，２００３（３８５）：８－１７．
基于ＩＥＣ６２３０５雷击风险评估计算方法（问楠臻高文俊）
３７
３４１