張晨

摘 要：雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是防雷工作中的重要部分，通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以有針對(duì)性地加強(qiáng)防雷措施，提高雷電防護(hù)效果。本文對(duì)雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)方法進(jìn)行了介紹，并針對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)收集表單，從而更好地開展高速公路機(jī)電系統(tǒng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。

關(guān)鍵詞：機(jī)電系統(tǒng);雷電災(zāi)害;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;防雷

中圖分類號(hào)：TU856文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）28-0121-03

Risk Assessment of Lightning Disaster in Electromechanical

System of Expressway

ZHANG Chen

（Fujian Quanxia Expressway Management Co.， Ltd.，Xiamen Fujian 361021）

Abstract： Lightning disaster risk assessment is an important part of lightning protection work. Through risk assessment， lightning protection measures can be strengthened and lightning protection effect can be improved. This paper introduced the technical methods of lightning risk assessment， and designed lightning risk assessment data collection form for highway electromechanical system， so as to better carry out lightning disaster risk assessment of highway electromechanical system.

Keywords： electromechanical system;lightning disaster;risk assessment;lightning protection

雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是做好防雷工作的必要條件。做好雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，可以使工作人員有效認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，對(duì)雷電防護(hù)措施中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，提高建筑物的雷電防護(hù)效果，最大程度上降低建筑物遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)。目前，雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的總體技術(shù)路線是基于《雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理》（GB/T 21714.2—2015）提出的評(píng)估方法。本文以該標(biāo)準(zhǔn)為技術(shù)路線，根據(jù)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)際情況，對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作進(jìn)行介紹。

1 基本概念

1.1 損害成因：雷電擊打的位置

雷電是造成雷災(zāi)的致災(zāi)因子，雷擊的位置可以分為以下幾種[1]：直接擊中建筑物，稱為S1;擊打到建筑周邊，稱為S2;擊打到與建筑物相連的設(shè)施，如電力線路等，稱為S3;擊打到建筑物相連設(shè)施的周圍，稱為S4。

1.2 雷擊造成的損害類型

根據(jù)建筑物自身的特性，可以將雷電災(zāi)害造成的損害類型分為以下幾種：造成人和動(dòng)物的傷害，稱為D1;造成物理傷害，稱為D2;造成電氣和電子系統(tǒng)的失效，稱為D3。

1.3 各類損害類型造成的損失類型

每一種損害類型，會(huì)導(dǎo)致不同類型的損失，根據(jù)建筑自身的情況，可以將損失類型分為以下幾種：造成人身傷亡，稱為L1;造成公眾服務(wù)損失，稱為L2;造成文化遺產(chǎn)損失，稱為L3;造成經(jīng)濟(jì)價(jià)值損失，稱為L4。

雷電擊打的位置、雷擊造成的損害類型、各類損害類型造成的損失類型之間的關(guān)系如表1所示。

2 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

分析完建筑物的損害成因、損害類型、損失類型后應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分量

雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指的是因雷電造成的年平均可能損失的相對(duì)值。不同損失會(huì)產(chǎn)生不同的風(fēng)險(xiǎn)，具體如下：由L1造成的人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)，稱為[R1];由L2造成的公眾服務(wù)損失風(fēng)險(xiǎn)，稱為[R2];由L3造成的文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)，稱為[R3];由L4造成的經(jīng)濟(jì)價(jià)值損失風(fēng)險(xiǎn)，稱為[R4]。其中，每一種風(fēng)險(xiǎn)，又可以分解為不同的風(fēng)險(xiǎn)分量，它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2。各風(fēng)險(xiǎn)的大小等于對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分量的累加和，例如，[R3=RB+RV]。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分量計(jì)算

對(duì)于各損害類型D（D1至D3）來講，其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)[R]（[R1]～[R3]）是風(fēng)險(xiǎn)分量[RX]（[RA]，[RB]，…）的總和。風(fēng)險(xiǎn)分量可以根據(jù)公式（1）計(jì)算。

式中，[Nx]表示每年危險(xiǎn)事件次數(shù);[Px]表示建筑物的損害概率;[Lx]表示每一損害產(chǎn)生的損失率。

通過該式計(jì)算得到各風(fēng)險(xiǎn)值大小后，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值和容許值的大小比較，判斷建筑物的防雷措施是否安全。

3 雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基本步驟

傳統(tǒng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是根據(jù)承災(zāi)體脆弱性、孕育環(huán)境及致災(zāi)因子三要素進(jìn)行分析，雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也是基于這三個(gè)要素進(jìn)行評(píng)估的，雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要分為以下幾個(gè)步驟[2-4]。

①確定建筑物中各種損失類型及相應(yīng)的損失風(fēng)險(xiǎn)R1～R4。

②識(shí)別并計(jì)算構(gòu)成損失風(fēng)險(xiǎn)R1、R2、R3、R4的各風(fēng)險(xiǎn)分量RA、RB、…、RZ，各損失風(fēng)險(xiǎn)都是由風(fēng)險(xiǎn)分量構(gòu)成。

③根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分量計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)R1～R4。

④將風(fēng)險(xiǎn)R1、R2、R3的值與可容許風(fēng)險(xiǎn)值RT 比較，確定是否需要采取雷電防護(hù)措施，表1給出了損失風(fēng)險(xiǎn)的容許值范圍。

⑤如需進(jìn)行防雷措施經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，則需要分別計(jì)算采取防雷措施所需要的成本以及沒有采取防雷措施時(shí)的經(jīng)濟(jì)損失，比較兩者的費(fèi)用，如果采取防雷措施的成本小于沒有防雷措施時(shí)的雷擊經(jīng)濟(jì)損失，則安裝防雷裝置在經(jīng)濟(jì)上是合理的。這部分需要對(duì)建筑物的風(fēng)險(xiǎn)R4進(jìn)行評(píng)估。

4 高速公路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

高速公路主要建筑物分為收費(fèi)站及其辦公樓、橋梁、隧道三大部分。因此，對(duì)其進(jìn)行雷電災(zāi)害評(píng)估時(shí)也將其分為這三個(gè)部分。每個(gè)模塊收集的信息包括：建筑物的基本信息、建筑物電源線路的基本信息、建筑物通信線路的基本信息。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分量的計(jì)算要求，收集的信息涵蓋了風(fēng)險(xiǎn)分量計(jì)算所需的所有參數(shù)。通過實(shí)地調(diào)查、查閱設(shè)計(jì)或竣工圖紙等方式收集參數(shù)。利用這些參數(shù)及公式（1）即可計(jì)算得到各風(fēng)險(xiǎn)分量的數(shù)值，再將風(fēng)險(xiǎn)分量相加即可得到對(duì)應(yīng)損失風(fēng)險(xiǎn)的大小。最后，比較計(jì)算值與風(fēng)險(xiǎn)容許值，判斷機(jī)電防雷中的薄弱部分，再對(duì)薄弱之處加強(qiáng)防雷措施，以更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的雷電防護(hù)[4]。高速公路機(jī)電系統(tǒng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)收集表單見表4和表5，根據(jù)規(guī)范要求填寫表單，再計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)（各參數(shù)的填寫標(biāo)準(zhǔn)詳見《雷電防護(hù) 第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理》的附錄A、B、C）。

常用的風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算方式主要分為人工計(jì)算和軟件計(jì)算兩種。這兩種方式都存在著不足之處，人工計(jì)算方式較為耗時(shí)耗力，而且計(jì)算的準(zhǔn)確性無法保證。軟件計(jì)算彌補(bǔ)了人工計(jì)算方式的不足，減少了計(jì)算所需的時(shí)間，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。但是，軟件需要進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，開發(fā)需要時(shí)間和資金，而且軟件的使用也不夠便捷，需要在裝有該軟件的計(jì)算機(jī)上才能進(jìn)行操作。此外，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的取值標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)時(shí)，軟件數(shù)據(jù)庫表單的修改需要軟件公司人員進(jìn)行維護(hù)，無法在第一時(shí)間開展，會(huì)造成評(píng)估工作的拖延，影響工作開展。而通過Excel的方式，可以很好地解決人工計(jì)算和軟件計(jì)算的問題。Excel既能快速地、精確地算出雷擊風(fēng)險(xiǎn)值，又能方便地進(jìn)行后臺(tái)表單的維護(hù)。根據(jù)表4、表5制作合適的Excel表單，通過雷擊風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式，建立各數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系，即可自動(dòng)計(jì)算得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)雷擊風(fēng)險(xiǎn)的快速、準(zhǔn)確計(jì)算。

5 結(jié)語

本文對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法進(jìn)行了梳理和介紹，針對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)了雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表單，利用表單可以方便地收集機(jī)電系統(tǒng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而更好地開展機(jī)電系統(tǒng)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作是高速公路機(jī)電系統(tǒng)雷電防護(hù)工作的重要部分，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已有項(xiàng)目防雷薄弱環(huán)節(jié)的診斷，并及時(shí)整改;也能實(shí)現(xiàn)對(duì)在建項(xiàng)目防雷設(shè)計(jì)的不足進(jìn)行及時(shí)診斷，更改防雷設(shè)計(jì)和施工，減少因返工造成的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).雷電防護(hù) 第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理：GB/T 21714.2—2015[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[2]馬俊貴，納麗，齊曉鵬，等.幾種雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算方法應(yīng)用對(duì)比分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2018（2）：129-133.

[3]黃偉信，周林，姚崧奇.陽茂高速公路機(jī)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)[J].氣象研究與應(yīng)用，2010（S2）：201-203.

[4]胡永彬.高速公路機(jī)電系統(tǒng)工程質(zhì)量管理研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2018.