4.2 按防雷装置的拦截效率确定雷电防护等级
4.2.1 建筑物及入户设施年预计雷击次数N值可按下式确定:
式中:N1——建筑物年预计雷击次数(次/a),按本规范附录A的规定计算;
N2——建筑物入户设施年预计雷击次数(次/a),按本规范附录A的规定计算。
4.2.2 建筑物电子信息系统设备因直接雷击和雷电电磁脉冲可能造成损坏,可接受的年平均最大雷击次数Nc可按下式计算:
式中:C——各类因子,按本规范附录A的规定取值。
4.2.3 确定电子信息系统设备是否需要安装雷电防护装置时,应将N和Nc进行比较:
1 当N小于或等于Nc时,可不安装雷电防护装置;
2 当N大于Nc时,应安装雷电防护装置。
4.2.4 安装雷电防护装置时,可按下式计算防雷装置拦截效率E:
4.2.5 电子信息系统雷电防护等级应按防雷装置拦截效率E确定,并应符合下列规定:
1 当正大于0.98时,定为A级;
2 当正大于0.90小于或等于0.98时,定为B级;
3 当正大于0.80小于或等于0.90时,定为C级;
4 当正小于或等于0.80时,定为D级。
4.2.1 用于计算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的建筑物所处地区雷击大地密度Ng在2004版规范中的计算公式为Ng=0.024× ,为了与国际标准接轨,同时与其他国标协调一致,本规范采用国家标准《雷电防护第2部分:风险管理》GB/T 21714.2-2008(IEC 62305-2 : 2006,IDT)中的计算公式Ng≈0.1Td。
4.2.2 电子信息系统设备因雷击损坏可接受的最大年平均雷击次数Nc值,至今,国内外尚无一个统一的标准,一般由各国自行确定。
法国标准NFC-17-102:1995附录B:“闪电评估指南及ECP1保护级别的选择”中,将Nc定为5.8×10-3/C,C为各类因子,它是综合考虑了电子设备所处地区的地理、地质环境、气象条件、建筑物特性、设备的抗扰能力等因素进行确定。若按该公式计算出的值为10-4数量级,即建筑物允许落闪频率为万分之几,这样一来,几乎所有的雷电防护工程,不管是在少雷区还是在强雷区,都要按最高等级A设计,这是不合理的。
在本规范中,将Nc值调整为Nc=5.8×10-1/C,这样得出的结果:在少雷区或中雷区,防雷工程按A级设计的概率为10%左右;按B级设计的概率为50%~60%;少数设计为C级和D级。这样的一个结果我们认为是合乎我国实际情况的,也是科学的。
按防雷装置的拦截效率确定雷电防护等级的计算实例:
一、建筑物年预计雷击次数N1
1 建筑物所处地区雷击大地密度
表1 Ng按典型雷暴日Td的取值
2 建筑物等效截收面积Ae的计算(按本规范附录A图A.1.3)
1)当H<100m时,按下式计算:
每边扩大宽度:
建筑物等效截收面积:
式中:L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高(m)。
2)当H≥100m时:
3 校正系数K的取值
1.0、1.5、1.7、2.0(根据建筑物所处的不同地理环境取值)。
4 N1值计算
分别代入不同的K、Ng、Ae值,可计算出不同的N1值。
二、建筑物入户设施年预计雷击次数N2
1 N2值计算
式中:A'e1——电源线入户设施的截收面积(km2),见表2;
A'e2——信号线入户设施的截收面积(km2),见表2。
均按埋地引入方式计算A'e值
表2 入户设施的截收面积(km2)
续表 2
2 A'e计算
1)取高压电源埋地线缆:L=500m,ds=250m;埋地信号线缆:L=500m,ds=250m。
查表2:A'e=A'e1+A'e2=0.0125+0.25=0.2625(km2)
2)取高压电源埋地线缆:L=1000m,ds=500m;埋地信号线缆:L=500m,ds=500m。
查表2:A'e=A'e1+A'e2=0.05+0.5=0.55(km2)
三、建筑物及入户设施年预计雷击次数N的计算
四、电子信息系统因雷击损坏可接受的最大年平均雷击次数Nc的确定
式中:C——各类因子,取值按表3。
表3 C的取值
续表 3
五、雷电电磁脉冲防护分级计算
防雷装置拦截效率的计算公式:
E>0.98 定为A级
0.90<E≤0.98 定为B级
0.80<E≤0.90 定为C级
E≤0.8 定为D级
1 取外引高压电源埋地线缆长度为500m,外引埋地信号线缆长度为200m,土壤电阻率取250Ωm,建筑物如表3中所列6种C值,计算结果列入表4中。
2 取外引低压电源埋地线缆长度为500m,外引埋地信号线缆长度为200m,土壤电阻率取500Ωm,建筑物如表3中所列6种C值,计算结果列入表5中。
表4 风险评估计算实例一
续表 4
电信大楼E值(E=1—Nc/N)
医科大楼E值(E=1—Nc/N)
高层住宅E值(E=1—Nc/N)
通信大楼E值(E=1—Nc/N)
综合办公楼E值(E=1—Nc/N)
宿舍楼E值(E=1—Nc/N)
表5 风险评估计算实例二
注:外引低压埋地电缆长500m、埋地信号电缆长200m,ρ=500Ωm,Nc=5.8×10-1/C,C=C1+C2+C3+C4+C5+C6。
电信大楼E值(E=1—Nc/N)
医科大楼E值(E=1—Nc/N)
高层住宅E值(E=1—Nc/N)
通信大楼E值(E=1—Nc/N)
综合办公楼E值(E=1—Nc/N)
宿舍楼E值(E=1—Nc/N)