中文版IEC623052.docx
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中文版IEC623052
IEC62305-2,Ed.181/213/CD
雷电防护
第2部分:
风险管理
IEC:
ProtectionAgainstLightning
Part2:
Riskmanagement
简介……………………………………………………………………………………………….4
1.范围…………………………………………………………………………………………..6
2.规范性引用文件……………………………………………………………………………..6
3.术语和定义…………………………………………………………………………………..6
4.风险评估方法……………………………………………………………………………….11
4.1总的方法
4.1.1损害来源
4.1.2损害类型
4.1.3损失类型
4.2风险组成
4.2.1建筑物的风险组成
4.2.2影响建筑物内风险组成的因素
4.2.3公共设施的风险组成
4.2.4影响公共设施内风险组成的因素
4.3风险管理
4.3.1适用于风险评估的建筑物
4.3.2适用于风险评估的公共设施
4.3.3可承受风险RT
4.3.4评价防护需求的程序
4.3.5评价防护措施经济性的程序
4.3.6防护措施
4.3.7防护措施的选择
5.对建筑物风险组成的评估………………………………………………………………….19
5.1建筑物以区ZS划分
5.2评估风险组成的参数
5.3雷击建筑物导致的风险
5.3.1雷击建筑物导致的风险组成的评估
5.4雷击建筑物以外区域引起的风险
5.4.1雷击建筑物邻近区域导致的风险组成的评估
5.4.2雷击入户线路导致的风险组成的评估
5.4.3雷击入户线路邻近区域导致的风险组成的评估
5.5建筑物内风险组成小结
6.对公共设施风险组成的评估………………………………………….…………………….22
6.1公共设施以部SS划分
6.2评估风险组成的参数
6.3雷击公共设施导致的风险组成的评估
6.4雷击公共设施邻近区域导致的风险组成的评估
6.5雷击与公共设施相连的建筑物导致的风险组成的评估
6.6公共设施内风险组成小结
附录A(资料性)对危险事件年度次数的评估………………………………………………….32
附录B(资料性)建筑物损害概率的评估……………………………………………………..37
附录C(资料性)建筑物损失的评估……………………………………………………………42
附录D(资料性)公共设施损害概率的评估……………………………………………………47
附录E(资料性)公共设施损失的评估…………………………………………………………50
附录F(资料性)开关动作型过压………………………………………………………………52
附录G(资料性)损失成本评估…………………………………………………………………53
附录H(资料性)建筑物的评估实例……………………………………………………………54
附录I(资料性)公共设施的评估实例…………………………………………………………94
简介
云对地放电,对于建筑物、公共设施、人体,以及建筑物内部或外部或其周围区域的装置和其它设备是有害的。
它可导致整个建筑物(其构成部分及内部装置)和公共设施受到损害,同时也可以令设备发生故障,尤其是电气及电子系统。
这些损害及故障甚至可能会影响建筑物周围及其附近区域。
为减小雷电引起的损失,可以采取必要的防护措施。
这些防护措施是否需要以及需要的程度都应通过风险评估来决定。
本标准中风险的定义为由雷击导致的建筑物及公共设施内的可能平均年度损失。
它取决于:
——每年影响建筑物及公共设施的雷击数目;
——一次雷击造成损害的概率;
——造成损失的平均数量。
雷击对建筑物的影响可划分为:
——击中建筑物;
——击中建筑物邻近区域和(或)入户线路邻近区域和公共设施和(或)入户线路(电力及通信线路)或其它公共设施。
雷击对公共设施的影响可划分为:
——击中公共设施;
——击中公共设施邻近区域或击中与公共设施相连的建筑物。
雷击建筑物或入户公共设施可导致实体损害和生命危险。
雷击建筑物或公共设施邻近区域以及击中建筑物或公共设施可导致电力及电子系统发生故障,这是由于这些相连系统中的电阻和电感在雷击电流作用下形成的过压导致的。
而且,由雷电过压导致的用户装置及电力供应线路的故障还可在这些设施中产生开关动作型过电压。
注1:
在IEC62305系列中没有涵盖电力及电子系统发生的故障。
可参考IEC61000-4-5.
注2:
有关由开关动作型过压导致的风险评估信息参见附录G.
影响建筑物和公共设施的雷击数目取决于:
建筑物和公共设施的尺度及特征、环境特征和所在位置地区的雷击密度。
雷击导致损害的概率取决于:
建筑物和公共设施、雷击放电特点和所采用防护措施的种类与效率。
雷击导致的年度平均损失量取决于损害程度及雷击可能造成的损害后果。
防护措施可以减少损害概率或损失量,其防护效果取决于所采取的每个防护措施的特性。
雷击对建筑物和公共设施导致的风险评估在文件IEC61662:
1995-04和A1:
1996-05TR2第一版的修订版中有详细阐述。
雷电防护的风险管理
1范围
本标准适用于由雷击导致的建筑物内或公共设施内的风险评估。
设立本标准的目的是为评估此类风险提供一个程序。
当风险的容许上限确定后,就可以使用此程序选择合适的防护措施来降低风险,以使其不高于容许上限。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注明日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分。
然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
IEC60364系列:
建筑物的电气安装
IEC60479系列:
电流在人体及其它活体上的效应
IEC61643-1:
1998,与低压电源分布系统相连接的浪涌保护器
第1部分:
性能,要求和测试方法
IEC61643-12:
2001,与低压电源分布系统相连接的浪涌保护器
第12部分:
选择与应用的原则
IEC62305-1:
雷电防护
第1部分:
总则
IEC62305-3:
雷电防护
第3部分:
建筑物内的实体损害和生命危险
IEC62305-4:
雷电防护
第4部分:
建筑物内的电气与电子系统
IEC62305-5:
雷电防护
第5部分:
公共设施
IEC61643-1:
1998,与低压电源分布系统相连接的浪涌保护器
第1部分:
性能,要求和测试方法
3术语和定义
除IEC62305其它部分给出的术语和定义适用于本部分外,以下术语和定义也适用于本部分。
3.1受保护的物体Objecttobeprotected
对雷击加以防护的建筑物或公共设施。
3.2受保护的建筑物Structuretobeprotected
根据本标准需进行雷击防护的建筑物。
注:
受保护的建筑可能是较大建筑物的一部分。
3.3受保护的公共设施Servicetobeprotected
根据本标准需进行雷击防护的入户公共设施。
注:
电气和通信线路是最易受雷击影响的公共设施。
3.4存在爆炸危险的建筑物Structureswithriskofexplosion
含有固体爆炸物质或IEC60079-10中规定的0型危险区的建筑物。
注:
对于存在1型危险区和2型危险区的标准建筑物不划入存在爆炸危险之列,因其雷击和爆炸气体同时出现的概率很低。
3.5安装有电气系统的建筑物Structureswithelectronicsystems
有大量电气系统装置的建筑物,如通信设备,控制系统及测量系统。
3.6对环境构成威胁的建筑物Structuresdangeroustotheenvironment
由于雷击可能引起生物、化学、放射性散发物的建筑物。
比如化工厂、石化厂、核电厂等。
3.7火灾风险高的建筑Structureswithhighriskoffire
用可燃材料建造或屋顶使用可燃材料的建筑物,或火灾负荷大于45kg/m2的建筑物。
3.8存在火灾隐患的建筑Structureswithordinaryriskoffire
火灾负荷介于20kg/m2和45kg/m2之间的建筑物。
3.9火灾风险低的建筑Structureswithlowriskoffire
火灾负荷小于20kg/m2的建筑物,或偶然使用可燃材料的建筑物。
3.10火灾负荷Specificfireload
可燃材料在整个建筑的内外使用中所占比率。
3.11通信线路Telecommunicationlines
用来联系可能位于分离建筑物内设备间的传播媒介,如电话线和数据线。
3.12电力线Powerlines
输送电能给建筑物以供应其内电气和电子设备的线路,如低压系统或高压系统的电力干线。
3.13管道Pipes
向建筑物内外传输液体的管道,如煤气管道、水管道、石油管道。
3.14危险事件Dangerousevent
受保护的物体或其它邻近受保护物体遭雷击。
3.15雷击物体Lightningflashtoanobject
遭雷击的受保护物体。
3.16雷击物体邻近区域Lightningflashnearanobject
雷击受保护物体邻近区域,有可能导致危险的过压。
3.17雷击建筑物的频率(ND)Frequencyoflightningflashestoastructure(ND)
估算的雷击建筑物的年度次数。
3.18雷击公共设施的频率(NL)Frequencyoflightningflashestoaservice(NL)
估算的雷击公共设施的年度次数。
3.19雷击建筑物邻近区域的频率(NM)Frequencyoflightningflashesnearastructure(NM)
估算的雷击建筑物邻近区域的年度次数。
3.20雷击公共设施邻近区域的频率(NI)Frequencyoflightningflashesnearaservice(NI)
估算的雷击公共设施邻近区域的年度次数。
3.21电气系统Electricalsystem
装有低压供电部件和可能也有电子部件的系统。
3.22电子系统Electronicsystem
装有电子部件如通信设备、计算机、控制和仪表系统、无线电系统、电源电子装备的系统。
3.23内部系统Internalsystem
建筑物内的电气和电子系统。
3.24实体损害Physicaldamage
由雷击导致的机械力效应、热效应、化学效应和爆炸效应对建筑物及其内部设施的损害。
3.25活体伤害Injuriesoflivingbeings
雷击时,由于触摸和跨步电压对人及动物造成的伤害,包括死亡。
3.26电气和电子系统失效Failureofelectricalandelectronicsystem
由于雷电的电磁的影响使电气和电子系统遭永久破坏。
3.27失效电流(Ia)Failurecurrent(Ia)
引起通信线路损害的最小雷电流峰值。
3.28损害的概率(P)Probabilityofdamage(P)
受保护物体遭雷电损害的可能性。
3.29损失(L)Loss(L)
与被保护物体的价值(人与货物)相关,由危险事件引起的某一类型损害的平均损失量(人与货物)。
3.30风险(R)Risk(R)
与被保护物体的价值(人与货物)相关的,由雷击所致的可能年度损失(人与货物)。
3.31风险组成(Rx)Riskcomponect(Rx)
由损害来源和类型决定的部分风险。
3.32可承受的损害风险(RT)Tolerableriskofdamage(RT)
受保护物体所能承受的最大风险值。
3.33建筑物的分区(Zs)Zoneofastructure(ZS)
在风险组成评估中只涉及一组参数的拥有同种特征的建筑物组成部分。
3.34公共设施段(Ss)Sectionofaservice(Ss)
在风险组成评估中只涉及一组参数的拥有同种特征的公共设施组成部分。
3.35雷电防护等级(LPL)Lightningprotectionlevel(LPL)
定义雷击为损害来源的一组雷电流参数值。
注:
根据相关一组雷电流参数值,雷电防护等级用来设计防护措施。
3.36防护措施Protectionmeasures
建筑物或公共设施采用来降低风险的措施。
3.37雷电防护系统(LPS)Lightningprotectionsystem(LPS)
用来降低雷击建筑物导致的实体损害的总的装置。
由外部防雷装置和内部防雷装置组成。
3.38雷电电磁脉冲(LEMP)Lightningelectromagneticimpulse(LEMP)
雷电流对内部系统所产生的电磁影响。
注:
它既包括被传导给受保护内部系统设备的浪涌,又包括仪器本身产生的脉冲磁场效应。
3.39防雷区LightningProtectionZone(LPZ)
雷电电磁环境确定的区域(定义见IEC62305-1的1.3.28部分)。
3.40屏蔽线(SW)Shieldingwire(SW)
用来降低雷击公共设施所致的实体损害的金属线。
3.41磁屏蔽(MS)Magneticshield(MS)
围绕整个或部分被保护物体的封闭的金属格栅或连续的屏蔽,用来降低电气和电子系统的失效。
3.42浪涌保护器(SPD)Surgeprotectivedevice(SPD)
具有非线性特点的,用以限制瞬态过电压和泄放电涌电流的一种防护设备。
(定义见IEC61643-1的3.1部分)。
3.43浪涌保护器系统(SPD系统)Surgeprotectivedevicessystem(SPDsystem)
一组经过适当选择和安装的用来降低电气和电子系统失效的配套浪涌保护器。
3.44城区环境Urbanenvironment
建筑物密集或高楼林立、人口密集的社区。
注:
市中心是城区环境的例证。
3.45郊区环境Suburbanenvironment
拥有中等密度建筑物的地区。
注:
城郊是郊区环境的例证。
3.46乡村环境Ruralenvironment
建筑物密度低的地区。
注:
农村是乡村环境的例证。
3.47额定可承受脉冲电压Ratedimpulsewithstandvoltage
由制造厂商对设备或其一部分确定的一个可承受的脉冲电压值,以满足过电压绝缘性耐受能力的规定(参见IEC60664-1的第1.3.9.2的定义)。
4.风险评估方法
4.1总的方法
4.1.1损害来源
雷电流是损害的来源。
根据雷击点位置的不同,下列情形需加以考虑(见图1):
——S1:
雷击建筑物,
——S2:
雷击建筑物的邻近区域,
——S3:
雷击公共设施,
——S4:
雷击公共设施的邻近区域。
4.1.2损害类型
雷击导致的损害随被保护物体特征之不同而各异,重要的特征有:
——建筑类型;
——内部装置及应用;
——公共设施的类型;
——所采用的防护措施。
雷击建筑物导致的损害可能是建筑物的一部分,也可延伸至整体,甚至其周围建筑物或周边环境。
(如:
化学或放射性散发物)。
雷击对公共设施的影响可能是提供服务的设施本身(线路或管道),或是与其相连的电气和电子系统。
损害也可能延伸至与公共设施相连的内部系统。
区分由雷击导致的损害的三种基本类型,对风险评估的实际应用是有用的。
如下(见图1):
——D1:
对活体的伤害;
——D2:
实体损害;
——D3:
电气和电子系统失效。
4.1.3损失类型
不同类型的损害,无论是单一的或数种类型的联合,都会使被保护物体产生不同的损失后果。
依据物体本身特征的不同,损失类型各异。
下列类型的损失应加以考虑(见图1):
——L1:
致人死亡
——L2:
为大众服务的公共设施的损失
——L3:
文化遗产的损失
——L4:
经济损失(建筑物及其内部装置,公共设施及其功能失效)
相关的相应风险:
——R1:
致人死亡的风险
——R2:
为大众服务的公共设施损失的风险
——R3:
文化遗产损失的风险
——R4:
经济损失的风险
4.2风险组成
对每种不同类型的损失(L1至L4)来讲,其相关的风险R(R1至R4)是不同风险组成部分RX(RA,RB,…)的总和。
每个风险组成部分RX取决于:
——危险事件的数目N
——损害的概率PX
——导致的损失LX
由下式计算,可得:
(X=A,B,…)
注1:
影响危险事件数目的因素有:
——雷对地闪击的密度
——被保护物体的特征
——周围环境的特征
——土壤的特征
注2:
影响损害的概率的因素有:
——被保护物体的特征
——所采用的防护措施
注3:
影响导致的损失的因素有:
——物体的指定用途
——人员在场情况
——向公众提供服务的公共设施类型
——受损的货物价值
——采取的减少损失的措施
风险组成部分RX取决于雷击点的位置。
4.2.1建筑物的风险组成
对于建筑物来讲,取决于雷击点位置的下列风险组成必须加以考虑:
a)雷击建筑物
——在建筑物外围3米区域内,由触摸和跨步电压导致的对活体的伤害与RA有关。
在此情况下,建筑物内的风险是可以忽略不计的。
对于农业财产情况,L1型损失和夹带动物损失的L4型损失可能会发生。
——在建筑内由危险火花所引发的火灾或爆炸,对整个环境可能造成威胁,此情况下导致的实体损害与RB有关。
所有的损失类型(L1,L2,L3,L4)可能都会出现。
——RC与雷电电磁脉冲防护引起的内部系统失效有关。
在任何情况下,L2和L4型损失都会涉及。
对于有爆炸危险的建筑物和医院或是内部系统失效直接危及生命的建筑物,L1型损失也要加以考虑。
b)雷击建筑物的邻近区域
——RM与雷电电磁脉冲防护引起的内部系统失效有关。
在任何情况下,L2和L4型损失都会涉及。
对于有爆炸危险的建筑物和医院或是内部系统失效直接危及生命的建筑物,L1型损失也要加以考虑。
c)雷击入户线路
——RU与建筑物内由于触摸和跨步电压导致的对活体的伤害相关,这是由于雷电流注入入户线路引起的。
L1型损失可能会出现。
——RV与雷电流通过或沿着入户公共设施导入所致的实体损害有关。
(火灾或爆炸,通常是在入户线路的入口处,外部装置和金属部件之间产生的火花导致的。
)所有的损失类型(L1,L2,L3,L4)都可能会出现。
——RW与入户线路中存在并导入建筑物的感应过电压引起的内部系统失效有关。
在任何情况下,L2和L4型损失都会涉及。
对于有爆炸危险的建筑物和医院或是内部系统失效直接危及生命的建筑物,L1型损失也要加以考虑。
注:
雷击与建筑物的等电位连接带相连接的管道或其邻近区域不会引起对建筑物的损害。
因此,在建筑物的风险评估中,此种损失来源可忽略不计。
需要考虑的公共设施只有入户线路。
d)雷击入户线路邻近区域
——RZ与入户线路中存在并导入建筑物的感应过电压引起的内部系统失效有关。
在任何情况下,L2和L4型损失都会涉及。
对于有爆炸危险的建筑物和医院或是内部系统失效直接危及生命的建筑物,L1型损失也要加以考虑。
针对每种不同类型的损失,总值R可以分割为:
a)参照损失来源:
雷直接击中建筑物导致的风险(来源S1)
间接雷击对建筑物导致的风险(来源S2,S3和S4)
b)参照损失类型:
活体伤害引起的风险
实体损害引起的风险
内部系统失效引起的风险
建筑物内存在的风险及其相应的损害和损失类型见图2。
对于在建筑物内发生的不同类型损失,应考虑的风险组成见表1。
表1对于在建筑物内发生的不同类型损失,应考虑的风险组成
损害来源
雷击中建筑物
S1
雷击建筑物
邻近区域S2
雷击入户线路
S3
雷击入户线路邻近区域S4
风险组成
RA
RB
RC
RM
RU
RV
RW
RZ
每种类型的损失引起的风险
R1
R2
R3
R4
*
*
(2)
*
*
*
*
*
(1)
*
*
*
(1)
*
*
*
*
(2)
*
*
*
*
*
(1)
*
*
*
(1)
*
*
(1)仅对于有爆炸风险和拥有挽救生命的电气设备的医院及内部系统失效直接危及生命的建筑物而言。
(2)仅对于有可能有动物损失的农业财产而言。
4.2.2影响建筑物内风险组成的因素
影响风险组成的建筑物特征和可能的防护措施特征见表2。
表2影响建筑物内风险组成的因素
RA
RB
RC
RM
RU
RV
RW
RZ
等效面积
X
X
X
X
X
X
X
X
表面土壤的电阻率
X
地板电阻率
X
物质限制,绝缘,警告提示
X
X
防雷区
X
(1)
X
X
(2)
X(3)
SPDs系统
X
X
X
X
X
空间屏蔽
X
X
屏蔽外部线路
X
X
X
X
屏蔽内部线路
X
X
布线警示
X
X
等电位连接网络
X
防火警示
X
X
火灾敏感度
X
X
特殊危险
X
X
可承受脉冲电压
X
X
X
X
X
X
建筑物特征
防护措施
注1:
见表B.1下的注3
注2:
仅适用于格栅形防雷区
注3:
由等电位连接带导致
4.2.3公共设施的风险组成
取决于雷击点位置的公共设施的风险组成必须考虑下列几项:
a)雷击公共设施
——R’V与雷电流产生的机械力和热效应所致的实体损害有关。
L2和L4型损失可能会发生。
——R’W与电阻耦合产生的过电压所致的相连设备的故障有关。
L2和L4型损失可能会发生。
b)雷击公共设施的邻近区域
——R’Z与线路中的感应过电压所导致的线路和与其相连设备的故障有关。
L2和L4型损失可能会发生。
c)雷击与公共设施相连的建筑物
——R’B与雷电流沿线路传导所产生的机械力和热效应所致的实体损害有关。
L2和L4型损失可能会发生。
——R’C与耦合电阻产生的过
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