K09
备案号:18833—2006
重 庆 市 地 方 标 准
雷电灾害风险评估技术规范
Technical Specifications for Evaluation of Lightning Disaster Risk
2006-05-20发布 2006-07-01实施
发布
前 言
本规范参考了IEC62305、IEC60364等国际标准和GB50057-1994、GB50343-2004等国家标准。
本标准共分9章15个附录,其中附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H、附录I、附录J、附录K为规范性附录,附录L、附录M、附录N为资料性附录。
本标准由重庆市气象局提出并归口。
本标准主要起草单位: 重庆市防雷中心 重庆市设计院 重庆市安全生产监督管理局 重庆市商业委员会 重庆市公安局 后勤工程学院。
本标准主要起草人:李家启 李良福 周爱农 覃彬全 任 艳 韩贵刚 余晓玲 王 建 刘学艺 陈 宏 刘 俊 李建平 林 涛 叶月珍 李 路 余晓红 廖 路
目 次
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 基本规定
5 大气雷电环境评价
6 雷击损害风险评估
7 雷电灾害易损性评估
8 雷电灾害环境影响评价
9 其他
附录A(规范性附录) 年预计雷击次数N的评估
附录B(规范性附录) 建筑物内损害概率Pr的评估
附录C(规范性附录) 建筑物损失量Lr的评估
附录D(规范性附录) 服务设施损害概率P'r的评估
附录E(规范性附录) 服务设施损失量L'r的评估
附录F(规范性附录) 开头过电压
附录G(规范性附录) 损失费用计算
附录H(规范性附录) 风险容许值
附录I(规范性附录) 电子信息系统雷电防护分级
附录J(规范性附录) 用于电子信息系统雷击风险评估的N和Nc的计算方法
附录K(规范性附录) 防雷区的划分
附录L(资料性附录) 风险分量的影响因子
附录M(资料性附录) 建筑物及服务设施的分区
附录N(资料性附录) 土壤电阻率的测试
雷电灾害风险评估技术规范
1 范围
本标准规定了雷电灾害风险评估的术语和定义、基本规定、大气雷电环境评价、雷击损害风险评估、雷电灾害易损性评估、雷电灾害环境影响评价等。
本规范适用于石油、化工、矿山等易燃易爆物资的生产或者贮存场所,发电厂、输电线路、变电站等电力设施与电气装置,通信基站、微波站等通信设施,城市桥梁、轨道交通、燃气、体育场馆等市政公用设施,广播电视系统、计算机网络系统、建(构)筑物及其他场所与设施的雷电灾害风险评估。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件,其随后所有的修订单(不包括勘误的内容)或修正版均不适用于本标准。凡是不注明日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB50057-94:建筑物防雷设计规范
GB50058-92:爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
GB50156-2002:汽车加油加气站设计与施工规范
GB50343-2004:建筑物电子信息系统防雷技术规范
IEC60364:建筑物电气装置
IEC60479:人畜的电流效应
IEC62305-2 :2005 雷电防护 风险管理
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
雷击损害风险评估 evaluation of lightning strike risk
根据雷击可能导致人员、财产损失程度来确定保护等级、类别的综合计算、分析方法。
3.2
防雷装置 lightning protection system,LPS
接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体的总合。
3.3
电涌保护器 surge protective device,SPD
至少应包含一个非线性元件,用于限制暂态过电压和分流浪涌电流的装置。
3.4
雷电防护区 Lightning protection zone,LPZ
需要规定和控制雷电电磁环境的区域。
3.5
土壤电阻率earth resistivity
表征土壤导电性能的参数,为单位体积土壤的阻抗。
3.6
雷击损害概率probability of lightning strike damage,PX
一次雷击事件导致需保护对象受损的概率。
3.7
雷电灾害损失 lightning disaster Loss, LX
一次雷击事件引起的与某种损害类型相对应的平均损失量,与需保护对象的人员伤亡和财产损失有关。
3.8
雷击风险 lightning strike risk,R
雷击可能造成的年均损失量(人员伤亡和财产损失)。
3.9
雷击风险分量 risk component of lightning strike,RX
取决于雷电能量和雷电危害类型形成的不同的雷击风险。
3.10
雷击容许的风险 tolerable risk of lightning strike,RT
需保护对象能够承受的雷击最大风险值。
4 基本规定
4.1雷电灾害风险评估分为预评估、方案评估与现状评估。
预评估是根据建设项目的使用性质和所在地雷电活动时空分布特征及雷电流散流情况等,分析建设项目的雷电灾害易损性和所在地大气雷电环境状况,对项目的选址及功能分区布局从雷电防护的角度提出意见,为城市规划和项目选址提供重要依据。
方案评估是针对建设项目初步设计,对该项目可能存在的雷电危险(有害)因素的种类、雷电危险性和危险度进行分析,提出合理科学的安全对策措施及建议,为施工图防雷设计提供依据。
现状评估通过对既有建设项目的防雷安全现状进行安全评价,查找其存在的雷电危险、有害因素并确定其危害程度,提出合理可行的建议及安全对策措施,为安全监督管理提供技术依据。
4.2雷电灾害风险评估应由有关法律法规规定的法定技术机构实施;雷电灾害风险评估人员必须具备相应的专业技术知识和能力,并具有防雷专业技术上岗资格证。
4.3雷电灾害风险评估的内容包括大气雷电环境评价、雷击损坏风险评估、雷电灾害易损性分析、雷电灾害环境影响评估等。
4.4雷电灾害风险评估的程序(如图1)。
4.5雷电灾害风险评估单位接受委托后,应立即成立雷电灾害风险评估专家组。评估专家组根据评估要求进行资料收集,包括法律法规、标准规范和相关的工程资料等;委托方应根据评估需要,向评估单位提供以下资料:工程总平面图、地形图、地勘报告或工程初步设计图、初步设计说明等,并对其提供资料的真实性、合法性负责。
4.6评估专家组根据委托方提供的资料和收集的相关资料,进行工程分析和现场的勘测和调研,并制定评估方案;评估方案应包含人员组织、方案实施技术路线和工作进度以及相关的设备设施贮备等。
4.7评估单位实施评估时,应根据委托方提供的资料,结合当地雷电灾害预警能力、应急响应能力和现场勘测报告以及雷暴
雷达回波、闪电定位等相关资料和数据及评估对象所在地的地理信息系统资料,通过高性能计算机,应用数学模型对评估对象的雷电灾害风险进行分析、处理、计算、评估,并编制雷电灾害风险评估报告,报主管部门审查。
4.8经主管部门审查和认可后的雷电灾害风险评估方案作为防雷设计和施工的依据,不得任意更改;施工中如发现实际情况与评估时所提交的资料不符,应补充必要的资料,重新评估。
4.9雷电灾害风险评估报告的内容
4.9.1评估目的
4.9.2评估依据:有关法律、法规及技术标准;建设项目可行性研究报告等建设项目相关文件;参考的其他资料
4.9.3建设项目概况
4.9.4评估内容
4.9.5评估结论
图1雷电灾害风险评估流程
4.9.6其他(包括:评估单位的资质和评估人员的防雷专业技术资格证书;单位的评估委托书;评估资料的原始来源等)
4.10评估周期
新建建设项目应根据其所处的不同阶段,进行预评估、方案评估和项目建成后现状评估。对于既有建筑物应定期实行现状评估,易燃易爆场所每两年评估一次,其它场所每四年评估一次。
5 大气雷电环境评价
5.1雷电活动时空分布特征
根据项目所在地雷暴天气卫星云图、雷暴天气大气环流形势、雷暴天气雷达回波、闪电定位等历史资料确定其雷电活动时空分布特征以及雷电主导方向、次主导方向等。
5.2雷电流散流分布特征
根据项目所在地的地形、土壤状况和气候背景等分析雷电流散流分布特征。
5.3年预计雷击次数
根据项目所在地的环境及建筑物本身的情况,计算建筑物年预计雷击次数(附录A)。
6 雷击损害风险评估
6.1损害和损失
6.1.1损害源
雷电流是根本的损害源。损害源根据雷击点的位置可以划分为:
6.1.2损害类型
根据需保护对象特性的不同,雷击可能会引起各种损害。其中最重要的特性包括:建筑物的结构类型、内存物、用途、服务设施的类型以及所采取的保护措施。
在实际的风险评估中,将雷击引起的基本损害类型划分为以下三种:
雷电对建筑物的损害可能被限制在建筑物的某一部分,也可能扩展到整个建筑物,还可能涉及四周的建筑物或环境 (例如化学性或辐射性的扩散) 。
影响服务设施的雷电可以对线路或管道本身以及相关电气和电子系统造成物理损害。损害还可能扩展到与服务设施相连的内部系统。
6.1.3损失类型每种单独发生或共同发生的损害类型,可以在需保护对象中导致不同的损失后果。可能出现的损失类型取决于需保护对象的特性及其内存物。
建筑物中的损失类型包括:
服务设施中的损失类型包括:
6.2风险和风险分量
6.2.1风险
风险R是年平均可能损失量。对于建筑物或服务设施中可能出现的各种类型的损失,应当对相应的风险进行计算。
建筑物中可能需要计算的风险包括:
R1:人员生命损失风险;
R2:公众服务损失风险;
R3:文化遗产损失风险;
R4:经济损失风险。
服务设施中可能需要计算的风险包括:
R’2:公众服务损失风险;
R’4:经济损失风险。
6.2.2风险分量及计算公式
每种风险都是其对应风险分量的总和,在计算风险值时,可以按照损害源和损害类型对风险分量进行分组。各个风险分量计算可以用以下一般式来表示:
RX = NX PX LX (6.2.2-1)
其中:NX 是危险事件的次数
(附录 A);
PX 是损害概率(附录 B);
LX 是损失后果(附录 C)。
各种风险分量如下:
⑴直接雷击引起的建筑物风险分量
RA:建筑物户外距离建筑物3m以内的区域中与接触和跨步电压造成生物伤害有关的风险分量。
RA=ND PA LA (6.2.2-2)
RB:与建筑物内因危险火花放电触发火灾有关的风险分量。
RB = ND PB LB (6.2.2-3)
RC:与LEMP造成内部系统失效有关的风险分量。
RC = ND PC LC (6.2.2-4)
表1中给出了评估这些风险分量时所用的参数,以下同。
⑵
RM:与LEMP引起内部系统失效有关的风险分量。
RM = NMPM LM (6.2.2-5)
⑶雷击相连服务设施引起的建筑物风险分量
RU:与建筑物内雷电流注入入户线路产生的接触电压造成人身伤害有关的风险分量。
RU = (NL + NDa) PU LU (6.2.2-6)
RV:与雷电流经过入户服务设施产生的物理损害(入户设施和金属部件之间的危险火花放电触发火灾或爆炸,通常位于线路入户处)有关的风险分量。
RV = (NL + NDa) PV LV (6.2.2-7)
RW:与入户线路上感应出的并传导进入建筑物内的过电压引起内部系统失效有关的风险分量。
RW = (NL + NDa) PW LW (6.2.2-8)
如果线路不止一个区段 (见附录M), RU, RV 和 RW 的值是各区段线路的RU, RV 和RW 值的和。只需考虑建筑物和第一个配线节点之间的各个区段。
如果建筑物有着多于一条并且布线方式不同的线路,应当对各条线路分别进行计算。
注:在本评估中所考虑的服务设施仅仅指进入建筑物的线路。基于管道已经连接到等电位连接排,所以没有把雷击管道或管道附近考虑为损害源。如果没有安装等电位连接排,应当考虑这种威胁,以下同。
⑷雷击相连服务设施附近引起的建筑物风险分量
RZ:与入户线路上感应出的以及传导进入建筑物内的过电压引起内部系统失效有关的风险分量。
RZ = (NI–NL) PZ LZ (6.2.2-9)
与第一个配线节点之间的各个区段。
另外,对于只定义了一个区域的单区域建筑物:
对于风险分量RA, RB, RU, RV, RW, 和 RZ,每个所涉参数只能有一个确定值。当参数的可选值大于一个时,应当选择其中的最大值。
对于风险分量 RC, 和 RM, 如果区域中涉及的内部系统大于一个, PC 和 PM 的值应当计算如下:
PC = 1 – (1- PC1) (1- PC2) (1- PC3) (6.2.2-10)
PM = 1 – (1- PM1) (1- PM2) (1- PM3) (6.2.2-11)
参数PCi, PMi 与内部系统i有关。
与损失量 L 有关的参数:
应当按照附录C来计算 L 的值.
根据建筑物的用途,区域中的缺省L值可以假定为附录C给出的典型平均值。
除了 PC 和 PM以外,如果区域中的参数有一个以上的可选值,应当采用导致最大风险结果的参数值。
与建筑物风险分量评估有关的参数
符号 |
名称 |
参考取值 |
雷击引起的年均危险事件次数 |
||
ND |
雷击建筑物 |
附录 A, 条款 A.2 |
NM |
雷击建筑物附近 |
附录 A, 条款 A.3 |
NL |
雷击入户线路 |
附录 A, 条款 A.4 |
NI |
雷击入户线路附近 |
附录 A, 条款 A.4 |
NDa |
雷击处于线路 “a”端的建筑物 (图 2) |
附录 A, 条款 A.2 |
一次雷击建筑物事件造成损害的概率 |
||
PA |
人身伤害 |
附录 B, 条款 B.1 |
PB |
物理损害 |
附录 B, 条款 B.2 |
PC |
内部系统的失效 |
附录 B, 条款 B.3 |
一次雷击建筑物附近事件导致损害的概率 |
||
PM |
内部系统的失效 |
附录 B, 条款 B.4 |
一次雷击线路事件导致损害的概率 |
||
PU |
人身伤害 |
附录 B, 条款 B.5 |
PV |
物理损害 |
附录 B, 条款 B.6 |
PW |
内部系统的失效 |
附录 B, 条款 B.7 |
一次雷击线路附近事件导致损害的概率 |
||
PZ |
内部系统的失效 |
附录 B, 条款 B.8 |
雷击损失 |
||
LA = ra Lt |
人身伤害 |
附录 C, 条款 C.2 |
LB = LV = rp rf h Lf |
物理损害 |
附录 C, 条款 C.2, C.3, C.4, C.5 |
LC = LM = LW = LZ = Lo |
内部系统的失效 |
附录 C, 条款 C.2, C.3, C.5 |
附录C和表C.2, C.3, C.4 和 C.5给出了损失Lt, Lf, Lo、损失缩减因子r, ra , ru以及损失增长因子h的值。 |
||

图2 在线路末端的建筑物: 在 “b” 端的是需保护的建筑物 (建筑物 b),在 “a” 端的为邻近建筑物(建筑物a)
⑸直接雷击引起的服务设施风险分量
R’V:与雷电流的机械、热力效应造成的物理损害有关的风险分量。
R’V = NL P’V L’V (6.2.2-12)
R’W:与电阻性耦合产生的过电压造成相连设备失效有关的风险分量。
R'W = NL P’W L’W (6.2.2-13)
表2中给出了评估这些风险分量所用的参数,以下同。
⑹邻近雷击引起的服务设施风险分量
R’Z:与线路上的感应过电压造成线路或相连设备失效有关的风险分量。可能出现L2、L4类型的损失。
R'Z = (NI–NL ) P’Z L’Z (6.2.2-14)
对于本风险评估, 如果 (NI–NL) < 0, 那么应当假定(NI–NL) = 0。
⑺雷击相连建筑物引起的服务设施风险分量
R’B:与流经线路的雷电流的机械、热力效应造成物理损害有关的风险分量。
R’B = ND P’B L’B (6.2.2-15)
R’C:与线路上的感应过电压造成线路或相连设备失效有关的风险分量。
R’C = ND P’C L’C (6.2.2-16)
与服务设施风险分量评估有关的参数
符号 |
名称 |
参考取值 |
年平均雷击次数 |
||
ND |
雷击与服务设施相连的建筑物 |
附录 A, 条款 A.2 |
NL |
雷击服务设施 |
附录 A, 条款 A.4 |
NI |
雷击服务设施附近 |
附录 A, 条款 A.5 |
雷击相邻建筑物造成损害的概率 |
||
P'B |
物理损害 |
附录 D, 子条款 D.1.1 |
P'C |
相连设备的失效 |
附录 D, 子条款 D.1.1 |
雷击服务设施造成损害的概率 |
||
P'V |
物理损害 |
附录 D, 子条款 D.1.2 |
P'W |
相连设备的失效 |
附录 D, 子条款 D.1.2 |
雷击服务设施附近造成损害的概率 |
||
P'Z |
相连设备的失效 |
附录 D, 子条款 D.1.3 |
相应的损失 |
||
L'B = L'V =L'f |
物理损害 |
附录 E, 表 E.1, 等式 (E.2) |
L'C = L'W = L'Z = L'o |
相连设备的失效 |
附录 E, 表 E.1, 等式 (E.3) |
6.3建筑物风险分量的组合
6.3.1建筑物内所考虑的各种损失的相应风险分量如下:
建筑物中各种损失类型对应的风险分量
损害源 |
雷击建筑物 |
雷击建筑物附近 |
雷击连接到建筑物的线路 |
雷击连接到建筑物的线路附近 |
||||
风险分量 |
RA |
RB |
RC |
RM |
RU |
RV |
RW |
RZ |
各种损失类型对应的风险 |
*
* 2) |
* |
*1) * |
*1) * |
*
* 2) |
* |
*1) * |
*1) * |
1) 仅对于具有爆炸危险的建筑物或医院以及其他内部系统的失效马上会危及人员生命的建筑物。 |
||||||||
根据表3:
R1:人员生命损失的风险;
R1 = RA + RB + RC1) + RM1) + RU + RV + RW1) + RZ1) (6.3.1-1)
R2:公众服务损失的风险;
R2 = RB + RC + RM + RV + RW + RZ (6.3.1-2)
R3:文化遗产损失的风险;
R3 = RB + RV (6.3.1-3)
R4:经济价值损失的风险。
R4 = RA2) + RB + RC + RM + RU2) + RV + RW + RZ (6.3.1-4)
6.3.2损害源及损害类型对应的风险分量组合
各种损害类型和损害源对应的建筑物风险分量
|
S1 雷击建筑物 |
S2 雷击建筑物附近 |
S3 雷击入户服务施 |
S4 雷击服务设施附近 |
根据损害类型划分的风险结果 |
D1 |
RA?= ND×PA×ra×Lt |
|
RU?= (NL+NDa) ×PU×ru×Lt |
|
RS = RA?+ RU |
D2 |
RB?= ND×PB×rp×h×rf?×Lf |
|
RV?= (NL+NDa) ×PV×rp×h×rf×Lf |
|
RF?= RB?+ RV |
D3 |
RC?= ND×Pc×Lo |
RM?= NM×PM×Lo |
RW?= (NL+NDa) ×PW×Lo |
RZ?= (NI–NL) ×PZ×L o |
RO=RC+RM+RW+RZ |
根据损害源划分的 |
RD =RA+ RB + RC |
RI = RM?+ RU?+ RV?+ RW?+RZ |
|
||
如果将建筑物划分为各个区域ZS (见附录M),应当对各个区域ZS进行风险分量的计算。
建筑物的总风险是构成建筑物的各个区域ZS的相应风险分量的总和。
根据表4:
⑴损害源对应的风险分量组合
R = RD + RI (6.3.2-1)
RD :雷击建筑物产生的风险(损害源 S1);
RD = RA + RB + RC (6.3.2-2)
RI :没有直接击中建筑物但对其产生影响的雷击产生的风险(损害源: S2, S3 和 S4);
RI = RM + RU + RV + RW + RZ (6.3.2-3)
⑵损害类型对应的风险分量组合
R = RS + RF + RO (6.3.2-4)
RS :人身伤害产生的风险;
RS = RA + RU (6.3.2-5)
RF:物理损害产生的风险;
RF = RB + RV (6.3.2-6)
RO :是内部系统失效产生的风险;
RO = RM + RC + RW + RZ (6.3.2-7)
服务设施的风险分量组合
6.4.1服务设施中的各种损失相应的风险分量如下:
服务设施的各种损失类型相应的风险分量
损害源 |
雷击服务设施 |
雷击服务设施附近 |
雷击建筑物 |
||
风险分量 |
R`V |
R`W |
R`Z |
R`B |
R`C |
各种损失类型对应的风险 |
* |
* |
* |
* |
* |
根据表5:
R’2: 公众服务损失的风险
R’2 = R’V + R’W + R’Z + R’B + R’C (6.4.1-1)
R’4: 经济价值损失的风险
R’4 = R’V + R’W + R’Z + R’B + R’C (6.4.1-2)
6.4.2损害源及损害类型对应的风险分量组合
各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量
损害源 损害类型 |
S3 |
S4 |
S1 |
与损害类型相对应的风险 |
D2 |
R'V = NLP'ViL'V |
|
R'B = ND P'Bi L'B |
RF = R`V + R`B |
D3 |
R'W = NLP'Wi L'W |
R'Z = (NI – NL ) P'Z L'Z |
R'C = NDP'Ci L'C |
RO = R`Z + R`W + R`C |
与损害源相对应的风险 |
RD = R`V + R`W |
RI = R`Z + R`B + R`C |
|
|
如果服务设施被划分为若干个区段 SS (见 附录M), 服务设施的风险分量 R'V, R'W 应当计算为各段相应的风险分量的总和。
应当在两段服务设施之间的过渡点对风险分量 R'Z进行计算,并将最高的值假定为R'Z值。
服务设施风险分量 R'B, R'C 应为各个连接到服务设施的建筑物的相应风险分量的总和。
服务设施的总风险 R 是各个风险分量R'B, R'C, R'V, R'W, R'Z的总和。
根据表6:
⑴损害源对应的风险分量组合
R’= R’D + R’I (6.4.2-1)
R’D :雷击服务设施产生的风险(损害源 S3) ;
R’D = R’V + R’W (6.4.2-2)
R’I :没有直接击中服务设施但对其造成影响的雷击产生的风险(损害源 S1 和 S4);
R’I = R’B + R’C + R’Z (6.4.2-3)
⑵损害类型对应的风险分量组合
R’ = R’F + R’O (6.4.2-4)
R’F :物理损害(D2)产生的风险;
R’F = R’V + R’B (6.4.2-5)
R’O:电气和电子设备失效(D3)产生的风险;
R’O = R’W + R’Z + R’C (6.4.2-6)
6.5选择防护措施的程序
6.5.1评价防护需要的特定程序
按照 IEC 62305-1, 在计算对象的防雷需要时应当考虑以下风险:
建筑物的R1, R2 和 R3 风险;
服务设施的 R’1 和 R’2 风险。
对于所考虑的每种风险,应当采取以下步骤:
识别风险分量Rx;
计算风险分量 Rx;
计算总风险 R (见 6.3);
确定风险容许值 RT;
比较风险 R 和风险容许值 RT。
如果 R £ RT ,防雷不是必需的。
如果 R >RT ,应当采取保护措施以减小对象遭受的所有风险,使得R £ RT 。
6.5.2评价保护措施的成本效率的程序
除了建筑物或服务设施的防雷需要以外,为了减少经济损失L4,了解采取防雷措施是否经济也是有用的。
对建筑物风险R4(对服务设施则为R’4 )的分量进行评估可以让用户估算有无采取保护措施时的经济损失(见附录G)。
评价保护措施的成本效率的流程为:
识别组成建筑物风险R4(对于服务设施则为R’4)的风险分量 RX ;
在无新增/附加的防雷措施的情况下对已识别的风险分量 RX 进行计算;
计算各个风险分量RX造成的年均损失;
计算没有保护措施时候年均总损失 CL;
采取所选择的保护措施;
计算采取了所选择的保护措施后的风险分量 RX ;
计算受保护的建筑物或服务设施中各个风险分量RX造成的年均残余损失;
计算采取了保护措施后的年均残余损失CRL;
计算所选择的保护措施的年均费用 CPM ;
费用比较。
如果 CL < CRL + CPM,认为采取防雷措施不经济。
如果 CL 3 CRL + CPM,证明在建筑物的使用年限内,采取防雷措施是经济合理的。
6.6防护措施的选择
应当由设计师按照各个风险分量在总风险中所占的比例以及根据各种保护措施的技术和经济等方面的情况来选择最适当的保护措施。
必须要确定关键的参数以决定减少风险R的更有效的措施。
对于每种损失类型,有着多种单独或共同使用,使 R £ RT 的条件得到满足的保护措施。选择所采用的解决方案应当考虑到技术和经济方面的情况。
只有当保护措施符合相关标准的要求时,才认为是有效的:
IEC 62305-5 用于服务设施的保护。
7 雷电灾害易损性评估
7.1易损性因素
7.1.1工程地址
从工程地质、地形、雷电参数、周围环境、气候条件、交通、抢险救灾的支持条件等方面进行分析。
7.1.2工程平面布局
总图:功能分区(生产、管理、辅助生产、生活区)布置;高温、有害物质、易燃、易爆、危险品设施布置,工艺流程布置,建筑物、构筑物布置,风向、雷电活动主要方向、安全距离、卫生防护距离等。
运输线路及码头:厂区道路、厂区铁路、危险品装卸区、厂区码头。
7.1.3建(构)筑物
包括结构、高度、建筑占地、屋面材料、外墙材料、防雷装置设置等。
7.1.4生产工艺过程
7.1.5生产设备、装置
⑴化工设备、装置
⑵机械设备
⑶电气设备
⑷危险性较大的设备、高处作业设备。
⑸特殊单体设备、装置
7.1.6有害作业部位。
7.1.7管理设施、事故应急抢救设施和辅助生产、生活卫生设施。
7.2易损性分析方法
7.2.1分析物料性质
⑴易燃易爆物质。
⑵腐蚀和腐蚀性物质,包括电化学腐蚀和化学腐蚀性物质。
7.2.2分析作业环境
主要分析生产性毒物,生产性粉尘,振动,电磁辐射因素,高温危害,低温危害,采光、照明,分析工艺流程或生产条件等。
7.2.3分析防雷设施安全性能
主要分析防直击雷装置,防静电装置,防静电感应和雷击电磁脉冲,防雷电波侵入装置等。
7.3易损性评估
承灾体的雷灾易损性是反映基于遭受雷电灾害前的区域经济和社会对于一旦发生雷电灾害的敏感状况,与区域的社会经济发展有关,也与雷电灾害可能造成的后果有关。
7.3.1易损性评价指标
⑴雷击密度 M
雷击密度是指单位面积内所发生的雷电数量。它是反映雷电灾害次数的一个重要指标,雷击密度大的地区,说明区域孕灾环境复杂、致灾因子活跃,承载体易损性大。
M=0.024N1.3 (7.3.1-1)
N为区域年平均雷暴日,根据当地气象台、站确定。
⑵雷电灾害频数 P
雷电灾害频数是指区域内每年发生的灾害次数,表示区域雷电灾害发生频率和次数的高低。它客观反映了区域的易损性情况,是进行承灾体易损性分析的一项重要指标。
P=Nl/年数 (7.3.1-2)
Nl为区域(某一固定地区、市、县、区)雷电灾害次数。
⑶经济(GDP)损失模数 D
D=DS/S (7.3.1-3)
经济损失模数D表示区域发生雷电灾害时单位面积上的经济损失,单位为万元/km2;DS为区域雷电灾害经济损失额,单位为万元;S为区域面积,单位为1000 km2。
⑷人员伤亡密度 L
L=LS/S (7.3.1-4)
人员伤亡密度L表示区域发生雷电灾害时单位面积上受危害的人口数量,单位为人/100 km2;LS为区域受到雷电灾害危害的人口数量,单位为人;S为区域面积,单位为km2。
7.3.2易损性评估
某区域的雷灾易损性主要体现了该区域未来因雷电造成的可能损失量的高低。某区域未来因雷灾造成的损失量越高,则该区域的雷灾易损度越大。
在某一类型的雷灾易损度指标下,先根据各地区的评估指标值(绝对值)统一换算为占该类型指标总值的百分比(相对值),再根据其所占总值的百分比大小进行二次划分,划分出该类型指标从极高到极低5个等级间的界定值,然后估算出该地区此种类型指标的雷灾易损性等级,并用其所在等级的等级值取代类型指标值,通过累加各个区域雷电灾害易损指标等级值取其平均值得到评价区域的综合易损度。
8 雷电灾害环境影响评价
8.1雷击燃烧危害范围
根据物质燃烧条件和燃烧时所产生的热量,确定燃烧危害范围。易(可)燃物品发生雷击引起火灾时,对周围的危害主要是由于辐射热产生的,易(可)燃物品(如储油品罐)燃烧火焰的辐射热可用下列公式计算:
E=RT·Φ (8.1-1)
Rr =0.02V·ρ·ΗC (8.1-2)
式中:
E——受到的辐射热强度(kJ/h·m),
Φ——火焰倾角系数;
V——燃烧速度(mm/min);
ρ——易燃、可燃液体密度(kg/m3) ;
ΗC——油品最大发热量(kJ/kg)。
采用不同燃烧物品的V、ρ、ΗC计算出火焰倾角系数,得到该物品雷击燃烧的不同范围的危害程度。
8.2雷击爆炸危害范围
雷击爆炸危害范围的界定主要考虑工厂外部各类建筑物的安全设防标准,在计算中可参照相关的计算方法,选择合理参数作出相关的推理,得到相应的安全距离。
9 其他
对于现状评估还包括以下内容:
9.1防雷设计和施工单位的资质是否符合规定;
9.2防雷设计所依据资料的完整性和可靠性;
9.3防雷设计方法和设计参数的合理性;
9.4防雷设计选择方案的可行性;
9.5雷电灾害危险源的辨识;
9.6雷电存在的有害效应及可能影响的范围;
9.7保证工程环境安全措施的可靠性;
9.8防雷安全知识的教育与培训;
9.9防雷设施定期检查和检测;
9.10雷电灾害应急预案的建立;
9.11对可能发生事故的预防对策和抢救措施是否合理等。
附录A
(规范性附录)
A.1 概述
影响需保护对象的雷击引起的年均危险事件次数 N 取决于需保护对象所处区域雷暴活动的情况以及需保护对象的物理特性。普遍接受的N的计算方法是:将雷击大地密度Ng 乘上需保护对象的等效截收面积,同时还要考虑需保护对象物理特性所对应的修正因子。
雷击大地密度 Ng?是每年每平方公里雷击大地的次数。在世界上的大部分地区,这个数值可以根据地闪定位网络系统得到。
如果没有 Ng?的分布图, 在温带地区,可以作以下估算:
对于需保护建筑物,所考虑的危险事件有:
对于服务设施,所考虑的危险的事件有:
年平均雷击建筑物的次数ND以及雷击连接到线路“a”端的建筑物的次数NDa的评估
截收面积 Ad的确定
对于平地上的孤立建筑物来说,截收面积 Ad 是与建筑物上沿接触的斜率为1/3的直线沿建筑物旋转一周在地面上划出的面积。 可以通过作图法来确定Ad的值。
矩形建筑物
对于长度为L,宽度为W,高度为H的孤立矩形建筑物,截收面积等于:
Ad = LW + 6 H (L + W) + 9 p (H)2 (A.2)
L,W 和 H 是所考虑建筑物的尺寸,单位是m (见 图 A.1)。
A.1 孤立建筑物的截收面积 Ad
形状复杂的建筑物
如果建筑物具有复杂的形状,例如具有兀凸的屋顶 (见图 A.2), 应当用作图法来计算 Ad (见图 A.3), 因为如果使用最大值(Admax)或最小值(Admin)时,差别可能太大 (见 表 A.2) 。
截收面积的一个可以接受的近似值是Admin和Ad’之间的最大值
Ad’ = 9 (Hp)2 (A.3)
这里 Hp 是兀凸屋顶的高度。
按照上述各种方法得出的截收面积的值在表A.2给出。
A.1 各种方法得出的截收面积
|
作图法 |
建筑物 |
建筑物 |
兀凸屋顶 |
建筑物 |
( 见图.A.2) |
70 × 30 × 40 |
70 × 30 × 25 |
40 |
(m2) |
Ad = 47700 |
Admax = 71316 |
Admin = 34770 |
Ad’ = 45240 |

A.2 – 复杂形状的建筑物
图A.3 – 确定图A.2中的建筑物的截收面积的各种方法
建筑物是大厦的一部分
当所考虑的建筑物S 仅仅是大厦的一部分时,如果满足以下条件的话,建筑物S的尺寸可以用于计算 Ad (见 图 A.4):
![]() |
|||||||||||||||||
![]() |
![]() |
||||||||||||||||
| 图例: | |||||||||||||||||
![]() |
|
||||||||||||||||
![]() |
|||||||||||||||||
A.4 –计算截收面积Ad所考虑的建筑物
建筑物的相对位置
通过位置因子Cd考虑建筑物相对位置的影响,例如被其他对象围绕或处在暴露场所等。(见表 A.2)。
A.2 位置因子 Cd
相对位置 |
Cd |
被更高的对象或树木所包围 |
0.25 |
被相同高度的或更矮的对象或树木所包围 |
0.5 |
孤立对象:附近没有其他的对象 |
1 |
小山顶或山丘上的孤立对象 |
2 |
建筑物(位于服务设施“b” 端)的危险事件次数 ND
ND 可以计算为:
ND = Ng Ad/b Cd/b 10 –6 (A.4)
式中:
Ng 是雷击大地密度(次/km2/年);
Ad/b 是孤立建筑物的截收面积 (m2) (见 图 A.1);
Cd/b 建筑物的位置因子 (见表A.2)。
邻近建筑物(位于服务设施的“a” 端)的危险事件次数 NDa
雷击位于线路“a”端的建筑物(见 6.2 图.2)引起的年预计雷击次数NDa 可以计算为:
NDa = Ng Ad/a Cd/a Ct 10 –6 (A.5)
式中:
Ng 是雷击大地密度 (次/km2/year);
Ad/a 是孤立建筑物的截收面积 (m2) (见 图 A.1);
Cd/a 建筑物的位置因子 (见表A.2)。
Ct 连接到建筑物的服务设施上在雷击点与建筑物之间安装有HV/LV变压器时的修正因子 (见表A.4)。该因子适用于从变压器开始的位于建筑物上游的线路段。
雷击建筑物附近的年预计雷击次数NM的评估
NM 可以计算为:
NM = Ng (Am – Ad/b Cd/b) 10 –6 (A.6)
式中:
Ng 是雷击大地密度 (雷击次数/km2/年);
Am 是雷击建筑物附近的截收面积 (m2);
截收面积 Am 延伸到距离建筑物周边250m远的地方。(见 图A.5)。
如果 NM < 0, 则假定 NM = 0。
雷击服务设施的年预计雷击次数NL的评估
对于一段服务设施, NL 可以计算为:
NL = Ng Al Cd Ct10–6 (A.7)
这里
Ng 雷击大地密度 (次/km2/年);
Al 雷击服务设施的截收面积(m2) ( 见表A.3和 图 A.5);
Cd 服务设施的位置因子 (见表 A.1);
Ct当雷击点与建筑物之间有HV/LV变压器时的修正因子( 见表A.4)。这个因子适用于从变压器开始的建筑物上游的线路段。
A.3 取决于服务设施特性的截收面积 Al 和 Ai
|
架空 |
埋地 |
Al |
(Lc –3(Ha+ Hb)) 6 Hc |
r (Lc –3(Ha+ Hb)) |
Ai |
1 000Lc |
25 rLc |
式中:
Al是雷击服务设施的截收面积 (m2);
Ai是雷击服务设施附近大地的截收面积(m2);
Hc是服务设施导线的离地高度 (m);
Lc是建筑物与第一个节点之间的服务设施线路段的长度(m),最大值为1000 m;
Ha是连接到服务设施“a”端的建筑物的高度 (m);
Hb是连接到服务设施“b”端的建筑物的高度 (m);
r是线路埋设处的土壤电阻率(W·m),最大值为500 W·m。
为了进行计算:
关于截收面积Al和Ai的更多资料可以在ITU K.46以及K.47建议中找到。
A.4 变压器因子 Ct
变压器 |
Ct |
服务设施具有双绕组变压器 |
0,2 |
仅有服务设施 |
1 |
雷击服务设施附近的年预计雷击次数NI的评估
对于只有一段线路(架空,埋地,屏蔽,非屏蔽等)的服务设施, NI 的值可以计算为
NI = Ng Ai Ce Ct 10 –6 (A.8)
式中:
Ng是大地雷击密度(次/km2/year);
Ai是雷击服务设施附近的截收面积 (m2) (见表A.3和图A.5);
Ce是环境因子(见 表A.5);
Ct当雷击点与建筑物之间有HV/LV变压器时的修正因子( 见 表 A.4)。这个因子适用于从变压器开始的建筑物上游的线路段。
A.5 – 环境因子 Ce
环境 |
Ce |
具有高层建筑的市区1) |
0 |
市区2) |
0,1 |
郊区3) |
0,5 |
农村 |
1 |
1)建筑物的高度大于20m。 |
|
服务设施的截收面积 Ai由其长度Lc和侧向距离Di (见 图 A.5)来确定,雷击与服务设施之间的距离小于侧向距离时会(在服务设施上)导致不小于1.5KV的过电压。

图 A.5 – 截收面积 (Ad, Am, Ai, Al)
(规范性附录)
建筑物内损害概率PX的评估
如果保护措施符合以下标准的要求,本附录中给出的概率值是有效的。
如果能够证实的话,也可以选择其他值。
如果保护措施或特性对于整个建筑物或需保护的建筑物区域(ZS)以及所有相关设备都是有效的,概率Px只能取小于1的值。
B.1雷击建筑物导致生物伤害的概率PA
作为典型保护措施的函数,表B.1中给出了雷击建筑物导致人员因接触和跨步电压触电的概率PA的数值。
B.1 雷击产生的接触和跨步电压导致生物触电的概率PA的数值
保护措施 |
PA |
无保护措施 |
1 |
暴露引下线的电气绝缘 (例如,最少 3mm厚的交链聚乙烯) |
10–2 |
有效的大地等电位连接 |
10–2 |
警示牌 |
10–1 |
如果采取了一项以上的措施,PA的值是各个相应PA值的乘积。
更多的资料请参见IEC 62305-3的8.1 和 8.2 。
当利用了建筑物的钢筋构件或框架作为引下线时,或者安装了遮拦物时,概率PA的数值可以忽略不计 。
雷击建筑物导致物理损害的概率PB的数值作为防雷级别(LPL)的函数在表B.2中给出。
B.2 取决于减少物理损害的保护措施的PB的数值
建筑物特性 |
LPS的级别 |
PB |
建筑物没有LPS保护 |
_ |
1 |
建筑物受到LPS保护 |
Ⅳ |
0.2 |
Ⅲ |
0.1 |
|
Ⅱ |
0.05 |
|
Ⅰ |
0.02 |
|
建筑物具有符合LPS I 要求的接闪器以及作为自然引下线的连续金属框架 |
0.01 |
|
建筑物具有金属屋顶或可能包含自然部件的接闪器,所有的屋顶装置都有着完善的直击雷防护,具有作为自然引下线的连续金属框架或钢筋混凝土框架 |
0.001 |
|
雷击建筑物导致内部系统失效的概率PC 取决于所采用的配合的SPD保护:
PC = PSPD (B.1)
表B.3给出了各个雷电防护等级对应的PSPD 的值,SPD按照防雷等级来进行设计。
B.3 –各个LPL对应的概率PSPD的数值,SPD按照LPL设计
LPL |
PSPD |
没有配合的SPD保护 |
1 |
Ⅲ-Ⅳ |
0.03 |
Ⅱ |
0.02 |
Ⅰ |
0.01 |
注3 |
0.005 – 0.001 |
雷击建筑物附近引起内部系统失效的概率PM取决于所采用的与对应于因子KMS的防雷措施(LPM)。
如果没有提供符合IEC62305-4要求的配合的SPD保护时,PM的值等于的PMS值。
表B.4中给出了作为KMS的函数的PMS的值,KMS是考虑了所采用的保护措施的因子。
如果提供了符合IEC62305-4要求的配合的SPD,PM的值应当是PSPD和PMS两者中的较小值。
B.4 作为因子KMS的函数的概率PMS
KMS |
PMS |
3 0.4 |
1 |
0.15 |
0.9 |
0.07 |
0.5 |
0.035 |
0.1 |
0.021 |
0.01 |
0.016 |
0.005 |
0.015 |
0.003 |
0.014 |
0.001 |
£ 0.013 |
0.0001 |
对于设备不符合相关产品标准对电压耐受水平要求的内部系统,应当假定PMS = 1。
因子KMS的值计算如下:
KMS = KS1 KS2 KS3 KS4 (B.2)
这里
KS1考虑了建筑物的屏蔽效能, 在 LPZ 0/1的交界处具有LPS或其他的屏蔽物;
KS2考虑了在建筑物内部LPZ X/Y (X>0,Y>1) 交界处的屏蔽物的屏蔽效能;
KS3考虑了内部布线的特性 (表 B.5);
KS4考虑了受保护系统的冲击耐受电压。
在LPZ内部, 当与屏蔽物边界之间的距离不小于网格宽度w时,LPS或空间格栅形屏蔽体的因子KS1和KS2可以计算为
KS1 = KS2 = 0.12 w (B.3)
w(m) 是格栅形空间屏蔽或者网格状LPS引下线系统的网格宽度,或是作为自然LPS的建筑物金属柱子的间距或钢筋混凝土框架的间距。
对于完全连续的金属护套的屏蔽,当屏蔽体厚度s的范围在0.1mm 到 0.5 mm之间时,应当假定KS1 = KS2 = 10-4-10-5 。
如果感应环路靠近LPZ边界屏蔽体布设,与屏蔽体之间的距离小于安全距离,KS1 和 KS2的值会更高。例如,当与屏蔽体之间的距离在0.1 w 到 0.2 w的范围内时,KS1 和 KS2的值要增加一倍。
对于多级的LPZ,最后一级LPZ的KS2是各级LPZ的KS2的乘积。
表 B.5 –因子 KS3 的值取决于内部布线
内部布线的类型 |
KS3 |
无屏蔽的电缆 – 没有为了避免形成环路而合理布线 1) |
1 |
无屏蔽的电缆 – 为了避免形成大的回路而合理布线 2) |
0.2 |
无屏蔽的电缆– 为了避免形成回路而合理布线3) |
0.02 |
有屏蔽的电缆,屏蔽层单位长度的电阻4) 5<RS £20 Ω / km |
0.001 |
有屏蔽的电缆,屏蔽层单位长度的电阻4) 1 < RS £ 5 Ω / km |
0.0002 |
有屏蔽的电缆,屏蔽层单位长度的电阻4) RS £1 Ω / km |
0.0001 |
1)导线在大厦中以分开的路线布设(环路面积大约为50m2)。 |
|
对于穿行在两端都连接到等电位连接排的连续金属导管中的电线,Ks3 的值应当乘上0.1。
因子 KS4 应当计算为:
KS4 = 1.5 / Uw (B.6)
这里 Uw 是受保护系统的额定冲击耐受电压,单位是 kV。
如果在内部系统中,有着若干具有不同冲击耐受电压水平的设备,KS4应当假定为最低的冲击耐受电压水平所对应的值。
雷击入户服务设施导致生物因接触电压受到伤害的概率取决于服务设施屏蔽物的物理特性、连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压、典型的保护措施以及在服务设施入户处所安装的SPD。
当没有按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时,PU的值等于PLD的值,这里PLD是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率。
表B.6中给出了PLD 的值。
当按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时,PU的值等于PSPD (表B.3)与PLD之间的较小值。
在这里,符合IEC 62305-4要求的配合的SPD保护对于减小PU来说不是必须的。符合IEC 62305-3要求的SPD就足够了。
表 B.6 – 取决于电缆屏蔽层电阻RS以及设备冲击耐受电压Uw的概率PLD的值
Uw kV |
5<RS £20 |
1 < RS £ 5 |
RS £1 |
1.5 |
1 |
0.8 |
0.4 |
RS (Ω/km): 电缆屏蔽层单位长度的电阻。 |
|||
对于无屏蔽的服务设施,应当假定 PLD =1 。
当采取了遮拦物、警示排等保护措施时,概率PU的值通过与表B.1中给出的概率PA的值相乘而进一步减少。
雷击入户服务设施导致物理损害的概率的值取决于服务设施屏蔽体的特性、连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压以及所安装的SPD。
当没有按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时,PV的值等于PLD的值,这里PLD是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率。
表B.6给出了 PLD 的值。
当按照IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPD时,PV的值取PSPD (表 B.3) 和 PLD的两者之间的较小值。
在这里,符合IEC 62305-4要求的配合的SPD保护对于减小PU来说不是必须的。符合IEC 62305-3要求的SPD就足够了。
雷击服务设施导致内部系统失效的概率PW的数值取决于服务设施屏蔽的特性、连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压以及所安装的SPD。
如果没有安装符合IEC 62305-4要求的配合的SPD,PW的值等于PLD的值,PLD是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率。
表B.6给出了 PLD 的数值。
如果安装了符合IEC 62305-4要求的配合的SPD,PW的值取PSPD (表 B.3) 和 PLD 两者之间的较小值。
雷击入户服务设施附近导致内部系统失效的概率取决于服务设施屏蔽的特性、连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压以及所采取的保护设施。.
如果没有安装符合IEC 62305-4要求的配合的SPD,PZ 的值等于PLI 的值,PLI是雷击相连服务设施导致内部系统失效的概率。
表B.7给出了PLI 的数值。
如果安装了符合IEC 62305-4要求的配合的SPD,PZ的值取PSPD (表 B.3) 和 PLI 两者之间的较小值。
Uw |
无屏蔽 |
屏蔽层没有连接到与设备相连的等电位连接排 |
屏蔽层连接到与设备相连的等电位连接排 |
||
5<RS £20 |
1 < RS £ 5 |
RS £ 1 |
|||
1.5 |
1 |
0.5 |
0.15 |
0.04 |
0.02 |
Rs : 电缆屏蔽层的电阻 (Ω / km) |
|||||
损失量 LX 的数值应当由防雷设计人员或业主来进行计算或确定。本附录中给出的数值是IEC建议采用的数值。
建议应用给出的近似关系式。
损失 LX 与雷击可能引起的某一特定类型损害的平均相对量、损害的程度及其后果有关。
其数值取决于:
损失LX随着所考虑的损失类型(L1, L2, L3 和 L4)而变化,对于每一种损失类型,还随着导致损失的损害类型(D1, D2 和 D3)而变化。以下是所使用的符号:
Lt 接触和跨步电压导致伤害的损失;
Lf 物理损害导致的损失;
Lo 内部系统失效导致的损失。.
可以按照以下近似关系式,用受害者的相对量来确定Lt, Lf 和 Lo的数值:
Lx = np/nt×tp/8760 (C.1)
式中:
np是可能受到威胁的人员的数量 (受害者);
nt是预期的总人数 (建筑物内);
tp是以小时计算的人员每年处于危险场所的时间,包括建筑物外(只有Lt )和建筑物内(Lt , Lf 和 Lo)。
表C.1中给出了当无法或很难确定np, nt 和 tp时, Lt, Lf 和 Lo所应当假定的的典型平均值。
表 C.1 Lt , Lf 和 Lo的典型平均值
建筑物的类型 |
Lt |
所有类型 – (人员处于建筑物内) |
10–4 |
所有类型 – (人员处于建筑物外) |
10–2 |
建筑物的类型 |
Lf |
医院、旅馆,民用建筑 |
10–1 |
工业建筑,商业建筑、学校 |
5×10–2 |
公共娱乐场所,教堂,博物馆 |
2×10–2 |
其他 |
10–2 |
建筑物类型 |
Lo |
爆炸的风险 |
10–1 |
医院 |
10–3 |
人员生命损失受建筑物特性的影响,通过引入增长因子(h)和缩减因子(rf, rp, ra,ru)对建筑物特性加以考虑:
LA= ra×Lt (C.2)
LU = ru×Lt (C.3)
LB= LV = rp×h×rf×Lf (C.4)
LC= LM = LW = LZ = Lo (C.5)
式中:
ra是减少人员生命损失的因子,取决于土壤类型 (见 表 C.2);
ru是取决于地板类型的减少人员生命损失的因子 (见表 C.2);
rp是减少物理损害导致的损失的因子,取决于所采取的减小火灾后果的措施 (见表 C.3);
rf是减小物理损害导致的损失的因子,取决于建筑物的火灾危险 (见表C.4);
h是在具有特殊伤害的时候增加物理损害导致的损失的因子 (见表 C.5)。
表C.2 取决于土壤或地板表面类型的缩减因子ra 和 ru的数值
表面类型 |
接触电阻 (k W)1) |
ra 和 ru |
农地,混凝土 |
£ 1 |
10–2 |
大理石,陶瓷 |
1 – 10 |
10–3 |
沙砾,毛毯,地毯 |
10 – 100 |
10–4 |
沥青,油毯,木头 |
3 100 |
10–5 |
1) 400 cm2电极在加500 N 压力时与无穷远点之间测量到的数值 |
||
表C.3 取决于所采取的减小火灾后果的缩减因子rp的数值
措施 |
rp |
无措施 |
1 |
以下措施之一: 灭火器、固定的人工灭火装置,人工报警装置,消防栓,放火隔间,有保护的逃生通道 |
0,5 |
以下措施之一:固定的自动灭火装置、自动报警装置1) |
0,2 |
1)仅当具有过电压和其他损害的防护并且消防员能够在10分钟之内赶到时。 |
|
如果采取了一项以上措施,rp的数值应当是各相应数值中的最小值。
在具有爆炸危险的建筑物内部,任何情况下,rp = 1 。
表C.4 取决于建筑物火灾危险的缩减因子rf的数值
火灾危险 |
rf |
爆炸 |
1 |
高 |
10–1 |
一般 |
10–2 |
低 |
10–3 |
无 |
0 |
表 C.5 在具有特殊伤害时,增加损失相对量的因子h的数值
特殊伤害的种类 |
h |
无特殊伤害 |
1 |
低度惊慌 (例如,建筑物不高于两层,人员数量不大于100) |
2 |
一般程度的惊慌 (例如,为了文化或体育活动而设计的建筑物,同时,参加人员的数量在100到1000之间) |
5 |
疏散困难 (例如,具有移动不便的人员的建筑物,医院) |
5 |
高度惊慌 (例如,为了文化或体育活动而设计的建筑物,同时,参加人员的数量大于1000) |
10 |
对周围或环境造成危害 |
20 |
对四周环境造成污染 |
50 |
C.3不可接受的公众服务中断
Lt, Lf 和 Lo的数值可以按照从下列近似关系式得到的可能损失的相对量来确定:
Lx = np / nt × t/ 8760 (C.6)
式中:
np是可能遭受危害的人员的平均数量(失去服务的用户);
nt总人数 (接受服务的用户);
t是用小时表示的年平均服务中断时间。
表C.6中给出了当无法或很难确定np, nt 和 tp时,Lf 和 Lo所应当假定的的典型平均值。
表C.6 –Lf 和 Lo的典型平均值
服务类型 |
Lf |
Lo |
煤气,水 |
10–1 |
10–2 |
电视, TLC(通讯), 供电 |
10–2 |
10–3 |
公众服务中断受到建筑物的特性以及以下若干缩减因子的影响:
LB= LV = rp×rf×Lf (C.7)
LC= LM = LW = LZ = Lo (C.8)
表C.3和C.4中分别给出因子rf 和rp的数值。
Lf的数值可以按照从下列近似关系式得到的可能损失的相对量来确定:
Lx = c/ct (C.9)
式中:
c是用货币表示的建筑物可能损失的平均值(例如 货物可能损失的可保价值);
ct是用货币表示的建筑物总价值(例如,建筑物内全部现有货物的总可保价值)
当无法或很难确定博物馆或展览厅的n, nt 和 t时,Lf所应当假定的的典型平均值为:
Lf = 10–1
无法替代的文化遗产损失通过缩减因子(rp)受到建筑物特性的影响:
LB= LV = rp rf Lf (C.10)
表C.3和C.4中分别给出因子rf 和rp的数值。
可以按照下列近似关系式,用可能损失的相对量来确定Lt, Lf 和 Lo的数值:
Lx = c / ct (C.11)
式中:
c 用货币表示的建筑物损失的平均数值 (包括其存储物的损失、相应活动的中断及其间接后果) ;
ct是用货币表示的建筑物的总价值 (包括其存储物以及有关活动的价值)。
表C.7中给出了当无法或很难确定n, nt 和 t时,所有类型建筑物的Lt,、Lf 和 Lo所应当假定的的典型平均值。
C.7 –Lt , Lf 和 Lo的典型平均值
建筑物的类型 |
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建筑物的类型 |
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建筑物类型 |
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经济价值的损失通过以下增长因子(h)和缩减因子(rp, ra, rf, ru)受到建筑物特性的影响:
LA= ra×Lt (C.12)
LU=ru×Lt (C.13)
LB= LV = rp×rf×h×Lf (C.13)
LC= LM = LW = LZ = Lo (C.14)
因子ra 和 ru 的数值在表 C.2中给出;
因子rp 的数值在表 C.3中给出;
因子rf 的数值在表 C.4中给出;
因子h 在表 C.5中给出。
本附录中给出的概率值是IEC同意的数值。如果得到证实,也可以选择其他的数值。
如果保护措施符合IEC 62305-5的要求,本附录中给出的概率值是有效的。
雷击与线路相连的建筑物造成服务设施物理损害的概率P'B以及雷击与线路相连的建筑物造成相连设备失效的概率P’C与失效电流Ia有关,失效电流Ia又与线路的特性、入户服务设施的数量以及所采取的保护措施有关。
对于无屏蔽的线路,可以假定 Ia = 0.
对于有屏蔽的线路,失效电流Ia (kA) 应当按照下式计算:
Ia = 25×n×Uw×/ (Rs×Kd×Kp) (D.1)
式中:
Kd 是取决于线路特性的因子 (见表 D.1);
Kp 是考虑了所采取保护措施的效应的因子(见表 D.2);
Uw 是冲击耐受电压(kV) (电缆请参见表 D.3,设备请参见表 D.4);
Rs 是电缆屏蔽层的电阻 (Ω/km);
n 是入户服务设施的数量。
1: 在入户处安装SPD提高失效电流Ia上限,并起到保护作用.
2:ITU k.47建议中给出与通讯线路有关的详细资料。
D.1 作为有屏蔽电缆特性的函数的因子Kd的数值
线路 |
Kd |
具有屏蔽层,与土壤有接触 |
1 |
具有屏蔽层,与土壤无接触 |
0,4 |
D.2 作为保护措施的函数的因子Kp的数值
保护措施 |
Kp |
无保护措施 |
1 |
附加的屏蔽线 – 单根导线1) |
0,6 |
附加的屏蔽线 – 两根导线1) |
0,4 |
防雷电缆导管 |
0,1 |
防雷电缆 |
0,02 |
附加的屏蔽线 – 钢管 |
0,01 |
1)单根屏蔽线安装在电缆正上方大约 30 cm 处;两根屏蔽线则对称地布置在电缆轴线上方大约30 cm 处. |
|
D.3 作为电缆类型的函数的冲击耐受电压 Uw
电缆的类型 |
Un |
Uw |
TLC- 纸绝缘 |
- |
1,5 |
TLC- PVC, 聚乙烯绝缘 |
- |
5 |
电力 |
£ 1 |
15 |
电力 |
3 |
45 |
电力 |
6 |
60 |
电力 |
10 |
75 |
电力 |
15 |
95 |
电力 |
20 |
125 |
D.4 – 作为设备类型的函数的冲击耐受电压Uw
设备的类型 |
Uw |
电子 |
1,5 |
电气设备 (Un< 1kV) |
2,5 |
电子网络设备 (Un< 1kV) |
6 |
作为失效电流Ia数值的函数的P’B和P’C的值在表D.5中给出
如果安装了符合IEC 62305-5要求的SPD,P’B 和 P’C的值为PSPD (表 B.3)的数值。
D.5 – 作为失效电流Ia的函数的概率P’B, P’C, P’V 和 P’W的数值
Ia kA |
P’B , P’C, P’V , P’W |
0 |
1 |
3 |
0,99 |
5 |
0,95 |
10 |
0,9 |
20 |
0,8 |
30 |
0,6 |
40 |
0,4 |
50 |
0,3 |
60 |
0,2 |
80 |
0,1 |
100 |
0,05 |
150 |
0,02 |
200 |
0,01 |
300 |
0,005 |
400 |
0,002 |
600 |
0,001 |
雷击线路导致物理损害的概率P'V以及雷击线路导致相连设备失效的概率P'W与失效电流Ia有关,失效电流Ia与线路的特性以及所采取的服务的保护措施有关。
对于无屏蔽的线路,应当假定 Ia = 0。
对于有屏蔽的线路,失效电流Ia应当按照下式计算:
Ia = 25 Uw / (Rs×Kd×Kp) (D.7)
式中:
Kd是取决于线路特性的因子 (见表 D.1);
Kp考虑了所采取保护措施的因子(见表 D.2);
Uw是冲击耐受电压, (kV) (电缆请参见表 D.3,设备请参见表 D.4);
Rs是电缆屏蔽层的电阻, (Ω/km)。
在计算电信线路的P'V时, 要假定的失效电流Ia的最大数值为:
对于具有铅护套的电缆,Ia = 40 kA;
对于具有铝护套的电缆,Ia = 20 kA。
1:这些数值是对在雷击点处达到损害典型电信电缆的测试电流(It)大小的粗略估计。如果有证据表明该数值不适用于给定的电缆设计,应当使用IEC62305-5中所说明的方法来计算失效电流。
表D.5中给出了作为失效电流Ia的函数的P'V 和 P'W的数值。
2:关于线路的详细资料在ITU K 46建议中给出。
雷击线路附近造成相连设备失效的概率P'Z取决于线路的特性以及所采用的保护措施。
如果没有安装符合IEC 62305-5要求的SPD,P'Z的数值等于的数值PLI
表B.7中给出了PLI的数值。 如果安装了符合IEC 62305-5要求的SPD,P'Z的数值等于PSPD (表 B.3) 和 PLI.的两者之间的较小值PLI。
(规范性附录)
服务设施损失量L’X的评估
E.1年平均相对损失量
损失L’X与某一特定损害类型的平均相对量,其程度以及雷击服务设施可能造成的间接效应有关其数值取决于:
损失L’X随着所考虑的损失类型而变化,而且,对于每种损失类型(L'1, L'2 和 L'4),还随着造成损失的损害类型(D2 和 D3)而变化。
L'f 物理损害造成的损失;
L'o 内部系统失效造成的损失。
L'f 和 L'o的数值可以通过以下近似关系式按照可能损失的相对量来确定:
L'x = np/ nt * t/ 8760 (E.1)
式中:
np是失去服务的用户的平均数量;
nt用户的总数量;
t是每年失去服务的时间,单位是小时.
当无法或很难确定np, nt时,表E.1中给出了L'f 和 L'o所应假定的典型平均数值。
E.1 –L'f 和 L'o典型的平均值
服务设施的类型 |
L'f |
L'o |
煤气, 水 |
10–1 |
10–2 |
TV, TLC, 供电 |
10–2 |
10–3 |
如下式所示,公众服务设施的损失受到服务设施特性的影响:
L'B= L'V = L'f (E.2)
L'C= L'W = L'Z = L'o (E.3)
L'f 和 L'o的数值可以通过以下近似关系式按照可能损失的相对量来确定:
L'x = c / ct (E.4)
式中:
c是用货币表示的建筑物、其内存物以及有关活动可能损失的平均价值;
ct是用货币表示的建筑物、其内存物以及有关活动的价值。
当无法或很难确定np, nt 和 t时,L'f 和 L'o所应假定的典型平均数值为:
L'f = 10–1
L'o = 10–3
如下所示,经济价值的损失受到服务设施特性的影响:
L'B= L'V = L'f (E.5)
L'C= L'W = L'Z = L'o (E.6)
F.1内部过电压有着各种成因,例如雷击放电造成的短路通常可以导致暂时过电压和开关过电压。因此,需要考虑内部过电压的防护。
在大多数情况下,开关过电压的危害比雷电过电压的危害小,而且有效的雷电浪涌防护方法(即SPD)对于开关浪涌的防护也是有效的。因此,解决了设备的雷电浪涌防护后通常也就解决了开关过电压防护的问题。
开关浪涌风险评估的过程与雷电感应浪涌的例子中所用的评估方法非常接近,因为两者对设备造成的效应非常相似。然而,就每年过电压的次数Ns而言,还是存在不同。
事实上,开关浪涌有两种类型:
——重复性的情况(短路器之类的自动动作,电容器组的开关操作等);由于受人工或者更多时候是受设备自动化功能的影响,它们发生得非常频繁。频率从每天1~2次到每天多次(例如当有弧光焊机的时候)不等。我们通常都了解这些浪涌(或者它们对电气设备造成的效应)放生的频率及其强度。对于这种情况,通常不用风险分析的方法来决定是否对设备进行保护。
——随机性情况(例如,断路器或保险丝动作以消除故障). 在这种情况下,没有清楚地知道它们的频率,也可能不知道它们的强度以及对电气设备造成的效应。
在这种情况下,风险评估可能对是否需要针对这种损害源进行防护的决定有帮助.
开关过电压的强度只能通过在电气设施中所作详细的测量以及作了统计处理后才能进行评估。通常,开关过电压发生的频率随着其幅值而下降(发生概率与幅值的三次方成反比)。
在低压系统中,预期开关过电压小于4KV,而且每1000次中只有2次具有超过2.5KV的幅值。基于所有估算的或测量的一年中可能发生的开关过电压次数(ns ),我们可以得出通过以下方程得出一年中过电压大于2.5 kV(但小于4KV)的次数Ns:
Ns = 0.002×ns (F.1)
损害概率P以及损失后果 L 的评估与雷电感应浪涌的情况相同(见附录 B 和 C)。
G.1全部损失的费用CL可以通过以下公式进行计算:
CL = (RA +RU)×CA + (RB + RV )×( CA+CB+CS+CC) + (RC + RM + RW + RZ)×CS (G.1)
式中:
RA 和 RU 是与牲畜损失有关的风险分量,没有保护措施,
RB 和 RV 是与物理损害有关的风险分量,没有保护措施,
RC , RM , RW 和 RZ 是与电气和电子系统失效有关的风险分量,没有保护措施,
CA是牲畜的价值,
CS是建筑物中的系统的价值,
CB建筑物的价值,
CC是内存物的价值。
当没有保护措施的时候,剩余损失的总花费CRL可以通过以下公式进行计算:
CRL = (R’A +R’U)×CA + (R’B + R’V )×( CA+ CB+CS+CC) + (R’C + R’M + R’W + R’Z)×CS (G.2)
式中:
R’A 和 R’U 是与牲畜损失有关的风险分量,有保护措施;
R’B 和 R’V 是与物理损害有关的风险分量,有保护措施;
R’C , R’M , R’W 和 R’Z 是与电气和电子系统失效有关的风险分量,有保护措施。
保护措施的年平均费用CPM可以通过以下公式进行计算:
CPM = CP ×( i + a + m) (G.3)
式中:
CP 是保护措施的费用;
i 是利率
a 是折旧率
m 是维护费率.
每年节约的金钱为:
S = CL – (CPM + CRL) (G.4)
如果年平均节省的金钱S > 0,保护是经济合理的。
H.1 确定风险容许值是政府部门的职责。
当雷击涉及人员生命损失,或者涉及到社会或文化损失时,下表给出了具有代表性的风险容许值的RT,
表H.1 典型的风险容许值
损失类型 |
RT(1×/年) |
人员生命损失 |
10-5 |
公众服务损失 |
10-3 |
文化遗产损失 |
10-3 |
附录I
(规范性附录)
电子信息系统雷电防护分级
I.1根据电子信息系统雷电灾害风险评估,确定雷电防护分级:
1、当N≤Nc时,可不安装雷电防护装置。
2、当N>Nc时,应安装雷电防护装置。
I.2然后根据电子系统雷击风险评估,分为以下四级:
计算防雷装置的拦截效率E,E=1-Nc/N,按E值的大小进行分级
⑴ 当E>0.98时 定为A级;
⑵ 当0.90<E≤0.98时 定为B级;
⑶ 当0.80<E≤0.90时 定为C级;
⑷ 当E≤0.80时 定为D级。
附录J
(规范性附录)
用于电子系统雷击风险评估的N和Nc的计算方法
J.1 建筑物及入户设施年预计雷击次数(N)的计算
N=N1+N2 (附J.1)
Nl为建筑物年预计雷击次数(次/年)。
N2为入户设施年预计雷击次数 (次/年)。计算方法见附录A。
J.2可接受的最大年平均雷击次数Nc的计算方法
Nc=5.8 × 10-1.5/C (附F.2)
C=C1+C2+C3+C4+C5+C6
C1、C2、C3、C4、C5、C6见表F.1。
表J.1:可接受的最大年平均雷击次数的影响因子参数表
分 项 |
内 容 |
取 值 |
C1:电子系统所在建筑物材料结构因子 |
屋顶和主体结构为金属材料 |
0.5 |
屋顶和主体结构为钢筋混凝土 |
1.0 |
|
建筑物为砖混结构 |
1.5 |
|
建筑物为砖木结构 |
2.0 |
|
建筑物为木结构 |
2.5 |
|
C2:电子系统重要程度因子 |
等电位连接、接地、屏蔽措施较完善的设备 |
2.5 |
使用架空线缆的设备 |
1.0 |
|
集成化程度较高的低电压微电流的设备 |
3.0 |
|
C3:电子系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子 |
一般:(指设备为GB/T16935.1—1997所指的I类安装位置设备,且采取了较完善的等电位连接、接地、线缆屏蔽措施。) |
0.5 |
较弱:(指设备为GB/T16935.1—1997所指的I类安装位置设备,但使用架空线缆。) |
1.0 |
|
相当弱:(设备集成化程度很高,通过低电压、微电流进行逻辑运算的计算机或通信设备。) |
3.0 |
|
C4:电子系统设备所处防雷区的因子 |
LPZ2区或以上 |
0.5 |
LPZ1区内 |
1.0 |
|
LPZOB区内 |
1.5—2.0 |
|
C5:电子系统发生雷击事故的后果因子 |
电子系统业务中断不会产生不良后果 |
0.5 |
电子系统业务原则上不允许中断,中断无严重后果 |
1.0 |
|
电子系统业务不允许中断,中断后会产生严重后果 |
1.5—2.0 |
|
C6:所在地区的雷暴等级因子 |
少雷区:年平均雷暴日≤20天 |
0.8 |
多雷区:20天<年平均雷暴日≤40天 |
1.0 |
|
高雷区:40天<年平均雷暴日≤60天 |
1.2 |
|
强雷区:年平均雷暴日>60天 |
1.4 |
附录K
(规范性附录)
防雷区的划分
防雷区的划分见表K..1和图K..1。
表K. 1:防雷区的划分
防雷区 |
|
LPZOA |
本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流;本区内的电磁场强度没有衰减。 |
LPZOB |
本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击,但本区内的电磁场强度没有衰减。 |
LPZ1 |
本区内的各物体不可能遭到直接雷击,流经各导体的雷电流比LPZOB更小;本区内的电磁场强度可能衰减,这取决于屏蔽措施。 |
LPZN+1 |
当需要进一步减小流入的雷电流和电磁场强度时,应增设后续防雷区,并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。 |
图G.1 防雷区的划分示例
附录L
(资料性附录)
风险分量的影响因子
表L.1建筑物风险分量的影响因子
建筑物或内部系统的特性 |
RA |
RB |
RC |
RM |
RU |
RV |
RW |
RZ |
截收面积 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
地表土壤电阻率 |
X |
|
|
|
|
|
|
|
楼板电阻率 |
|
|
|
|
X |
|
|
|
遮拦措施,绝缘物,警示牌,大地等电位 |
X |
|
|
|
|
|
|
|
LPS |
X1) |
X |
X2) |
X2) |
X3) |
X3) |
|
|
配合的SPD保护 |
|
|
X |
X |
|
|
X |
X |
空间屏蔽 |
|
|
X |
X |
|
|
|
|
外部线路的屏蔽 |
|
|
|
|
X |
X |
X |
X |
内部线路的屏蔽 |
|
|
X |
X |
|
|
|
|
合理布线 |
|
|
X |
X |
|
|
|
|
等电位连接网络 |
|
|
X |
|
|
|
|
|
火灾预警 |
|
X |
|
|
|
X |
|
|
火灾敏感度 |
|
X |
|
|
|
X |
|
|
特殊伤害 |
|
X |
|
|
|
X |
|
|
冲击耐受电压 |
|
|
X |
X |
X |
X |