• 防雷技术
IEC62305-2风险管理
2021-11-12 09:57:15

说明:

此IEC62305中文版由《防雷世界商情》独家翻译提供,

委托www.fangleishijie.com独家下载,版权所有,仅限行业交流,不可用于商业用途,否则,追究其法律责任。

 

 

 

 

雷电防护

 

 

 

第2部分:风险管理

 

IEC: Protection Against Lightning

Part 2: Risk management

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目  录

 

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IEC 62305系列中没有涵盖电力及电子系统发生的故障。可参考IEC 61000-4-5.

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IEC 61662:1995-04和A1:1996-05 TR2 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。

 

IEC 60364 系列:建筑物的电气安装

IEC 60479 系列:电流在人体及其它活体上的效应

IEC 61643-1:1998,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

IEC 61643-12:2001,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

IEC 62305-1:雷电防护

第1部分:总则

IEC 62305-3:雷电防护

第3部分:建筑物内的实体损害和生命危险

IEC 62305-4:雷电防护

第4部分:建筑物内的电气与电子系统

IEC 62305-5:雷电防护

第5部分:公共设施

IEC 61643-1:1998,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IEC 62305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  Object to be protected

 

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  Structure to be protected

 

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  Service to be protected

 

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  Structures with risk of explosion

 

含有固体爆炸物质或IEC 60079-10 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  Structures with electronic systems

 

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  Structures dangerous to the environment

 

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  Structures with high risk of fire

 

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  Structures with ordinary risk of fire

 

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  Structures with low risk of fire

 

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  Specific fire load

 

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  Telecommunication lines

 

    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  Power lines

 

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  Dangerous event

 

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  Lightning flash to an object

 

遭雷击的受保护物体。

 

3.16 雷击物体邻近区域  Lightning flash near an object

 

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)  Frequency of lightning flashes to a structure(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)  Frequency of lightning flashes to a service(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)  Frequency of lightning flashes near a structure(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)  Frequency of lightning flashes near a service(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  Electrical system

 

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  Electronic system

 

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  Internal system

 

建筑物内的电气和电子系统。

 

3.24 实体损害  Physical damage

 

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  Injuries of living beings

 

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  Failure of electrical and electronic system

 

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)  Failure current(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)  Probability of damage(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)  Risk componect(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)  Tolerable risk of damage(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)  Zone of a structure(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)  Section of a service(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)  Lightning protection level(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  Protection measures

 

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)  Lightning protection system(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)  Lightning electromagnetic impulse(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  Lightning Protection Zone(LPZ)

 

雷电电磁环境确定的区域(定义见IEC 62305-1的1.3.28部分)。

 

3.40 屏蔽线(SW)  Shielding wire(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)  Magnetic shield(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)  Surge protective device(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IEC 61643-1的3.1部分)。

 

3.43 浪涌保护器系统(SPD系统)  Surge protective devices system(SPD system)

 

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  Urban environment

 

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  Suburban environment

 

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  Rural environment

 

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  Rated impulse withstand voltage

 

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。

 

针对每种不同类型的损失,参照损失来源,总值R可以分割为(见图2b):

       雷直接击中公共设施导致的风险(来源S3)

    间接雷击对公共设施导致的风险(来源S1和S4)                   

对于在公共设施内发生的不同类型损失,应考虑的风险组成见表3。

 

表3 对于在公共设施内发生的不同类型损失,应考虑的风险组成

 

损害来源

雷电直接击中

公共设施

S3

雷电击中公共设

施的邻近区域

S4

雷电击中建筑物

S1

风险组成

R’V

R’W

R’Z

R’B

R’C

每种损失引起

的风险

R2

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.4 影响公共设施内风险组成的因素

 

公共设施及相连建筑物的特征和可能的防护措施的特性影响着风险的组成,见表4。

 

表4 影响公共设施内风险组成的因素

 


R’V

R’W

R’Z

R’B

R’C

等效面积

X

X

X

X

X

电缆屏蔽

X

X

X

X

X

附加屏蔽导体

X

X

X

X

X

可承受脉冲电压

X

X

X

X

X

SPD

X

X

X

X

X

公共设施的特征

防护措施

 

 

4.3 风险管理

 

建筑物或公共设施进行防雷的决定以及防护措施的选择,都应依照IEC 62305-1来执行。应用下列程序:

——确认受保护的物体及其特征;

——确认物体的各种类型的损失及其相关对应风险 R(R1至R4);

——对各种类型损失导致的风险R进行评估;

——通过风险R1, R2, R3 与可承受风险RT的比较,对防护需求进行评估;

——通过整个损失的代价在采用防护措施前后的比较,对防护的经济性进行评估。在此情况下,为了估计防护费用,须对风险R4的组成进行评估(见附录J)。

 

4.3.1适用于风险评估的建筑物

 

建筑物S应当是孤立的楼宇B,或在满足下列条件下仅有一部分由此种楼宇构成(见图3)。

——建筑物S是楼宇B分离出来的垂直部分;

——楼宇B是没有爆炸风险的建筑物;

——通过使用耐火力达120分钟的墙体(REI 120)或其它等效防护措施,在建筑物S和楼宇B的其他部分之间不存在火灾蔓延的危险;

——如果沿公用线路有过电压传播,通过在这些线路入口处安装SPD或其它等效防护措施能够避免。

 

如果不能满足上述条件,那么,整个楼宇B认为是应受保护的建筑物。

 

受保护的建筑物包括:

——建筑物本身

——建筑内的装置

——建筑物的构成

——建筑物内的人员或在建筑物外围3米区域内站立的人员

——受建筑物损害影响的环境。

 

4.3.2 适用于风险评估的公共设施

 

受保护的公共设施所指的物质财产由下列组成:

——对于TLC线,指的是介于通信交换大楼和用户大楼之间。

——对于电源线,指的是介于高压配电站和用户大楼之间。

——对于管道,指的是介于主分配站和用户大楼之间。

 

受保护的公共设施包括线路设备和线路终端设备,例如:

——复用器,功率放大器,光网络单元,计量器,线路终端设备等等

——断路器,过电流装置,计量器,等等

——控制系统,安全系统,计量器,等等

但不包括用户的设备。

 

4.3.3 可承受风险RT

      

       可承受风险表现在雷电引起人的死亡或社会、文化价值的损失。其代表性值如表5所示。

 

表5 可承受风险的典型值

 

损失类型

RT

人员死亡

10-5

为大众服务的公共设施的损失

10-3

文化遗产的损失

10-3

 

 

4.3.4 评估防护需求的程序

 

依照IEC 62305-1,在评估物体的雷电防护措施的需求时,应考虑如下风险:

——对于建筑物,考虑风险R1、R2和R3;

——对于公共设施,考虑风险R2。

 

每种风险的考虑按照下列步骤进行:

——确认风险的组成部份RX

——计算被确认的风险组成部分RX的值

——计算总风险值R

——确认可承受风险的最大值RT

——把总风险值R与可承受的值RT进行比较

如果R≤RT,则不需进行雷电防护。

如果R>RT,针对其所有的风险,被评估物体应采取相应的防护措施,以使得R≤RT。

评估防护需求的程序见图4。

 

4.3.5 评估防护措施经济性的程序

 

       对于建筑物或公共设施,除了确定其是否需要进行雷电防护外,为减少经济损失L4,确认采用防护措施的经济收益是很有用的。R4型风险组成的评估使得用户可以衡量在采取防护措施前后不同的经济损失费用。详见附录H。

 

       确定防护措施经济性的程序,如下:

——确认R4型风险的组成部份RX

——计算无防护措施下被确认的风险组成部分RX的值

——计算每种风险组成RX导致的损失成本

——计算无防护措施下总损失的成本CL

——采用选定的防护措施

——在选定防护措施的情况下,计算风险组成部分RX的值

——计算在受保护的建筑物或公共设施内由每种风险组成RX导致的剩余损失成本

——在采取防护措施的情况下,计算剩余的总成本CRL

——计算选定的防护措施的年度成本CPM

——成本比较

如果CL < CRL+CPM,雷电防护措施不能节约成本。

如果CL≥CRL+CPM,雷电防护措施可以节约成本。

评估防护措施的经济性的程序见图5。

 

4.3.6 防护措施

 

       按照损害的类型,防护措施被直接用于减少风险。

 

防护措施如符合相关标准的要求,则认为是有效的。具体如下:

——IEC 62305-3建筑物内减小活体伤害和实体损害的防护(见表2)

——IEC 62305-4减少内部系统失效的防护(见表2)

——IEC 62305-5公共设施的防护(见表4)

 

4.3.7 防护措施的选择

 

根据每种风险组成(RA, RB,…)在总风险(R1,R2,R3和R4)中所占份额,及不同防护措施的技术和经济因素的要求,设计者应选择最合适的防护措施。

 

为选择高效的措施来降低风险R, 一些重要的参数需要确定。

 

对于每种类型的损失,总有众多的防护措施。或单独或联合,可使得条件R≤ RT成立。采用的方案应根据技术经济因素来进行选择。建筑物防护措施选择的简化程序详见流程图6a,公共设施防护措施选择的简化程序详见流程图6b。无论哪种情况,安装者或设计者都应确认并减少最重要的风险组成部分,同时也要考虑经济因素。

 

5.建筑物风险组成的评估

 

5

5.1 建筑物区ZS划分

 

为评估每项风险的组成,建筑物可划分为区ZS。然而,整个建筑物也可能,或可假设为一个单独区。

 

区ZS主要由下列条件进行定义:

——土壤或地面类型(风险组成RA和RU)

——防火仓室(风险组成RB和RV)

——空间屏蔽(风险组成RC, RM,RW和RZ)

 

进一步的分区可根据下列条件确定:

——内部系统的布局

——现有的或即将应用的防护措施

——损失数值L

 

在建筑物划分为区ZS的过程中,应考虑最适合的防护措施的可行性。

 

如若在一个区中一个参数的值不止一个,那么应选取导致最大风险的那个值。

 

对任一区ZS,每一风险组成都应加以评估。根据4.2.1,任一区ZS的风险R是相关风险组成的总和。

 

建筑物的总风险R是构成建筑物的分区相关的局部风险的总和。

 

5.2 评估风险组成的参数

 

评估风险组成的参数详见表6。

 

表6  与建筑物风险组成评估相关的参数

 

符号

描述

值的参考依据

ND

雷击建筑物的年度平均次数

附录A,条款A.2

NM

雷击建筑物邻近区域的年度平均次数

附录A,条款A.3

NL

雷击进入建筑物的线路的年度平均次数

附录A,条款A.4

NI

雷击建筑物的年度平均次数

附录A,条款A.4

PA

雷击建筑物导致的对活体伤害的概率

附录B,条款B.1

PB

雷击建筑物导致实体损害的概率

附录B,条款B.2

PC

雷击建筑物导致内部系统失效的概率

附录B,条款B.3

PM

雷击建筑物邻近区域导致内部系统失效的概率

附录B,条款B.4

PU

雷击线路导致的对活体伤害的概率

附录B,条款B.5

PV

雷击线路导致实体损害的概率

附录B,条款B.6

PW

雷击线路导致内部系统失效的概率

附录B,条款B.7

PZ

雷击线路邻近区域导致内部系统失效的概率

附录B,条款B.8

LA

对活体伤害导致的损失

附录C,条款C.2

LB

实体损害导致的损失

附录C,条款C.2,C.3,C.4,C.5

LC

内部系统失效导致的损失

附录C,条款C.2,C.3, C.5

LM

内部系统失效导致的损失

附录C,条款C.2,C.3, C.5

LU

对活体伤害导致的损失

附录C,条款C.2

LV

实体损害导致的损失

附录C,条款C.2,C.3,C.4,C.5

LW

内部系统失效导致的损失

附录C,条款C.2,C.3, C.5

LZ

内部系统失效导致的损失

附录C,条款C.2,C.3, C.5

 

5.3 雷击建筑物导致的风险

 

雷击建筑物所致的风险数值是风险组成部分RA, RB, RC的总和:

——

 

5.3.1 雷击建筑物导致的风险组成的评估

 

下列关系式适用于与雷击建筑物相关的风险组成的评估:

——           与活体损伤相关的风险组成部分

——            与实体损害相关的风险组成部分

——            与内部系统失效相关的风险组成部分

 

5.4 雷击建筑物以外区域导致的风险组成的评估

 

雷击建筑物以外区域导致的连带风险是风险组成部分RM, RU, RV, RW, 和RZ的总和:

——

 

5.4.1 雷击建筑物邻近区域导致的风险组成的评估

 

下列关系式适用于与雷击建筑物邻近区域相关的风险组成的评估:

 

5.4.2 雷击入户线路导致的风险组成的评估

 

下列关系式适用于与雷击入户线路导致的相关的风险组成的评估:

 

——            与活体损伤相关的风险组成部分

——            与实体损害相关的风险组成部分

——           与内部系统失效相关的风险组成部分

式中,NDa为与线路“a”端相连建筑物的ND值(见图8)。

 

如果线路不仅一部分(架空,地下,屏蔽的,无屏蔽的,等等),那么,RU, RV, RW的值是与各部分相关的RU, RV, RW的总和。

 

如果建筑物外部线路不仅一条,且布线各异,计算应就每一条外部线路单独加以进行。

 

5.4.3 雷击入户线路邻近区域导致的风险组成的评估

 

下列关系式适用于与雷击入户线路邻近区域相关的风险组成的评估:

——

如果线路不仅一部分(架空,地下,屏蔽的,无屏蔽的,等等),那么,RZ的值是与各部分相关的RZ的总和。

如果,应假定

 

5.5 建筑物内风险组成小结

 

如果建筑物的入户线路不止一条,且布线各异,那么,风险组成应就每一条外部线路单独加以评估。

 

表7是依据不同损害类型和不同损害来源类型做出的建筑物的风险组成的总结。

 

表7 由不同来源导致的不同损害类型的建筑物风险组成

 

  损害来源 

 

损害

S1

雷击建筑物

 

S2

雷击建筑物邻近区域

S3

雷击入户设施

S4

雷击公共设施邻近区域

不同损害类型导致的风险

D1

活体遭电击

RA=NDPAraLt


RU=(NL+NDa)

PUraLt


RS=RA+RU

D2

实体损害


RV=(NL+NDa)

PVrhhfLf


RF=RB+RV

D3

电气和电子系统失效

RC=NDPCLO

 

RM=NMPMLO

RW=(NL+NDa)

PWLO

RZ=(NI-NL)

PZLO

RO=RC+RM+ RW+ RZ

                      

不同损害来源导致的风险

RD=RA+RB+RC

RI= RM+ RU +RV+ RW + RZ

 

6. 公共设施风险组成评估

 

6.1 公共设施段SS划分

 

为评估每项风险的组成,公共设施可划分为SS段。然而,整个公共设施也可能,或可假设为一个单独段。

 

对于所有的风险组成(R’B , R’C, R’V ,R’W和R’Z ),SS段主要由下列条件进行定义:

——公共设施类型(架空或埋于地下);

——影响等效面积的系数(Cd, Ce, Ct);

——公共设施的特征(绝缘电缆类型,屏蔽阻抗)。

 

进一步的分区可根据下列条件确定:

——相连仪器的类型;

——现有的或即将采用的防护措施。

 

在公共设施划分为SS段的过程中,应考虑最适合的防护措施的可行性。

 

如若在一个部中一个参数的值不止一个,那么应选取导致最大风险的那个值。

 

网络管理者或公共设施的拥有者应估价每项损害导致的公共设施损失的相对值。

 

对公共设施的任一部,每一风险组成RX都应加以评估。与构成公共设施分部相关的每项风险组成的最大值RXmax将被选择。

公共设施的总风险R是此类最大值的总和 

 

 6.2 评估风险组成的参数

 

评估风险组成的参数详见表8。

 

表8  评估风险组成的参数

 

符号

描述

值的参考依据

ND

雷击建筑物的年度平均次数

附录A,条款A.2

NL

雷击公共设施的年度平均次数

附录A,条款A.4

NI

雷击公共设施邻近区域的年度平均次数

附录A,条款A.5

P’B

雷击建筑物导致实体损害的概率

附录D,条款D.1.1

P’C

雷击建筑物导致相连设备故障的概率

附录D,条款D.1.1

P’V

雷击公共设施导致实体损害的概率

附录D,条款D.1.2

P’W

雷击公共设施导致相连设备故障的概率

附录D,条款D.1.2

P’Z

雷击公共设施邻近区域导致相连设备故障的概率

附录D,条款D.1.3

L’B

实体损害导致的损失

附录E

L’C

相连设备故障导致的损失

附录E

L’V

实体损害导致的损失

附录E

L’W

相连设备故障导致的损失

附录E

L’Z

相连设备故障导致的损失

附录E

 

6.3 雷击公共设施导致的风险组成的评估

 

下列关系式适用于与雷击公共设施相关的风险组成的评估,适用于公共设施的任一部分:

——            与实体损害相关的风险组成部分

——           与相连设备失效相关的风险组成部分

 

6.4 雷击公共设施邻近区域导致的风险组成的评估

 

下列关系式适用于与雷击公共设施邻近区域相关的风险组成的评估,适用于公共设施的任一部分:

——

如果,应假定

 

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

 

下列关系式适用于雷击与公共设施相连的建筑物的风险组成的评估,适用于公共设施的任一部分:

 

——R’B=[NDa+NDb]P’B L’B          与实体损害相关的风险组成部分

——R’C=[NDa+NDb]P’C L’C          与相连设备失效相关的风险组成部分

 

6.6 公共设施内风险组成小结

 

表9是依据不同损害类型和不同损害来源类型做出的公共设施的任一部分的风险组成的总结。

 

表9   由不同来源导致的公共设施风险组成的不同损害类型

 

  损害来源 

 

损害

S3

雷击公共设施

 

S4

雷击公共设施邻近区域

S1

雷击建筑物

不同损害类型导致的风险

D2

实体损害

R’V=[∑NLi]P’V

L’V


R’B=[NDa+ NDb]

P’BL’B

R’C=R’V+ R’B

 

D3

电气和电子系统失效

R’W=[∑NLi]P’W

L’W

R’Z=[∑(Nli- NLi)

]P’ZL’Z

R’C=[NDa+ NDb]

P’CL’C

R’I=R’Z+ R’W

    + R’C

                       

不同损害来源导致的风险

R’D=R’V+ R’W

R’I=R’Z+ R’B+ R’C

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


建筑物

公共设施

雷击点

损害来源

损害类型

损失类型

损害类型

损失类型

 

 

S1

 

D1

D2

D3

 

L1,L4**

L1,L2, L3,L4

L1,L2, L4

 

 

D2, D3

D2, D3

 

 

L2

L4

 

 

S2

 

 

D3

 

 

L1*,L2, L4



 

 

S3

 

D1

D2

D3

 

L1

L1,L2, L3,L4

L1*,L2, L4

 

 

D2, D3

D2, D3

 

 

L2

L4

 

 

S4

 

 

D3

 

 

L1*,L2, L4

 

 

D2, D3

 

 

L2

L4

 

根据雷击点位置划分的损害来源

——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。

       损害类型

——D1:接触和跨步电压导致的人员伤亡(活体遭电击);

——D2:实体损害;

——D3:过压导致的电气和电子系统的失效。

       损失类型

——L1:生命损失;

——L2:向大众服务的公共设施的损失;

——L3:文化遗产损失;

——L4:经济损失。

 

*为医院和有爆炸风险的建筑物的情况;

**为农业财产情况(牲畜损失)。

 

 

图1 依据不同雷击点的损害和损失

 

    损失

 

损害

L1

生命损失

L2

向大众服务的公共设施的损失

L3

文化遗产损失

L4

经济损失

D1

活体遭电击

RA

-

-

RA

(1)

D1

实体损害

RF

RF

RF

RF

D3

电气和电子系统失效

RO

(2)

RO

-

RO

 

1 仅对于可能有牲畜损失的农业财产而言。

2 仅对于医院或其它建筑物,其内部电气或电子系统失效立即危及人的生命。

 

图2 建筑物内每种类型损害和损失的风险

 

 

图3 用于风险评估的建筑物

 

 

 

 

 

 

图4 判断防护需要性的程序流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

文本框: YES

 

 


 

图5 确认防护措施经济利益的程序流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           

图6 建筑物内选择防护措施的程序流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    

图7公共设施内选择防护措施的程序流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图8 线路端的建筑物

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录A(资料性)

对危险事件年度次数N的评估

 

A.1. 通则

 

影响受保护物体的雷击年度次数N取决于物体所在地区的暴风雨活动状况和物体的物理特征。通常认为N等于雷对地雷击的密度Ng和物体等效面积A的乘积。

 

雷对地雷击的密度Ng,是指每年每平方公里的雷击数目,由测量可得。

 

注:如果无法获得Ng图,那么,可由下式进行估计:

              

式中:Td为每年的暴风雨天数,可从等值雷电图获得。

 

被认定的对受保护建筑物构成危险的事件有:

 

——雷击建筑物;

——雷击建筑物邻近区域;

——雷击入户线路;

——雷击入户线路邻近区域;

——雷击与线路相连的建筑物。

 

被认定的对受保护公共设施构成危险的事件有:

 

——雷击公共设施;

——雷击公共设施邻近区域;

——雷击与公共设施相连的建筑物。

 

A.2. 雷击建筑物的年度平均次数的评估(ND, NDa)

 

ND由下式计算可得:

式中:

Ng——雷对地闪击的密度(雷击/km2/年)

Ad——孤立建筑的等效面积(m2)

Cd——计入受保护物体相对位置影响的系数(见表A.1)。

 

 

表A.1 位置影响系数Cd

      

相对位置

Cd

物体被其它物体或树包围

0.5

孤立物体:附近没有其它物体

1

山丘或山顶上的孤立物体

2

 

对于位于平地上的孤立建筑物来讲,等效面积Ad这样定义:通过建筑物顶部(与其接触)倾斜度为1/3的直线,围绕建筑物一周后,与地表交接。此截面积即为等效面积。

对于位于平坦地面位置的孤立的矩形建筑物来讲,设其长为L,宽为W,高为H,等效面积Ad等于:

式中L,W,和H单位为m。

 

注:如果再考虑到建筑物相对于周围物体的相对高度或离建筑物3H范围内的土壤状况,估计将更为精确。

NDa由下式可得:

式中:

Ct——校正系数,考虑的是在雷击点和建筑物之间,与建筑物相连的线路上有变压器的情况。

 

A.3. 雷击建筑物邻近区域的年度平均次数的评估

 

NM由下式可得:

式中:

Ng——雷对地闪击的密度(雷击/km2/年)

Am——对建筑物有影响的区域面积(m2)

 

            受建筑物影响的区域Am是指围绕建筑物的周边地区。在此区域内,雷击造成100 m2的回路内产生感应磁场,以及大于或等于1.5 kV内部系统可承受脉冲电压水平的过电压。磁场从建筑物周边延伸至Dm=250 m的区域。

 

对建筑物有影响的区域面积Am是这条线围绕的区域面积和建筑物的等效面积Ad Cd的差值。

注:如果,则应假设

 

A.4. 雷击线路的年度平均次数的评估

 

对于一部分的线路,NL由下式可得:

式中:

Ng——雷对地闪击的密度(雷击/km2/年)

A1——雷击线路的等效面积(m2)(见表A.2和图A.1)

Cd——线路的位置因子(见表A.1)

Ct——校正系数,考虑的是在雷击点和建筑物之间,与建筑物相连的线路上有高/低压变压器的情况。(见表A.3)。

 

表A.2  等效面积A1和 Ai随线路特征而变化的情况

 


架空的

地下的

Al

Ai

表中:

——地面上导线的高度(m);

——埋有电缆的地面的电阻率(Ωm);

——从建筑物到线路第一分支点(例如:高/低压电站)或截至第一个SPD安装处的长度(m),最大值为1000m;

——与线路a端处相接的建筑物的高度(m);

——与线路b端处相接的建筑物的高度(m).

 

为方便计算,可做下列假设:

——电阻率的最大值假定为

——的最大值假定为。如果未知,就假定

——对于完全在高密度网状接地终端下的地下电缆,假定

——受保护的建筑物假定为与线路b端处相接。

 

表A.3 变压器的影响系数Ct

      

变压器

Ct

有变压器相连的线路

0.2

无变压器相连的线路

1

 

 

A.5. 雷击线路邻近区域的年度平均次数的评估

 

对于仅有一种存在状态的线路(架空,地下,屏蔽,无屏蔽,等等),NI由下式可得:

式中:

Ng——雷地对闪击的密度(雷击/km2/年)

Ai——雷击线路附近区域的等效面积(m2)(见表A.2)

Ce——环境因子(见表A.4)

Ct——校正系数,考虑的是在雷击点和建筑物之间,与建筑物相连的线路上有高/低压变压器的情况。(见表A.3)。

 

表A.4 环境影响系数Ce

      

环境

Ce

城区

0

郊区

0.5

乡村

1

 

注:线路的等效面积Ai由线路长度Li和横向距离Di (见图A.1)确定。在此距离内,雷击线路邻近区域产生不低于1.5kV的感应过压。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图A.1 一个孤立建筑物的等效面积

 

 

图A.2 相对于建筑物和入户线路的等效面积

 

 

 

 

 

附录B(资料性)

建筑物损害概率P的评估

 

此附录给出的概率认定有效,如果防护措施符合:

——IEC 62305-3:防护措施用来减少对活体伤害和降低实体损害的部分

——IEC 62305-4:防护措施用来降低内部系统失效的部分

 

如果合理,其它值也可选择。

 

B.1. 雷击致活体伤害的概率PA

 

雷击建筑物情况下,由于触摸和跨步电压致人体遭电击的概率PA值见表B.1, 此作为典型防护措施的函数。

 

表B.1 雷击情况下,由于危险的触摸和跨步电压导致活体遭电击的概率PA

      

防护措施

PA

无防护措施

1

裸露导体的电绝缘(例如:

至少3mm的交联聚乙烯)

10-2

有效的土壤等电位性能

10-2

警告

10-1

 

如果采用多于一项措施,PA值是对应PA值的和。

注1:更多信息参见IEC 62305-3的5.3.7和5.3.8部分。

注2:用在建筑物的钢筋部分或骨架做引下线或使用物理限制的情况下,PA值是可忽略的。

 

B.2. 雷击导致实体损害的概率PB

 

雷击建筑物导致的实体损害的概率PB值见表B.2,此作为雷电防护系统的函数。

 

表B.2  PB值随降低实体损害的防护措施而变化的情况

 

建筑物特征

雷电防护系统

(LPS)类型

PB

无LPS的建筑物

1

受LPS保护的建筑物或连续的金属或钢筋混凝土骨架作为天然防护的建筑物,等电位连接和接地包括在内。

0.2

0.1

0.05

0.02

 

B.3. 雷击建筑物导致内部系统失效的概率PC

 

雷击建筑物导致内部系统失效的概率PC依所采用的SPD系统而定:

PSPD的值取决于设计SPD时的雷电防护等级(LPL),如表B.3所示。

 

表B.3 随设计SPD时的LPL而变化的PSPD的值

      

LPL

PSPD

无SPD系统

1

Ⅲ-Ⅳ

0.03

0.02

0.01

 

 

B.4. 雷击建筑物邻近区域导致内部系统失效的概率PM

 

依据系数KMS,雷击建筑物邻近区域导致内部系统失效的概率PM取决于所采用的雷电防护措施。

 

当采用雷电防护措施时,PM为介于PSPD和PMS间的最低值。

 

PMS作为KMS的函数值见表B.4。其中,KMS是计入采用防护措施性能的系数。

 

表B.4 随系数KM而变化的PM的值

      

KMS

PMS

≥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

(*)当雷电流大于LPLⅠ相关雷电流时,该值有效。

 

若内部系统含有不符合相关EMC产品抗扰度标准的设备,则假定PMS=1。

 

系数KMS的值由下式可得:

式中:

KS1——建筑物、LPS和其它屏蔽在LPZ 0/1临界处产生的屏蔽效应;

KS2——建筑物内的屏蔽在LPZ X/Y(X>0, Y>1)临界处产生的屏蔽效应;

KS3——内部线路的特征(见表B.5);

KS4——受保护系统的可承受过压脉冲。

 

在LPZ内,处于距离临界屏蔽安全处(至少等于网格宽度w)时,LPS或格栅空间屏蔽的系数KS1和KS2可规定为:

其中,w(m)为格栅空间屏蔽或网型LPS下导线的网格宽度,或为做为天然LPS的建筑物金属支柱间或钢筋混凝土骨架间的距离。

 

对于完全的连续金属芯屏蔽,假定KS1=KS2=10-4-10-5,屏蔽的厚度在s=0.1mm和s=0.5mm之间。

 

如若距离介于0.1w和0.2w之间,KS1和KS2的值要加倍。

注:在感应环路靠近LPZ临界屏蔽导体超过安全距离处,KS1和KS2的值要更大些。

 

对于瀑布状的LPZ ,KS2为每一LPZ内对应的KS2值。

 

表B.5 随内部线路而变化的系数KS3的值

      

内部线路类型

KS3

无屏蔽电缆-无避免环路的布线警示(*)

1

无屏蔽电缆-有避免大的环路的布线警示(**)

0.2

无屏蔽电缆-有避免环路的布线警示(***)

0.02

屏蔽电缆(1)R≥5

0.1

屏蔽电缆(1)1≤R<5

0.02

屏蔽电缆(1)R<1

0.01

1)  屏蔽电阻为R(Ω/km)的电缆,两端与等电位连接带连接。

(*)大楼内不同布线的环路导体。

(**)在同一导管内布线的环路导体或小的楼宇内不同布线的环路导体。

(***)在同根电缆中布线的环路导体。

 

布线在连续的金属导管内,且两端与等电位连接带连接,此情况下,KS3的值要乘以0.1。

 

系数KS4的值由下式可得:

其中,Ui为被评估受保护系统的额定可承受脉冲电压,单位为kV。

 

如果内部系统含有可承受脉冲水平不同的仪器,则设定系数KS4与最低的可承受脉冲水平相关。

 

B.5. 雷击线路导致活体伤害的概率PU

 

雷击入户线路使活体因触摸而受伤害的概率PU取决于下列因素:线路屏蔽的特征,与线路相连的内部系统可承受脉冲电压,典型防护措施(物质限制,警告,等等。参见表B.1)及使用的SPD(参见表B.6)。

 

根据IEC 62305-3,当SPD用于等电位连接时,PU的值为介于PSPD(参见表B.3)和PLD间的最低值。PLD的值参见表B.6

 

表B.6  概率PLD的值随线路屏蔽段S和设备的可承受脉冲电压Ui而变化的情况

 

Ui(kV)

 R≥5(Ω/ km)

1≤R<5(Ω/ km)

R<1(Ω/km)

1.5

2.5

4

6

1

0.4

0.2

0.05

0.9

0.1

0.05

0.02

0.8

0.04

0.006(*)

0.003(*)

R(Ω/ km):电缆屏蔽的电阻

(*) 雷电流值大于LPLⅠ对应相关值时,该值有效。

 

对于无屏蔽线路,设定PLD=1。

 

当采用诸如物质限制、警告之类的防护措施时,通过与表B.1中的概率值PA相乘,概率PU的值会进一步减小。

 

B.6. 雷击线路导致实体损害的概率PV

 

雷击入户线路导致实体损害的概率PV取决于下列因素:线路屏蔽的特征,与线路相连的内部系统可承受脉冲电压,以及使用的SPD(参见表B.6)。

 

根据IEC 62305-3,当SPD用于等电位连接时,PV的值为介于PSPD(参见表B.3)和PLD间的最低值。PLD的值参见表B.6

 

B.7. 雷击线路导致内部系统失效的概率PW

 

雷击入户线路导致内部系统失效的概率PW取决于下列因素:线路屏蔽的特征,与线路相连的内部系统的可承受脉冲电压,以及使用的SPD(参见表B.6)。

 

根据IEC 62305-3,当SPD用于等电位连接时,PW的值为介于PSPD(参见表B.3)和PLD间的最低值。PLD的值参见表B.6

 

B.8. 雷击入户线路邻近区域导致内部系统失效的概率PZ

 

雷击入户线路附近区域导致内部系统失效的概率PZ取决于下列因素:线路屏蔽的特征,与线路相连的内部系统可承受脉冲电压,以及使用的防护措施。

根据IEC 62305-3,当SPD用于等电位连接时,PZ的值为介于PSPD(参见表B.3)和PLI间的最低值。PLI的值参见表B.7.

 

表B.7  概率PLI的值随线路屏蔽段S和设备的可承受脉冲电压Ui而变化的情况

 

Ui(kV)

无屏蔽

 R≥5(Ω/ km)

1≤R<5(Ω/ km)

R<1(Ω/km)

1.5

2.5

4

6

 

1

0.6

0.4

0.25

1

0.4

0.2

0.05

0.9

0.1

0.05

0.02

0.8

0.04

0.006(*)

0.003(*)

R:电缆屏蔽的电阻(Ω/ km)

(*) 雷电流值大于LPLⅠ相关值时,该值有效。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录C(资料性)

建筑物损失量L的评估

 

C.1. 每年损失的平均相对量

 

损失L指的是由雷击导致的某一类型损害的平均相对量,损害的程度及造成的后果。它的值取决于下列因素:

——人数及在危险区域停留的时间;

——为公众服务的公共设施的类型及重要性;

——受损的货物价值。

 

损失L依损失类型(L1 ,L2,L3 ,L4 )而改变。每种损失类型对应着其损害来源类型(D1, D2和D3)。使用到下列符号:

——Lt:触摸和跨步电压伤害引起的损失

——Lf:实体损害引起的损失

——Lo:内部系统失效引起的损失

 

C.2. 致人死亡的损失

 

Lt ,Lf和Lo的值由下式确定:

(受害者的相对值)

式中:

n——雷击受害者的数目;

nt——建筑物内人员的大概数目值;

t——在建筑物外(仅Lt)或在建筑物内(Lt,Lf和Lo)人员每年在危险区域停留的时间(以小时计算)。

Lt ,Lf,和Lo的典型平均值参见表C.1.在n,nt和t不确定或难以确定时,可采用。

如合理,其它值可采用。

 

表C.1  Lt ,Lf,和Lo的典型平均值

      

建筑物类型

Lt

全部 - 大楼内部

10-2

全部 - 大楼外部

10-5

建筑物类型

Lf

医院,宾馆,民用建筑

10-2

工业用途的,商业用途的,学校

5×10-3

公共娱乐设施,教堂,博物馆

5×10-4

 

 

建筑物类型

Lo

有爆炸风险

10-2

医院

10-5

 

致人死亡的损失受建筑物特征的影响,需把下列增长系数(h)和下降系数(rf, r, ra)考虑在内:

 

 

表C.2 随土壤或地板类型而改变的下降系数ra的值

 

土壤或地板类型

接触电阻(kΩ)

ra

土坯, 混凝土

≤1

10-2

大理石, 瓷砖,灰土

1—10

10-3

砂砾,绒毛地毯,地毯

10—100

10-4

硫磺, 亚麻油毡,木头

≥100

10-5

(*)测量值位于受500N压力的400cm2电极和一无限点之间。

 

 

表C.3 采用措施减小火灾后果影响下降系数r的情况

 

条款

r

无条款

1

下列条款之一:灭火器,固定的人工操作灭火装置,人工报警装置,消防栓

5×10-1

下列条款之一:固定的自动操作灭火装置,防火仓室,防护的救生路径,自动报警装置 (*);

10-1

(*)仅对于有过电压或其它损害防护和消防员的行动时间t<10分钟等情况。

 

如果一条以上条款被采用,r的值则为每条涉及条款对应值的积。

在任何情况下,对于存有爆炸风险的建筑物,r=1。

 

表C.4 下降系数rf,随建筑物的火灾风险而变化的情况

 

火灾风险

rf

爆炸

1

10-1

10-2

10-3

0

 

表C.5 在特殊危险下,系数h增大相对损失量的情况

 

特殊危险种类

h

无特殊危险

1

低级别恐慌(仅有两层的建筑物,人员数在100以内。)

2

普通级别恐慌(设计建筑物用来作文化或体育赛事,参与人数在100到1000之间。)

5

疏散困难(容纳不能移动人员的建筑物)

5

高级别恐慌(设计建筑物用来作文化或体育赛事,参与者超出1000名。)

10

对周围或环境构成威胁

20

污染周围或环境

50

 

C.3 为公众服务的公共设施的不允许的损失

 

Lf和Lo的值由下式可得:

(可能损失的相对值)

式中:

n——失去公共设施服务的用户的平均数;

nt——享受服务的用户数;

t——公共设施损失的年度时间(以小时计算)。

Lf和Lo的典型平均值参见表C.6。在n,nt和t不确定或难以确定时,可采用。

如合理,其它值也可采用。

 

表C.6  Lf和Lo的典型平均值

 

公共设施类型

Lf

Lo

煤气,水

10-1

10-2

TV, TLC, 电力供应

10-2

10-3

 

为公众服务的公共设施的损失受建筑物特征和下列下降系数(r)的影响:

式中,r和rf的相应系数值分别见表C.3和表C.4。

 

C.4. 无可代替的文化遗产的损失

 

Lf的值可由下面关系得出:

(可能损失的相对值)

式中:

c——已投保的货物的可能损失(用货币表示);

ct——建筑物内现存所有货物的总投保额(用货币表示)。

 

在n,nt和t不确定或难以确定时,Lf的典型平均值可采用:

                           (适用于博物馆或艺术馆)

如合理,其它值也可采用。

 

无可替代的文化遗产的损失受建筑物特征和下列下降系数(r)的影响:

                     

式中,r和rf的相应系数值分别见表C.3和表C.4。

 

C.5. 经济损失

 

Lt ,Lf和Lo的值可由下式确定:

(可能损失的相对值)

式中:

c——对建筑物及其内部容纳物和相关活动进行估计,得出的损失的平均值(用货币表示);

ct——建筑物及其内部容纳物和相关活动的总价值(用货币表示)。

对所有建筑物来讲,在n,nt和t不确定或难以确定时,Lt ,Lf,和Lo的代表平均值可采用:

                            

                            

                            

如合理,其它值也可采用。

经济价值的损失受建筑物特征和下列增长系数(h,hf)和下降系数( r, ra)的影响:

式中,ra,r, hf和h的相应系数值分别见表C.2, 表C.3, 表C.4和表C.5。

 

与对周围环境构成威胁和污染相关的h的值应加以考虑。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录D(资料性)

  公共设施损害概率P的评估

 

此附录所给出的概率值业已经IEC批准。如合理,其它值也可选用。

如防护措施符合IEC 62305-5,则认定此附录所给出的概率值有效。

 

 

D.1. 通信线路

 

D.1.1与线路相连的建筑物遭雷击,致损的概率P’B和P’C

 

与线路相连的建筑物遭雷击导致实体损害的概率P’B和导致内部仪器失效的概率P’C与失效电流Ia相关。后者又取决于线路的特征、入户公共设施的数量和所采取的防护措施。

 

对于无屏蔽线路,认定Ia=0。

对于屏蔽线路,失效电流Ia由下式得出:

式中:

Kd——取决于线路特征的系数(见表D.1);

Kp——计入所采用的防护措施的系数(见表D.2);

Ui——电缆的可承受脉冲电压,(kV)(关于电缆见表D.3,关于仪器见表D.4);

  R——电缆的屏蔽电阻(Ω/ km);

n——入户公共设施的数目。

 

 

表D.1 系数Kd作为线路特征的函数       表D.2  系数Kp作为防护措施的函数

 

线路

架空

埋地

屏蔽

1

0.5

防护措施

Kp

无防护措施

1

附加的屏蔽导线-单线

0.6

附加的屏蔽导线-双线

0.4

附加的屏蔽导线-钢管

0.01

 

 

 

 

表D.3  可承受脉冲电压Ui作为电缆绝缘类型的函数

 

电缆绝缘的类型

Ui(kV)

1.5

塑料

5

 

 

 

表D.4  可承受脉冲电压Ui作为仪器类型的函数

 

仪器类型

Ui(kV)

电子

1.5

电气

2.5

 

失效电流Ia的函数值P’B和P’C参见表D.5。

当使用SPD时,P’B和P’C的值为介于PSPD(参见表B.3)和相关P’B和P’C的值(参见表D.5)间的最低点。

 

表D.5  失效电流Ia的函数值P’B, P’C, P’V, P’W

 

Ia(kA)

P’B, P’C, P’V, P’W

3

0.99

5

0.95

10

0.9

20

0.8

30

0.6

40

0.4

5

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(*)

(*)雷电流值大于LPLⅠ相关值时,该值有效。

 

 

D.1.2 雷击线路致损的概率P’V和P’W

 

线路遭雷击导致实体损害的概率P’V和导致内部仪器故障的概率P’W与失效电流Ia相关。后者又取决于线路的特征和所采取的防护措施。

 

对于无屏蔽线路,认定Ia=0。

对于屏蔽线路,失效电流Ia由下式得出:

式中:

Kd——取决于线路特征的系数(见表D.1);

Kp——计入所采用的防护措施的系数(见表D.2);

Ui——电缆的可承受脉冲电压,(kV)(关于电缆见表D.3,关于仪器见表D.4);

  R——电缆屏蔽的电阻率(Ω/ km);

 

估测P’V的值,可设定失效电流Ia的最大值为:

——Ia=40kA用铅做屏蔽物的电缆

——Ia=20kA 用铝做屏蔽物的电缆

 

P’V和P’W随失效电流Ia而变化的情况参见表D.5。

当使用SPD时,P’V和P’W的值为介于PSPD(参见表B.3)和相关P’V和P’W的值(参见表D.5)间的最低点。

 

D.1.3 雷击线路邻近区域致损的概率P’Z

 

线路邻近区域遭雷击导致相连仪器故障的概率P’Z取决于线路的特征和所采取的防护措施。

当使用SPD时,P’Z的值为介于PSPD(参见表B.3)和相关P’LI值(参见表B.7)间的最低点。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录E(资料性)

公共设施损失L的评估

 

E.1. 每年损失的平均相对量

 

损失L指的是由雷击导致的某一类型损害的平均相对量,损害的程度及造成的后果。它的值取决于下列因素:

——为公众服务的公共设施的类型及重要性;

——受损的货物价值。

 

损失L’依损失类型(L’2,和L’4 )而改变。每种损失类型对应着其损害来源类型( D2和D3)。使用到下列符号:

——L’f:实体损害引起的损失

——L’o:内部系统失效引起的损失

 

E.2. 为公众服务的公共设施不允许的损失

 

L’f和L’o的值可由下式得出:

(可能损失的相对值)

式中:

n——失去公共设施服务的用户的平均数;

nt——享受服务的用户数;

t——公共设施损失的年度时间(以小时计算)。

L’f和’Lo的典型平均值参见表E.1。在n,nt和t不确定或难以确定时,可采用。

 

表E.1  L’f和L’o的典型平均值

 

公共设施类型

L’f

L’o

煤气,水

10-1

10-2

TV,TLC,电力供应

10-2

10-3

 

为公众服务的公共设施的损失受公共设施特征的影响:

                                   

 

E.3. 经济损失

 

L’f和L’o的值可由下式确定:

(可能损失的相对值)

式中:

c——对建筑物及其内部容纳物和相关活动进行估计,得出的损失的平均值(用货币表示);

ct——建筑物及其内部容纳物和相关活动的总价值(用货币表示)。

对所有建筑物来讲,在n,nt和t不确定或难以确定时,L’f和L’o的典型平均值可采用:

                                   

                                   

经济损失受公共设施特征的影响:

                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录F(资料性)

开关动作型过电压

 

内部过电压可由不同原因导致。例如,原因之一,因雷电跳火导致的短路经常可以引起短暂的和开关动作型过电压。由此,也为了避免大的危险,对内部过电压加以考虑是合理的。

 

大多数情况下,开关动作型过压比雷击过电压的危害要小。对雷电浪涌的有效防护方式(即SPDs)对防护开关动作型浪涌也有效。因此,总的说来,设备防雷电浪涌的决定涵盖了防护开关动作型浪涌的问题。

 

当涉及到过压型脉冲的问题时,评估此风险的程序与雷击线路导致的脉冲的案例十分类似。因为它们对设备的影响是相似的。然而,关于每年过电压的次数N有差别。

 

事实上,有两种类型的开关动作型浪涌:

 

——重复性的情形(电路断路器的主动操作,电容器组的开关……);它们基于从人体,更多时候是从机械性物体发出的规律化的决策,发生十分频繁的操作。例如,弧光焊接机的频率一天从一、二次至许多次不等。发生的频率和这些浪涌的的规模(或对电气装置影响)通常为人所熟知,尤其是基于经验。

此类情形,大多数情况下,设备防护与否的决定基于以前决定基础作出,不用风险分析。

 

——随机性的情形(例如,电路断路器的运行或防止故障的保险丝)在这种情况下,其频率不为人明确所知,其振幅以及对电气设备影响可能也未知。

此种情形,风险评估可帮助协助作出针对此种损害来源的防护是否需要的决定。

 

开关动作型过电压的规模只能靠对电气装置的精细测量和静态分析进行估测。通常,开关动作型过电压的发生频率会随着它们的满足三次幂函数的规模降低(概率值与开关动作型过压值的三次幂成反比)。在低压系统中,开关动作型过电压被认为低于4kV,1000次中仅有2次拥有超出2.5kV的规模。基于每年总估测的开关动作型过电压,使用下列等式可得出超过2.5kV或4kV的一年内的总数:

                     

应用于风险评估的参数有:

——N(见上述公式);

——P(见附录B);

——L(见附录C)。

 

 

 

 

 

 

 

附录G(资料性)

损失成本评估

 

总的损失成本可由用下面公式算得:

                            

式中:

RB, RV——无防护措施情况下,与物质损失相关的风险组成;

RC,RM, RW, RZ——无防护措施情况下,与电气和电子系统失效相关的风险组成;

A——建筑物内系统的损失成本;

B——大楼的损失成本;

C——建筑物内配套设施的损失成本。

 

如果采取了防护措施,仍有剩余损失,设其成本为CRL,其值为:

       

式中:

R”B, R”V——采取防护措施情况下,与物质损失相关的风险组成;

R”C,R”M, R”W, R”Z——采取防护措施情况下,与电气和电子系统失效相关的风险组成;

 

设CPM为将要采取的防护措施的年度成本,如果CL>CPM+CRL,防护措施是切实可行的。

防护措施的年度成本可由下式算得:

                     

 

式中:

CP——防护措施的成本;

i——利息率;

a——分期清偿率;

m——维护费率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录H(资料性)

建筑物的评估实例

 

此附录分为两部分。

在第一部分(基础实例)中,为了展示与风险评估相关的数值的计算,给出了一些基础例证。尤其是下列实例:

——复杂形状建筑物的等效Ad的计算

——多部分线路的风险组成的评估

——建筑物内区的定义

——多区建筑物内的风险评估。

 

在第二部分(应用实例)中,给出了一些与住宅、办公楼、医院、和公寓有关的实例,为了展示:

——风险的计算方法和确认防护需要;

——不同的风险组成对整个风险的贡献;

——不同的防护措施对减轻此类风险的效果;

——针对各种防护措施,考虑经济因素在内的选择方法。

 

基础实例

 

H.0.1 复杂形状建筑物的等效面积Ad的计算

 

对于位于平坦地面上的孤立建筑物来讲,等效面积Ad是这样定义的:通过建筑物顶部(与其接触)倾斜度为1/3的直线,围绕建筑物一周后,与地表交接。此封闭起来的面积即为等效面积。(见图6)

如果建筑物形状复杂,Ad的评估或许不容易(见图I.0.2)。更为简洁的评估Ad的方法就是假设建筑物是平行六面体。

对于位于平坦地面上平行六面体的孤立建筑物,设其长为L,宽为W,高为H,等效面积Ad等于:

式中,L,W,和H单位为m。

出于安全的考虑,以此方法评估所得的Ad值,比标准方法测得的值略大(见表I.0.1)。有时此差值可能会很高。

 

H.0.1 教堂

 

做为研究的实例,让我们评估一下教堂的等效面积Ad(见图I.0.1)。尺度如下(单位:米):

中殿:

钟塔:

依据不同评估方法所得Ad值见表I.0.1。

 

表H.0.1 根据评估方法的Ad的取值

 


真实形状

平行六面体

建筑物尺度(长,宽,高)(m)

(见图H.0.1)

70·30·40

Ad(m2)

47700(见图H.0.2)

71316

 

 

 

 

 

图.H.0.1 复杂形状的建筑物

 

 

图H.0.2 图I.0.1建筑物的等效面积Ad

 

 

H.0.2多重部分线路的风险组成的评估

 

雷击线路(RU, RV, RW)和线路附近区域(RZ)导致的风险组成的评估分别见第5.5节和第5.6节。

如果线路不仅一段,RU, RV, RW和RZ的值是与线路每一段相关的RU, RV, RW和RZ的和。

 

首先,根据它们不同的特征,来定义线路的部分。

——架空或埋于地下,

——上游或下游,高/低压变压器(电力线路),

——导体距离地面的高度(架空线路),

——土壤电阻率(埋于地下的线路),

——屏蔽电阻(被屏蔽线路),

——位置因子,

——环境因子。

 

H.0.2.1 研究实例N.1:  2部分的电力线路

 

做为研究的实例,让我们评估一下风险R1, 其风险组成RV与位于Ng=4区域内的2部分的电力线路相关(见图H.0.3)。在线路b端的建筑物内有可承受脉冲电压为Ui=2.5 kV的内部系统。

线路的特征见表H.0.2(部分1)和表H.0.3(部分2)。

 

 

表H.0.2  线路的特征(1段)

 

参数

描述

符号

长度(m)


Lc

100

架空



高度(m)


Hc

-

土壤电阻率(Ω·m)


ρ

200

变压器

Ct

1

线路位置因子

孤立的

Cd

1

线路环境因子

Ce

-

线路屏蔽

PLD

1

线端建筑物“b”尺度(m)

(Lb·Wb·Hb)

15·20·6

线端建筑物“a”尺度(m)

(La·Wa·Ha)

-

建筑物“a”处位置因子

-

Cda

-

 

 

表H.0.3  线路的特征(2段)

 

参数

描述

符号

长度(m)


Lc

900

架空



高度(m)


Hc

6

土壤电阻率(Ω·m)


ρ

-

变压器

Ct

0.2

线路位置因子

孤立的

Cd

1

线路环境因子

Ce

-

线路屏蔽

PLD

1

线端建筑物“b”尺度(m)

(Lb·Wb·Hb)

15·20·6

线端建筑物“a”尺度(m)

(La·Wa·Ha)

-

建筑物“a”处位置因子

孤立的

Cda

-

 

 

表H.0.4  线路部分的等效面积

 

符号

值(m2)

来自

描述

A1(1)

928

(A4)

雷击线路的等效面积

A1(2)

31752

(A4)

雷击线路的等效面积

 

 

表H.0.5 线路部分遭雷击的年均次数

 

符号

值(m2)

来自

描述

NL(1)

0.00373

(A5)

雷击线路的次数

NL(2)

0.0254

(A5)

雷击线路的次数

 

 

风险Rl涉及的风险组成RV由下式可得:

线路的RV值由下式得出:

参数h, r, rf, Lf属于线端b处建筑物,部分1和部分2拥有相同值。因线端a处无建筑物的存在,故Nda=0。由此:

   设 

 

 

图H.0.3 两段线路的布局

 

 

线路的总长度。在表H.0.6中,给出了风险组成RV随高/低压变压器在线路沿途安装位置的不同而变化的值。

 

 

 

表H.0.6  根据线路部分长度所得RV值

 

Lc(1)(m)

Lc(2)(m)

RV(·10-2)

0

1000

2.84

100

900

2.93

500

500

3.59

1000

0

4.47

 

 

H.0.3建筑物内区的定义

 

建筑物的分区(ZS)指的是在风险组成评估中只涉及一组系数的拥有同种特征的建筑物的部分(见3.33)。

 

主要的区由下列定义:

——土壤或地面类型(RA, RU);

——防火仓室(RB, RV,);

——空间屏蔽(RC, RM, RW和RZ)。

 

进一步的分区可根据下列条件确定:

——内部系统的布局;

——现有的或即将应用的防护措施;

——损失数值L。

 

H.0.3.1 乡村住宅

 

两层楼的乡村住宅的分区:

——一楼用作储藏室;

——二层作居所。

 

建筑物的特征为:

 

·大楼的外部

——地表:草地;

——防伤害的防护措施:无。

 

·大楼的内部

——地板:木头;

——火灾风险:普通;

——无防伤害的防护措施;

——无防实体损害的防护措施(LPS);

——无防故障的防护措施(LPM);

——灭火设施:无;

——特殊危险:无;

——内部系统:P1和S1。

 

·内部系统:

系统P1——与低压电力线相连,无防故障的防护措施(LPM);

系统S1——与电话线相连,无防故障的防护措施(LPM)。

 

考虑以下条件:

——建筑物内外土壤类型的不同;

——建筑物为唯一的防火仓室;

——无空间屏蔽存在;

 

下列主要的区可规定为:

——Z1(大楼的外部)

——Z2(大楼的内部)

 

不可规定进一步的分区,考虑到:

——内部系统P1和S1涵盖Z2的所有区;

——在区Z2中,损失L设为固定值;

 

H.0.3.2 办公大楼

 

办公大楼的分区。

建筑物的特征:

 

·大楼入口区域

——大理石覆盖的土壤;

——无防伤害的防护措施。

 

·花园

——草地覆盖地表;

——防电击的防护措施:篱笆围起(物质限制)。

 

·档案室

——是一分离的防火仓室;

——地板:铺地板油布;

——火灾风险:高;

——无防伤害的防护措施;

——无防实体损害的防护措施(LPS);

——无防故障的防护措施(LPM);

——灭火设施:灭火器,消防栓,人工报警装置;

——特殊危险:低恐慌;

——内部系统:P1。

 

·办公室

——地板:铺地板油布;

——火灾风险:低;

——无防伤害的防护措施;

——无防实体损害的防护措施(LPS);

——无防故障的防护措施(LPM);

——灭火设施:灭火器,消防栓,人工报警装置;

——特殊危险:低恐慌;

——内部系统:P1+S1。

 

·计算机中心

——地板:铺地板油布;

——火灾风险:低;

——无防伤害的防护措施;

——无防实体损害的防护措施(LPS);

——无防故障的防护措施(LPM);

——灭火设施:灭火器,消防栓,人工报警装置;

——特殊危险:低恐慌;

——内部系统:S1。

 

·内部系统

——系统P1:在大楼入口处,通过高/低压变压器与高压电力线相连,无防故障的防护措施(LPM);

——系统S1:与TLC相连,无防故障的防护措施(LPM)。

 

考虑以下条件:

——入口处、花园、建筑物内土壤类型的不同;

——建筑物和   为唯一的防火仓室;

——无空间屏蔽存在;

 

下列主要的区规定为:

——Z1(入口处)

——Z2(花园)

——Z3(档案室)

——Z4(办公楼+计算机中心)

考虑到:

——内部系统P1仅涵盖办公室;

——在建筑物中,损失L设为固定值;

区ZX可划分为:

——Z4(办公室)

——Z5(计算机中心)

 

H.0.3.3 医院大楼

 

医院的分区。

建筑物的特征:

 

·大楼周围区域

——混凝土覆盖的土壤;

——无防伤害的防护措施。

 

·病房区

——地板:铺地板油布;

——火灾风险:普通;

——无防伤害的防护措施;

——无防实体损害的防护措施(LPS);

——无防LEMP的防护措施(LPM);

——灭火设施:灭火器,消防栓,人工报警装置;

——特殊危险:中等水平恐慌;

——内部系统:P1+S1。

 

·手术区

——是一分离的防火仓室。在大楼内,存在大量灵敏电子系统的重症看护区

——地板:铺地板油布;

——火灾风险:低;

——无防伤害的防护措施;

——无防实体损害的防护措施(LPS);

——无防LEMP的防护措施(LPM);

——灭火设施:灭火器,自动火灾探测系统;

——特殊危险:撤离困难;

——内部系统:P1+S1+S2。

 

· 内部系统

——系统P1:在大楼入口处,通过高/低压变压器与高压电力线相连,无防故障的防护措施(LPM);

——系统S1:与电话线相连,无防故障的防护措施(LPM)。

——系统S2:局域网与电话线无连接,无防故障的防护措施(LPM);

 

考虑以下条件:

——建筑物内外土壤类型的不同;

——建筑物和手术区为防火仓室;

——无空间屏蔽存在;

 

下列主要的区可规定为:

——Z1(大楼的外部)

——Z2(病房区)

——ZX(手术区)

 

考虑到:

——重症看护区装备有诸多灵敏电子系统,空间屏蔽可选做防护措施;

——规定损失L的值在重症看护区比建筑物其它部分发生的值略高;

 

区ZX可划分为:

——Z3(手术区)

——Z4(重症看护区)

 

H.0.4  多区建筑物内的风险评估

 

评估风险的规则取决于风险类型。

 

A)  风险R1,R2,和R3

 

A1) 单区建筑物

 

在这种情况下,建筑物内仅有一个分区ZS, 即为整个建筑物本身。根据4.2.1,风险R即为建筑物内风险组成部分Rx之和。为评估风险组成和选用相关参数起见,下列规则适用:

·与危险事件次数N相关的参数参见附录A

·与损害概率P相关的参数参见附录B

 

而且:

——对于风险组成RA, RB, RU, RV, RW, 和RZ来讲,涉及到的任一参数均仅有一个固定值。如果有多值可以应用,则应选取最大值。

——对于风险组成RC和 RM 来讲,如果分区内存在不只一个内部系统,那么:

式中:Pci和PMi是与内部系统i相关的参数。

 

·   与损失数量L相关的参数

       L的值应根据附录C进行评估。

       根据建筑物的用途,附录C中的典型平均值可看作区的默认值。

    假设建筑物为一个区的话,由于此区将延展至整个建筑物,将会导致高额防护措施。

 

A2) 多区建筑物

 

在这种情况下,建筑物以区ZS划分。根据4.2.1,整个建筑物的风险R(structure)即为与建筑物分区相关的风险R(zone)之和;在每一区内,风险R(zone)为本区内相关风险组成部分Rx(zone)之和。为评估风险组成和选用相关参数起见,下列规则适用:

·与危险事件次数N相关的参数参见附录A

·与损害概率P相关的参数参见附录B

·与损失量L相关的参数

L的值参见附录C

 

建筑物以区划分,使得设计者在风险组成的评估中能够考虑到建筑物每一部分的独有特征,从而选择适合每一区的最合适的防护措施。这样,就降低了雷电防护的总费用。

 

B)  风险R4

 

为达到减少风险R1,R2和R3的目的,须确认雷电防护是否需要。为减少风险R4引起的经济损失,评估采用防护措施的经济性是有用的。

 

评估风险R4引所需的项目如下:

——整个建筑物;

——建筑物的一部分;

——内部装置;

——内部装置的一部分;

——设备;

——建筑物内的一件具体物品。

 

每一区损失成本的评估参见附录J;整个建筑物的损失成本为区损失成本的总和。

 

C)       研究实例

 

作为研究的实例,让我们评估研究实例H.0.3.1中的乡村住宅的风险R1。

大楼位于雷击密度为Ng=4(雷击/km2/年)的地区。

大楼为孤立的:附近无其它建筑。

大楼的尺度(单位:米):

入户公共设施:

——线路P1:低压电力线路;

——线路P2:电话线;

——水管道(无金属材质)。

建筑物特征参见表H.1.1。

 

表H.0.7 建筑物特征

 

参数

描述

符号

尺度(m)

-

( Lb·Wb·Hb)

15·20·6

位置因子

孤立的

Cdb

1

LPS

PB

1

人员在场

总计


10

 

 

下列区规定为(见H.0.3.1):

——Z1(大楼的外部)

——Z2(大楼的内部)

 

区的参数见表H.0.8(Z1)和表H.0.9(Z2)。

建筑物内外无人员在场;此种区内的风险R1可忽略不计。

 

表H.0.8  Z1区的参数

 

参  数

描述

符号

土壤类型

草地

ra

0.01

火灾风险

r

0

特殊危害

h

1

火灾防护

rf

1

伤害防护

PA

1

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

-

-

R1型伤害损失

Lt

0

R1型物质损失

Lf

-

R1型故障损失

Lo

-

人员在场

-

0

 

 

表H.0.9  Z2区的参数

 

参数

描述

符号

土壤类型

木质

ra

0.00001

火灾风险

普通

rf

0.01

特殊危害

h

1

火灾防护

r

1

伤害防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1+S1

-

R1型伤害损失

Lt

0.01

R1型物质损失

Lf

0.01

R1型故障损失

Lo

-

人员在场


10

 

大楼内有两个内部系统:

系统P1——与低压电力线相连,无防故障的防护措施(LPM);

系统S1——与电话线相连,无防故障的防护措施(LPM)。

两系统内均无对LEMP的防护。

 

内部系统和相关的入户线路特征参见:对于P1系统见表H.0.10;对于S1系统见表H.0.11。

 

表H.0.10  内部系统P1和相关的入户线路参数

 

参数

描述

符号

长度(m)


Lc

1000

架空



高度(m)


Hc

6

土壤电阻率(Ω·m)


ρ


变压器

Ct

1

线路位置因子

孤立的

Cd

1

线路环境因子

Ce

1

线路屏蔽

PLD

1

LLI

0.6

内部布线警告

KS3

1

抗电压Ui的设备

Ui=2.5kV

KS4

0.6

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

-

a处建筑物位置因子

孤立的

Cda

1

 

 

表H.0.11  内部系统S1和相关的入户线路参数

 

参数

描述

符号

长度(m)


Lc

1000

架空



高度(m)


Hc

6

土壤电阻率(Ω·m)


ρ


变压器

Ct

1

线路位置因子

孤立的

Cd

1

线路环境因子

Ce

1

线路屏蔽

PLD

1

LLI

1

内部布线警告

KS3

1

抗电压Ui的设备

Ui=1.5kV

KS4

1

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

-

a处建筑物位置因子

孤立的

Cda

1

 

年估危险事件次数参见附录A。

数据见表H.0.12和表H.0.13。

 

表H.0.12  建筑物和线路的等效面积

 

符号

值(m2)

来自

描  述

Ada

0

(A2)

建筑物a:雷击建筑物的等效面积

Adb

2578

(A2)

建筑物b:雷击建筑物的等效面积

A1(P1)

35352

(A4)

线路P1:雷击线路的等效面积

Ai(P1)

1000000

(A4)

线路P1:雷击线路邻近区域的等效面积

A1(S1)

35352

(A4)

线路S1:雷击线路的等效面积

Ai(S1)

1000000

(A4)

线路S1:雷击线路邻近区域的等效面积

 

表H.0.13  危险事件的年估次数

 

 

符号

值(1/年)

来自

描   述

Nda

0

(A2)

建筑物a:雷击建筑物的次数

Ndb

0.01

(A2)

建筑物b:雷击建筑物的次数

NL(P1)

0.14

(A5)

线路P1:雷击线路的次数

Ni(P1)

4

(A6)

线路P1:雷击线路邻近区域的次数

NL(S1)

0.14

(A5)

线路S1:雷击线路的次数

Ni(S1)

4

(A6)

线路S1:雷击线路邻近区域的次数

 

 

风险R1涉及的风险组成以及评估公式如下:

风险R1的风险组成涉及到的分区见表H.0.14。

 

表H.0.14  与R1风险组成相关的分区

 


Z1

Z2

RA

X

X

RB


X

RU(line P1)


X

RV(line P1)


X

RU(line S1)


X

RV(line S1 )


X

 

风险组成评估所需参数见表H.0.8~H.0.13。

风险组成的数值见表H.0.15。

 

表H.0.15  风险R1:不同分区内风险组成的数值(数值·10-5)

 


Z1

Z2

总计

RA

0


0

RB


0.1

0.1

RU(line P1)


0.0014

0.0014

RV(line P1)


1.41

1.41

RU(line S1)


0.0014

0.0014

RV(line S1)


1.41

1.41

总计

0

2.93

2.93

 

现在在一二楼之间安装防火仓室。

 

评估风险:

a)       把大楼作为一个独区。

在这种情况下,考虑到建筑物内已安装防火仓室,表H.0.9中r的值变为

风险R1的数值为:R1=0.296·10-5

 

b)      把一层和二层看作两个区。

在这种情况下:

——火灾风险应分别就区Z2A(一层)和Z2B(二层)单独加以评估;

——损失L的数值评估,应考虑到区内可能受害者的人数和整个建筑物内人员的总数。

参数的新数值见表H.0.16(Z2A)和表H.0.17(Z2B)。

 

表H.0.16  Z2A区的特征

 

参 数

描述

符号

土壤类型

木质

ra

0.00001

火灾风险

普通

rf

0.01

特殊危害

h

1

火灾防护

r

1

伤害防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1+S1

-

R1型伤害损失

Lt

0.001

R1型物质损失

Lf

0.001

R1型故障损失

Lo

-

人员在场


1

 

 

表H.0.17  Z2B区的特征

 

参 数

描述

符号

土壤类型

木质

ra

0.00001

火灾风险

rf

0.001

特殊危害

h

1

火灾防护

r

1

伤害防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1+S1

-

R1型伤害损失

Lt

0.009

R1型物质损失

Lf

0.009

R1型故障损失

Lo

-

人员在场


9

 

建筑物及其分区的风险值见表H.0.18。

 

表H.0.18  风险R1:不同分区内风险组成的数值(数值·10-5)

 

Z2A

Z2B

总计

0.293

0.266

0.559

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

应用实例

 

H.1. 住宅

 

H.1.1 总则

 

考虑的建筑物为研究实例H.0.4 C)乡村住宅的大楼。

人的生命损失(L1)和经济价值损失(L4)可能会涉及到此类建筑物。因此,其对应的风险R1和R4应加以评估。然而,应拥有者的请求,仅考虑风险R1。

 

H.1.2 人的生命损失风险的评估:R1

 

风险组成的数值见表H.1.1。

 

表H.1.1  风险R1:不同分区内风险组成的数值(数值·10-5)

 


Z1

Z2

总计

RA

0


0

RB


0.1

0.1

RU(line P1)


0.0014

0.0014

RV(line P1)


1.41

1.41

RU(line S1)


0.0014

0.0014

RV(line S1)


1.41

1.41

总计

0

2.93

2.93

 

大楼的外部(区Z1)风险R1比可承受险Ra=10-5的值略低;因此无需雷电防护。

大楼的内部(区Z2)风险R1=2.93·10-5比可承受险Ra=10-5的值略高;主要由下列因素导致:

——组成部分RV(line P1)(直击雷击中电力线P1)占48%;

——组成部分RV(line S1)(直击雷击中信号线S1)占48%。

 

可采用下列防护措施来降低风险R1:

a) 根据IEC 62305-4,使用LPLⅠSPD系统保护由线路P1提供电源的电气系统和与线路S1相连的TLC系统, 来降低风险组成RV(P1),RV(S1)(连同RU(P1),RU(S1))。

——RU(line P1)=RV(line P1)=RU(line S1)=RV(line S1)=0.03

 

b)      安装自动灭火系统,来降低风险组成RB和RV。

表H.0.8中的参数将变为:

——对于区Z2,

 

风险组成的数值见表H.1.2(方案a))和表H.1.3(方案b))。

 

 

表H.1.2  风险R1:风险组成的数值(方案a))(数值·10-5)

 


Z1

Z2

总计

RA

0


0

RB


0.103

0.103

RU(line P1)


0.00004

0.00004

RV(line P1)


0.0424

0.4241

RU(line S1)


0.00004

0.00004

RV(line S1)


0.0424

0.424

总计

0

0.188

0.188

 

 

表H.1.3  风险R1:风险组成的数值(方案b))(数值·10-5)

 


Z1

Z2

总计

RA

0


0

RB


0.0103

0.0103

RU(line P1)


0.0014

0.0014

RV(line P1)


0.141

0.141

RU(line S1)


0.0014

0.0014

RV(line S1)


0.141

0.141

总计

0

0.296

0.296

 

采取的方案出于最佳技术性/经济性的考虑。

 

H.2. 办公大楼

 

H.2.1 总则

 

考虑的建筑物为H.0.3.2中的大楼。包括办公室、 和计算机中心。

人的生命损失(L1)和经济价值损失(L4)可能会涉及到此类建筑物。因此,其对应的风险R1和R4应加以评估。

 

H.2.2 大楼特征

 

H.2.2.1 基础数据

 

大楼包括办公室、档案室和计算机中心;位于雷击密度为Ng=4(雷击/km2/年)的地区。

大楼为孤立的:附近无其它建筑。

大楼的尺度(单位:米):

入户设施:

——线路P1:在大楼入口处,通过高/低压变压器与内部系统P1相连的高压电力线路;

——线路S1:与内部系统S1相连的TLC线;

——水管道(无金属材质);

——煤气管道(金属材质)。

 

建筑物特征参见表H.2.1。

 

表H.2.1建筑物特征

 

参数

描述

符号

尺度(m)

-

( Lb·Wb·Hb)

40·20·25

位置因子

孤立的

Cdb

1

LPS

PB

1

人员在场

总计


170

 

H.2.2.2 区的定义

 

下列区规定为(见H.0.3.2):

——Z1(大楼入口处)

——Z2(花园)

——Z3(档案室)

——Z4(办公室)

——Z5(计算机中心)

 

区的特征见表H.2.2(区Z1),表H.2.3(区Z2),表H.2.4(区Z3),表H.2.5(区Z4),表H.2.6(区Z5)。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表H.2.2  Z1区的特征

 

参 数

描述

符号

土壤类型

大理石

ra

0.001

火灾风险

r

0

特殊危害

h

1

火灾防护

rf

1

电击防护

PA

1

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

-

-

R1型电击损失

Lt

0.000006

R1型物质损失

Lf

-

R1型故障损失

Lo

-

人员在场


3

 

 

表H.2.3  Z2区的特征

 

参  数

描述

符号

土壤类型

草地

ra

0.01

火灾风险

r

0

特殊危害

h

1

火灾防护

rf

1

电击防护

篱笆

PA

0.001

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

-

-

R1型电击损失

Lt

0.000004

R1型物质损失

Lf

-

R1型故障损失

Lo

-

人员在场


2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表H.2.4  Z3区的特征

 

参  数

描述

符号

土壤类型

油布地毯

ra

0.00001

火灾风险

rf

0.1

特殊危害

低恐慌

h

2

火灾防护

r

1

电击防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1

-

R1型电击损失

Lt

0.0009

R1型物质损失

Lf

0.00045

R1型故障损失

Lo

-

R4型电击损失

Lt

0.01

R4型物质损失

Lf

0.1

R4型故障损失

Lo

0.001

人员在场


15

 

表H.2.5  Z4区的特征

 

参 数

描述

符号

土壤类型

油布地毯

ra

0.00001

火灾风险

rf

0.001

特殊危害

低恐慌

h

2

火灾防护

r

1

电击防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1

-

R1型电击损失

Lt

0.006

R1型物质损失

Lf

0.003

R1型故障损失

Lo

-

R4型电击损失

Lt

0.01

R4型物质损失

Lf

0.1

R4型故障损失

Lo

0.001

人员在场


100

 

 

 

 

 

 

表H.2.6  Z5区的特征

 

参 数

描述

符号

土壤类型

油布地毯

ra

0.00001

火灾风险

rf

0.001

特殊危害

低恐慌

h

2

火灾防护

r

1

电击防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1

-

R1型电击损失

Lt

0.0006

R1型物质损失

Lf

0.0003

R1型故障损失

Lo

-

R4型电击损失

Lt

0.01

R4型物质损失

Lf

0.1

R4型故障损失

Lo

0.001

人员在场


10

 

 

H.2.3 内部系统和入户线路的特征

 

建筑物内有两个系统:

——系统P1:在大楼入口处,通过低压线路和高/低压变压器与高压电力线路相连,无防故障的防护措施(LPM);

——系统P1:与电话线相连,无防故障的防护措施(LPM)。

 

内部系统和相关入户线路的特征见表H.2.7(系统P1)和表H.2.8(系统S1)。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表H.2.7  内部系统P1和相关入户线路的特征

 

参 数

描 述

符 号

长度(m)


Lc

1000

架空



高度(m)


Hc

6

土壤电阻率(Ω·m)

-

ρ

-

变压器

Ct

0.2

线路位置因子

孤立的

Cd

1

线路环境因子

乡村

Ce

1

线路屏蔽

PLD

1

LLI

0.6

内部布线警告

KS3

1

抗电压Ui的设备

Ui=2.5kV

KS4

0.6

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

-

a处建筑物位置因子

-

Cda

-

 

 

表H.2.8  内部系统S1和相关入户线路的特征

 

参  数

描 述

符 号

长度(m)

-

Lc

1000

架空



高度(m)

-

-

-

土壤电阻率(Ω·m)

-

ρ

200

变压器

Ct

1

线路位置因子

孤立的

Cd

1

线路环境因子

乡村

Ce

1

线路屏蔽

PLD

1

LLI

1

内部布线警告

KS3

1

抗电压Ui的设备

Ui=1.5kV

KS4

1

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

-

a处建筑物位置因子

-

Cda

-

 

H.2.4 经济价值

 

每一区的经济价值,包括活动损失,见表H.2.9。采用的比率见表H.2.10。

 

 

 

表H.2.9  相关区的价值(M$)

 

大楼(B)

内部(C)(*)

仪器(A)系统P1

仪器(A)系统S1

总计

Z1

-

-

-


-

Z2

-

-

-


-

Z3

1

0.8

0.2

-

2

Z4

5

1

0.6

0.2

6.8

Z5

2

0.2

0.1

2.9

5.2

总计

8

2

0.9

3.1

14

(*)仪器不包括在内

 

 

表H.2.10  相关的比率值

 

比率

符号

利息

i

0.05

分期清偿

a

0.1

维护

m

0.01

 

H.2.5 危险事件的年估次数

 

危险事件年估次数的评估参见附录A。

相关数据见表H.2.11和H.2.12。

 

表H.2.11 建筑物和线路的等效面积

 

符号

值(m2)

Ada

4809

Adb

27471

Amb

818727

A1(P1)

33300

Ai(P1)

1000000

A1(P2)

170

Ai(P2)

106066

A1(S1)

10465

Ai(S1)

707107

 

 

 

 

 

表H.2.12危险事件的年估次数

 

符号

值(m2)

NDa

0.00387

NDb

0.11

NM

3.27

NL(P1)

0.0268

Ni(P1)

0.8

NL(P2)

0.000464

Ni(P2)

0.427

NL(S1)

0.042

Ni(S1)

2.85

 

H.2.6 生命损失风险的评估:R1

 

H.2.6.1 风险组成评估

 

每一区的风险组成部分见表H.2.13。

 

表H.2.13 风险R1在不同分区内的风险组成

 


Z1

Z2

Z3

Z4

Z5

RA

X

X




RB



X

X

X

RU(P1)



X

X

X

RV(P1)



X

X

X

RU(S1)




X

X

RV(S1)




X

X

 

风险组成评估所需参数见表H.2.1~H.2.8和表H.2.11,表H.2.12。。

风险组成的数值见表H.2.14。

 

表H.2.14 风险R1:不同分区内风险组成的数值(数值·10-5)

 


Z1

Z2

Z3

Z4

Z5

建筑物

RA

≈0

0




≈0

RB



0.989

0.066

0.0066

1.0616

RU(line P1)



≈0

0.00016

≈0

0.00016

RV(line P1)



0.241

0.016

0.0016

0.2586

RU(line S1)




0.00025

≈0

0.00025

RV(line S1)




0.025

0.0025

0.00275

总计

≈0

0

1.23

0.107

0.0107

1.347

 

对于建筑物,风险比可承受险的值略高;取决于建筑物内(区Z3)火灾风险。主要因素是组成部分RB(雷击建筑物)占80%;

 

H.2.6.2 防护措施的选择

 

为降低风险,可采用下列防护措施:

 

a) 根据IEC 62305-3,使用 Ⅳ型LPS保护大楼。LPS没有格栅形空间屏蔽的特征。表H.2.1中的参数将变为:

——PB=0.2。

 

b) 在档案室安装自动灭火系统,来降低风险组成RB和RV。

表H.2.4中的参数将变为:

——对于区Z3,

 

根据所选择方案,各区的风险数值见表H.2.15。

 

表H.2.15 风险R1:根据所选择方案所得的风险数值(数值·10-5)

 


Z1

Z2

Z3

Z4

Z5

总计

方案a)

≈0

0

0.44

0.055

0.0055

0.5

方案b)

≈0

0

0.124

0.107

0.0107

0.242

 

所有解决方案使得风险降至可承受风险之下。

方案的选用取决于最佳技术性/经济性的考虑。

 

H.2.7 经济价值损失风险的评估:R4

 

H.2.7.1 风险组成评估

 

每一区和内部系统涉及的风险组成见表H.2.16。风险组成的数值见表H.2.17。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表H.2.16 风险R4:与区和内部系统相关的风险组成

 


Z3

Z4

Z5

RB

X

X

X

RC(P1)

X

X

X

RM(P1)

X

X

X

RV(P1)

X

X

X

RW(P1)

X

X

X

RZ(P1)

X

X

X

RC(S1)


X

X

RM(S1)


X

X

RV(S1)


X

X

RW(S1)


X

X

RZ(S1)


X

X

 

表H.2.17 风险R4:依区所得未受保护建筑物的风险组成数值(数值·10-5)

 


Z3

Z4

Z5

RB

110

1.1

1.1

RC(P1)

11

11

11

RM(P1)

327

327

327

RV(P1)

26.6

0.266

0.266

RW(P1)

2.66

2.66

2.66

RZ(P1)

46.4

46.4

46.4

RC(S1)


11

11

RM(S1)


327

327

RV(S1)


0.42

0.42

RW(S1)


4.2

4.2

RZ(S1)


279

279

 

值得注意的是,最大部分的风险组成为:

——所有分区内的RM,

——与内部系统S1相关的RZ。

 

如经济损失要达到显著降低,这就要求对内部系统S1进行防护。

 

H.2.7.2 成本收益分析

 

计算经济损失值CL的总公式为:

采用防护措施,则风险组成根据所选择方案而改变。

 

未受保护建筑物的损失CL的值及依据方案a), b), c)得出的受保护建筑物的剩余损失CRL的值见表H.2.18。其中,方案c)与b)均有Ⅰ型SPD安装在系统P1和S1上。

 

表H.2.18 损失CL和CRL的数量($)

 


CL(无保护)

CRL(方案a)

CRL(方案b)

CRL(方案c)

Z3

3232

1650

1021

245

Z4

3675

3622

3675

265

Z5

18445

18426

18445

897

总计

25352

23698

23141

1408

 

防护措施成本Cmeasure见表H.2.19。

 

表H.2.19 防护措施成本Cmeasure($)

 

防护措施

Cmeasure

Ⅳ型LPS

50000

SPD系统

5000

自动灭火系统

30000

 

防护措施的年度成本由下式可得:

其值参见表H.2.20。

 

表H.2.20 防护措施的年度成本CP(k$)

 

防护措施

CP

方案a)

8000

方案b)

4800

方案c)

6400

 

年度节约资金S由下式可得:

其值参见表H.2.21。

 

表H.2.21 随采纳的防护措施节约资金S的情况($)

 

防护措施

S

方案a)

-6436

方案b)

-2589

方案c)

17544

 

 

H.2.8 结论

 

上述研究方案均使得风险R1降至可承受险之下。其中,方案b)(在区Z3(档案室)安装自动灭火系统)在避免生命损伤方面是最有效的,但并不能降低雷击建筑物导致的经济损失。

资金的节省仅通过内部系统安装SPD系统能够达到。

 

 

H.3. 医院

 

H.3.1 总则

 

考虑的建筑物为H.0.3.3中的大楼。包括标准医院设施、手术区和重症看护区。

人的生命损失(L1)和经济价值损失(L4)可能会涉及到此类建筑物。因此,其对应的风险R1和R4应加以评估。

 

H.3.2 大楼特征

 

H.3.2.1 基础数据

 

大楼位于雷击密度为Ng=4(雷击/km2/年)的地区。

大楼为孤立的:附近无其它建筑。

大楼的尺度(单位:米):

内部系统:

——内部系统P1:通过大楼入口处的高/低压变压器与高压电力线路相连;

——内部系统S1:与TLC线相连;

——内部系统S2:局域网与入户线路无连接;

——水管道(无金属材质);

——煤气管道(金属材质)。

 

建筑物特征参见表H.3.1。

 

 

 

 

表H.3.1 建筑物特征

 

参 数

描述

符 号

尺度(m)

-

( Lb·Wb·Hb)

50·150·10

位置因子

孤立的

Cdb

1

LPS

PB

1

看护人员

总计


500

 

H.3.2.2 区的定义

 

下列区规定为(见H.0.3.2):

——Z1(大楼的外面)

——Z2(病房区)

——Z3(手术区)

——Z4(重症看护区)

 

区的特征见表H.3.2(区Z1),表H.3.3(区Z2),表H.3.4(区Z3),表H.3.5(区Z4)。

 

表H.3.2  Z1区(大楼的外面)的特征

 

参 数

描 述

符号

土壤类型

混凝土

ra

0.01

火灾风险

r

-

特殊危害

h

-

火灾防护

rf

-

电击防护

PA

1

LPS屏蔽

KS1

-

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

-

-

R1型电击损失

Lt

0.0000001

R1型物质损失

Lf

-

R1型故障损失

Lo

-

人员在场


5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表H.3.3  Z2区(病房区)的特征

 

参 数

描 述

符号

土壤类型

油布地毯

ra

0.00001

火灾风险

普通

rf

0.01

特殊危害

中度恐慌

h

5

火灾防护

r

1

电击防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1+S1

-

R1型电击损失

Lt

0.009

R1型物质损失

Lf

0.009

R1型故障损失

Lo

-

R4型电击损失

Lt

0.01

R4型物质损失

Lf

0.1

R4型故障损失

Lo

0.001

人员在场


450

 

 

表H.3.4  Z3区(手术区)的特征

 

参 数

描 述

符号

土壤类型

油布地毯

ra

0.00001

火灾风险

rf

0.001

特殊危害

难以评估

h

5

火灾防护

r

1

电击防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1+S1

-

R1型电击损失

Lt

0.0008

R1型物质损失

Lf

0.008

R1型故障损失

Lo

-

R4型电击损失

Lt

0.01

R4型物质损失

Lf

0.1

R4型故障损失

Lo

0.001

人员在场


40

 

 

 

 

 

表H.3.5  Z4区(重症看护区)的特征

 

参  数

描 述

符号

土壤类型

油布地毯

ra

0.00001

火灾风险

rf

0.001

特殊危害

难以评估

h

5

火灾防护

r

1

电击防护

-

-

LPS屏蔽

KS1

1

空间屏蔽

KS2

1

内部系统

P1+S1+S2

-

R1型电击损失

Lt

0.0001

R1型物质损失

Lf

0.01

R1型故障损失

Lo

0.001

R4型电击损失

Lt

0.01

R4型物质损失

Lf

0.1

R4型故障损失

Lo

0.001

人员在场


5

 

H.3.3 内部系统和入户线路的特征

 

大楼内有三个系统:

——系统P1:在大楼入口处,通过高/低压变压器与高压电力线路相连的低压电源系统;无防故障的防护措施(LPM);

——系统S1:与电话线相连;无防故障的防护措施(LPM);

——系统S2:与电话线无连接的局域网(金属导体);无防故障的防护措施(LPM)。

 

内部系统和相关入户线路的特征见表H.3.6(系统P1)、表H.3.7(系统S1)和表H.3.8(系统S2)。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表H.3.6 内部系统P1和相关入户线路的特征

 

参  数

描 述

符 号

长度(m)


Lc

500

架空

-


高度(m)

-

-

-

土壤电阻率(Ω·m)

-

ρ

200

变压器

Ct

0.2

线路位置因子

被环绕

Cd

0.5

线路环境因子

城市郊区

Ce

0.5

线路屏蔽

PLD

0.04

LLI

0.04

内部布线警告

KS3

1

抗电压Ui的设备

Ui=2.5kV

KS4

0.6

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

-

a处建筑物位置因子

-

Cda

-

 

 

表H.3.7 内部系统S1和相关入户线路的特征

 

参  数

描 述

符 号

长度(m)


Lc

300

架空



高度(m)

-

-

-

土壤电阻率(Ω·m)

-

ρ

200

变压器

Ct

1

线路位置因子

被环绕

Cd

0.5

线路环境因子

城市郊区

Ce

0.5

线路屏蔽

PLD

0.9

LLI

0.9

内部布线警告

KS3

1

抗电压Ui的设备

Ui=1.5kV

KS4

1

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

20·30·5

a处建筑物位置因子

孤立

Cda

1

 

 

 

 

 

 

 

表H.3.8 内部系统S2和相关入户线路的特征

 

参  数

描 述

符 号

长度(m)

-

Lc

0

架空

-



高度(m)

-

-

-

土壤电阻率(Ω·m)

-

ρ

-

变压器

-

Ct

-

线路位置因子

-

Cd

-

线路环境因子

-

Ce

-

线路屏蔽

-

PLD

-

LLI

-

内部布线警告

KS3

0.2

抗电压Ui的设备

Ui=1.5kV

KS4

1

SPD系统

PSPD

1

线路a端建筑物尺度(m)

( La·Wa·Ha)

-

a处建筑物位置因子

-

Cda

-

 

H.3.4 经济价值

 

经济价值,包括活动损失,见表H.3.9和表H.3.10。

 

表H.3.9 相关区的价值(M$)

 


大楼

(B)

内部

(C)

仪器系统

P1(A)

仪器系统

S1(A)

仪器系统

S2(A)

总计

Z1

-

-

-



-

Z2

70

6

3

0.5


79.5

Z3

2

0.9

5

0.5


8.4

Z4

1

0.1

0.05

0.01

1

2.1

总计

73

7

8

1

1

90

 

表H.3.10 相关的比率值

 

比 率

符号

利息

i

0.05

分期清偿

a

0.1

维护

m

0.01

 

 

H.3.5 风险组成

 

每一区的风险组成部分见表H.3.11(风险R1)和表H.3.12(风险R4)。

 

表H.3.11  风险R1在不同分区内的风险组成

 


Z1

Z2

Z3

Z4

RA

x




RB


x

x

X

RC




X

RM




X

RU(line P1)


X

X

X

RV(line P1)


X

X

X

RW(line P1)




X

RZ(line P1)




X

RU(line S1)


X

X

X

RV(line S1)


X

X

X

RW(line S1)




X

RZ(line S1)




X

 

 

表H.3.12  风险R4在不同分区内的风险组成

 


Z1

Z2

Z3

Z4

RB

-

X

X

X

RC(system P1)

-

X

X

X

RM(system P1)

-

X

X

X

RC(system S1)


X

X

X

RM(system S1)


X

X

X

RC(system S2)




X

RM(system S2)




X

RV(line P1)

-

X

X

X

RW(line P1)

-

X

X

X

RZ(line P1)

-

X

X

X

RV(line S1)

-

X

X

X

RW(line S1)

-

X

X

X

RZ(line S1)

-

X

X

X

 

 

H.3.6 危险事件的年估次数

 

危险事件年估次数的评估参见附录A。

相关数据见表H.3.13。

 

 

 

表H.3.13 危险事件的年估次数

 

符号

值(1/年)

NDb

0.213

NM

4.2

NL(P1)

0.00864

Ni(P1)

0.113

NL(S1)

0.00187

Ni(S1)

0.141

NL(S2)

0.0005

Ni(S2)

0.0565

 

H.3.7 生命损失风险的评估:R1

 

风险组成评估所需参数见表H.3.2~H.3.13。

未受保护建筑物的风险组成数值见表H.3.14。

 

表H.3.14 风险R1:未保护建筑物在不同分区内风险组成的数值(数值·10-5)

 


Z1

Z2

Z3

Z4

建筑物

RA

≈0




≈0

RB


4.02

0.36

0.45

4.83

RC




8.93

8.93

RM




388

388

RU(line P1)


≈0

≈0

≈0

≈0

RV(line P1)


0.0038

≈0

≈0

0.0038

RW(line P1)




0.0085

0.0085

RZ(line P1)




0.557

0.557

RU(line S1)


≈0

≈0

≈0

≈0

RV(line S1)


0.69

0.061

0.076

0.827

RW(line S1)




1.53

1.53

RZ(line S1)




37.7

37.7

总计

≈0

4.71

0.42

437

442.13

 

在区Z1(大楼的外部)和区Z3(手术区),风险R1比可承受险Ra=10-5的值略低;因此无需雷电防护。

 

在区Z2(大楼的内部)风险R1=4.71·10-5比可承受险Ra=10-5的值略高;主要由下列因素导致:

——组成部分RB(直击雷击中建筑物)占85%;

——组成部分RV(line S1)(直击雷击中线路S1)占15%。

 

为降低组成部分RB的风险,可根据IEC 62305-3,使用 Ⅳ型LPS保护整个大楼,或在区Z2使用防护措施来降低火灾的影响(例如灭火器、消防栓、自动火灾探测系统等)。

为降低组成部分RV(line S1)的风险,可根据IEC 62305-4,在内部系统S1使用SPD系统。

 

在区Z4(重症看护区)风险R1=437·10-5比可承受险Ra=10-5的值高;主要由下列因素导致:

——组成部分RM(雷击建筑物邻近区域)占89%;

——组成部分RZ(line S1)(雷击线路S1邻近区域)占9%;

——组成部分RC(直击雷击中建筑物)占2%。

 

为降低组成部分RM的风险,可根据IEC 62305-4,在内部系统P1, S1和S2使用SPD系统(或对电缆进行适当屏蔽)。如果需要,可在区Z4使用符合IEC 62305-4要求的足够的格栅形空间屏蔽。

为降低组成部分R Z(line S1)的风险,可在内部系统S1使用符合IEC 62305-4要求的SPD系统。

为降低组成部分R C的风险,可在内部系统P1, S1使用符合IEC 62305-4要求的SPD系统。

 

防护措施采用方案如下:

a)

——使用Ⅰ型LPS来保护大楼;

——在内部系统P1, S1安装LPLⅠSPD;

——对系统S2进行屏蔽(R<1Ω/km);

——在区Z4使用自动火灾探测系统和进行连续屏蔽();

LPS充当格栅形屏蔽()。

 

b)

——使用Ⅱ型LPS来保护大楼;

——在内部系统P1, S1安装LPLⅠSPD;

——对系统S2进行屏蔽(R<1Ω/km);

——对于系统S1,在从Z3到Z4转换点处,使用光耦合或光纤线缆;

LPS充当格栅形屏蔽()。

 

c)

同b),但使用Ⅰ型LPS。

 

在内部系统S2,不提倡使用SPD系统。因为在区Z4存在大量敏感仪器。

依据选择方案,每区对应的风险数值见表H.3.15。

 

表H.3.15 风险R1:依据选择方案所得的风险数值(数值·10-5)

 


Z1

Z2

Z3

Z4

总计

方案a)

≈0

0.089

0.0079

0.872

0.969

方案b)

≈0

0.21

0.0186

0.458

0.687

方案c)

≈0

0.089

0.008

0.458

0.542

 

H.3.8 经济价值损失风险的评估:R4

 

表H.3.16 损失CL和CRL的数量(k$)

 


CL(无保护)

CRL(受保护)

方案a)

CRL(受保护)

方案b)

CRL(受保护)

方案c)

Z2

22070

605

809

605

Z3

21882

705

706

705

Z4

165

90

91

91

总计

44116

1400

1606

1401

 

防护措施成本Cmeasure见表H.3.17;每年节约的资金见表H.3.18。

 

表H.3.17 防护措施成本Cmeasure(k$)

 

防护措施

Cmeasure

Ⅰ型LPS

200000