IEC62305讲解

南京信息工程大学雷电科学与技术系IEC62305雷电灾害风险评估的标准介绍１．概述适用范围：雷击大地对建筑物（包括其服务设施）造成损害的风险的评估。标准主要包括：建筑物与服务设施的分类、雷电损害与雷灾损失、雷灾风险、防护措施的选择过程以及建筑物与服务设施防护的基本标准等评估参数南京信息工程大学雷电科学与技术系IEC62305-2引用文件：IEC60079-10：2002，Electricalapparatusforexplosivegasatmosphere–Part10:ClassificationofhazardousareasIEC61241-10：2004，Electricalapparatusforuseinthepresenceofcombustibledust–Part10:ClassificationofareaswherecombustibledustsareormaybepresentIEC62305-1,Protectionagainstlightning–Part1:GeneralprinciplesIEC62305-3,Protectionagainstlightning–Part3:PhysicaldamagesandlifehazardinstructuresIEC62305-4,Protectionagainstlightning-Part4:ElectricalandelectronicsystemswithinstructuresIEC62305-5,Protectionagainstlightning–Part5:ServicesITU-TRecommendationK.46:2000,Protectionoftelecommunicationlinesusingmetallicsymmetricconductorsagainstlightninginducedsurges.ITU-TRecommendationK.47:2000,Protectionoftelecommunicationlinesusingmetallicconductorsagainstdirectlightningdischarges.南京信息工程大学雷电科学与技术系２．雷电灾害风险评估2.1评估关系式评估一般关系式如下：R=(1-e-NPt)L取一年时间（t=1），且F=NP＜＜1时（雷击为小概率事件，此条件通常能满足），则R≈NPL如果采用了LPS,R将依E而减小南京信息工程大学雷电科学与技术系N=NgACdP=L=C/Ct其中，C为预期损失价值，Ct为建筑物总价值，Kj为j防护措施的缩减因子。南京信息工程大学雷电科学与技术系R=。南京信息工程大学雷电科学与技术系6.2雷电损害的风险分量各种损害源和损害类型产生不同损害风险，其关系见表2（涉及建筑物）、表3（涉及服务设施。服务设施上与建筑物中相同的风险分量加“′”，以示区别）。南京信息工程大学雷电科学与技术系损害类型雷击引起的基本损害类型划分为以下三种：D1:生物伤害；D2:物理损害；D3:电气和电子系统失效。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。南京信息工程大学雷电科学与技术系损失类型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间接损失（损失后果）。L1:人员生命损失；L2:公众服务损失；L3:文化遗产损失；L4:经济损失(建筑物及其内存物、服务设施以及活动中断的损失)。南京信息工程大学雷电科学与技术系风险和风险分量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。为了计算风险值R，应当定义并计算有关的风险分量(风险分量取决于损害源和损害类型)。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。南京信息工程大学雷电科学与技术系雷灾来源雷电根据损害类型划分的风险结果RS1雷击建筑物S2雷击建筑物附近S3雷击入户服务设施S4雷击服务设施附近D1人身伤害RA=NDPAraLtRU=NLpipgLtRS=RA+RUD2物理损害RB=NDpdpfrhLfRV=NLpipfrhLfRF=RB+RVD3电气和电子系统的失效RC=ND(1-(1-ps)(1-pe))LoRM=NMPMLoRW=NLpiLoRZ=NIpiLoRO=RC+RM+RW+RZ根据损害源划分的风险结果RRD=RA+RB+RCRI=RM+RU+RV+RW+RZR=RD+RI损害类型表2各种损害类型和损害源对应的建筑物风险分量南京信息工程大学雷电科学与技术系损害源损害类型S3雷击服务设施S4雷击服务设施附近S1雷击与服务设施相连的建筑物与损害类型相对应的风险D2物理损害RV'=NLP‘ViL'VR'B=NDP'BiL'BRF=R`V+R`BD3电气、电子系统的失效R'W=NLP'WiL'WR'Z=(NI–NL)P'ZL'ZR'C=NDP'CiL'CRO=R`Z+R`W+R`C与损害源相对应的风险RD=R`V+R`WRI=R`Z+R`B+R`C表3各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量南京信息工程大学雷电科学与技术系6.3雷电损害风险分量的评估6.3.1建筑物的雷电损害风险评估南京信息工程大学雷电科学与技术系雷电灾害风险评估模型雷电灾害频数模块雷电灾害概率模块雷电灾害允许风险模块雷电防护成本模块雷电灾害风险模块防护级别与效率模块雷电灾害损失模块缩减增加因子模块位置因子频数雷击截收面积面积经济损失人身损失维护成本内部防护成本位置因子经济损失风险人身雷灾风险环境因子建筑物特性设备因子防护效率防护级别雷电环境频数服务中断损失文化遗产损失文物损失风险服务中断风险折旧率成本外部防护成本利率成本公众服务RT文化遗产RT物理损害概率设备特性可能防护措施特性特殊伤害因子设备因子雷电灾害概率模块雷电灾害概率模块生物伤害概率生命损失RT物理损害概率电气电子失效概率雷电灾害概率模块图6.2雷电灾害风险评估模型的结构示意图南京信息工程大学雷电科学与技术系建筑物风险分量的影响因子建筑物或内部系统的特性,保护措施RARBRCRMRURVRWRZ截收面积XXXXXXXX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XLPSX1)XX2)X2)X3)X3)配合的SPD保护XXXX空间屏蔽XX外部线路的屏蔽XXXX内部线路的屏蔽XX合理布线XX等电位连接网络X火灾预警XX火灾敏感度XX特殊伤害XX冲击耐受电压XXXXXX南京信息工程大学雷电科学与技术系1年均雷击次数N的确定直接雷击次数与建筑物截收面积及建筑物所在地的平均雷击密度Ng有关，即N=NgA（6）式中，Ng=0.1Td，为雷击密度（次/每年每平方千米），Td为雷暴日，由气象资料提供。A为截收面积，按四种雷击源有4种不同的面积，见图1。南京信息工程大学雷电科学与技术系雷击大地密度与雷暴日数的关系c1dgTN南京信息工程大学雷电科学与技术系中国不同地区雷击密度对比表地区平均总闪密度（次/(km2.a)）平均地闪密度（次/(km2.a)）平均雷暴日(d/a)按国标计算的地闪密度（次/(km2.a)）相对误差北京市8.92.1836.32.5617.3天津市9.72.3229.31.94-16.5河北省7.91.8934.32.3825.8山西省5.01.1436.52.58126.1内蒙古3.60.9530.62.05116.4辽宁省6.41.6527.41.787.9吉林省4.51.1832.72.2388.7黑龙江4.11.1831.82.1582.9上海市7.41.4728.41.8626.9江苏省8.51.7633.52.3130.8浙江省8.21.5644.63.34115.1安徽省8.11.6438.92.8070.6福建省8.51.5258.04.71210.6江西省9.71.7661.25.05186.0山东省8.11.8528.01.83-1.1河南省6.61.3725.61.6318.7湖北省7.01.3939.72.88107.3湖南省8.11.5052.04.08171.5广东省16.62.8076.96.79142.8广西12.62.1281.07.27242.2海南省11.51.81104.310.09456.1重庆市8.51.6535.42.4850.4四川省4.70.9349.63.84312.4贵州省10.21.8656.94.59147.4云南省6.01.0366.95.67450.3西藏1.70.3464.45.391500.8陕西省3.50.7625.91.65116.9甘肃省2.60.6119.51.1487.9青海省2.10.4741.83.07557.7宁夏3.00.6824.41.53123.2新疆1.30.3317.50.99203.7南京信息工程大学雷电科学与技术系(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数NDND=NgAdCd×10-6(次/年•千米2)（7）式中，Ad为孤立建筑物的截收面积，它是由一条斜率为1/3的直线上端与建筑物上沿接触，绕建筑物一周在地面划出的面积。对于孤立六面体的建筑物：长×宽×高=L×W×H，则Ad=LW+6H(L+W)+9πH2(m2)（8）南京信息工程大学雷电科学与技术系3HWLH1:3孤立建筑物的截收面积Ad南京信息工程大学雷电科学与技术系形状复杂的建筑物南京信息工程大学雷电科学与技术系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’=9p(Hp)2这里Hp是兀凸屋顶的高度。南京信息工程大学雷电科学与技术系作图法建筑物(最大尺寸)建筑物(最小尺寸)兀凸屋顶Hp建筑物尺寸(m)(L,W,H)(见图.A.2)70×30×4070×30×2540(m2)Ad=47700Admax=71316Admin=34770(见图.A.3)Ad’=45240(见图.A.3)南京信息工程大学雷电科学与技术系相对位置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(3H范围内)1小山顶或山丘上的孤立对象2Cd为建筑物所在地的环境因子南京信息工程大学雷电科学与技术系AdHWL3H250mAm2DiAiAl3HaHaAaWaLaend“a”oflineend“b”oflineLC建筑物(位于服务设施“b”端)的危险事件次数NDND=NgAd/bCd/b10-6(A.4)邻近建筑物(位于服务设施的“a”端)的危险事件次数NDaNDa=NgAd/aCd/aCt10-6(A.5)Ct为考虑高压/低压变压器影响的缩减因子变压器Ct服务设施具有双绕组变压器0,2仅有服务设施1南京信息工程大学雷电科学与技术系(2)雷击建筑物附近地面年均雷击次数NMNM=Ng(Am–Ad/bCd/b)10-6(A.6)Am是雷击建筑物附近的截收面积(m2)；Am延伸到距离建筑物周边250m远的地方如果NM0,则假定NM=0。南京信息工程大学雷电科学与技术系(3)雷击入户线路的年均雷击次数NL对一段线路NL=NgAlCdCt×10-6(A.7)式中，Al为线路截收面积。架空埋地Al(Lc–3(Ha+Hb))6Hc√r(Lc–3(Ha+Hb))Ai1000Lc25√rLcAl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，最大值为1