李蔚光，李金海

海外工程防雷設(shè)計的風(fēng)險評估

李蔚光，李金海

防雷設(shè)計是工程設(shè)計的一個重要部分，以往我們對海外工程的防雷設(shè)計不夠重視，常認(rèn)為水泥廠的建筑物自身具有良好的防雷條件，一般廠房的混凝土框架和鋼結(jié)構(gòu)已基本形成防雷的“法拉第籠”，廠房的基礎(chǔ)鋼筋也構(gòu)成良好的接地裝置，抗雷擊性較好。我國的防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是基于IEC國際標(biāo)準(zhǔn)而制定的，所以在一些海外工程的防雷設(shè)計中，我們?nèi)园凑罩袊姆览滓?guī)范進(jìn)行設(shè)計，但在海外工程的圖紙審批過程中，外方業(yè)主或咨詢公司經(jīng)常對我們的防雷計算和防雷措施提出質(zhì)疑，或提出一些當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣做法，導(dǎo)致設(shè)計成品的審核頻頻不能通過。這樣一方面會影響設(shè)計和工程進(jìn)度，另一方面有些當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣做法既不規(guī)范也存在缺陷，其施工方法還會增加大量工程材料，使工程量難以控制。因此，了解國際防雷標(biāo)準(zhǔn)與我國國內(nèi)規(guī)范的區(qū)別，并在海外工程中執(zhí)行國際防雷標(biāo)準(zhǔn)，對海外工程項目的設(shè)計審批和工程驗收具有重要意義。

1　防雷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

全球電氣領(lǐng)域有三大標(biāo)準(zhǔn)體系，即IEC國際標(biāo)準(zhǔn)體系、EN歐盟標(biāo)準(zhǔn)體系和北美標(biāo)準(zhǔn)體系。IEC國際標(biāo)準(zhǔn)體系基本從EN歐盟標(biāo)準(zhǔn)體系協(xié)調(diào)發(fā)展而來，與EN標(biāo)準(zhǔn)差異不大，很多是等同采用。北美標(biāo)準(zhǔn)和前兩個標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，主要應(yīng)用在美國、加拿大和墨西哥三國組成的北美自由貿(mào)易區(qū)。防雷標(biāo)準(zhǔn)和多數(shù)電氣標(biāo)準(zhǔn)一樣，美標(biāo)的防雷標(biāo)準(zhǔn)NFPA 780-2011與IEC標(biāo)準(zhǔn)和EN標(biāo)準(zhǔn)差異較大。本文主要討論國際上應(yīng)用最廣泛的IEC國際防雷標(biāo)準(zhǔn)。

2008年我國頒布了GB/T 21714-2008《雷電防護(hù)》系列標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)等效采用IEC 62305-2006，此標(biāo)準(zhǔn)的頒布對國內(nèi)執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)習(xí)掌握國際工程設(shè)計的先進(jìn)理念起到了很好的作用。2010年我國又更新升版了GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，此規(guī)范的理念完全基于IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，對國內(nèi)的防雷設(shè)計起到了很好的完善和提升作用。但考慮到國內(nèi)的實際情況，此規(guī)范在風(fēng)險評估和防雷措施的具體細(xì)化等方面進(jìn)行了簡化處理，比較適合國內(nèi)的情況。國內(nèi)工程中我們均執(zhí)行GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，國標(biāo)根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果將建筑物的防雷分為三類：第一類和第二、三類的一部分是直接確定，不進(jìn)行風(fēng)險評估；第二、三類基于簡化的風(fēng)險分析確定防雷分類。這對國內(nèi)的情況是合適可行的，但在海外工程中直接按此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行則存在很多障礙。首先國內(nèi)的雷暴日參數(shù)無法覆蓋海外工程的所在地，特別是東南亞有些國家的雷暴日很多，雷電風(fēng)險較大，國標(biāo)中的簡化風(fēng)險分析很難說服海外業(yè)主和咨詢公司。

2010年12月國際電工委員會頒布了新版IEC 62305-2010系列標(biāo)準(zhǔn)，對比IEC 62305-2006版有較大的修訂，主要修訂內(nèi)容是：（1）取消了與建筑物連接的服務(wù)設(shè)施的風(fēng)險評估；（2）納入了建筑物內(nèi)部雷擊引起的人身傷害；（3）文化遺產(chǎn)損失的風(fēng)險允許值RT從10-3降到10-4；（4）擴(kuò)充了對建筑物周圍環(huán)境的損害影響；（5）變更和細(xì)化了雷電風(fēng)險評估的算法；（6）提供了各類情況的損失數(shù)據(jù)表。IEC 62305-2010系列標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)行應(yīng)用最廣泛的國際防雷標(biāo)準(zhǔn)，全球大多數(shù)國家均認(rèn)可此標(biāo)準(zhǔn)。因此大多數(shù)海外工程的防雷設(shè)計均可以按此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。美國防雷標(biāo)準(zhǔn)NFPA 780-2011與IEC標(biāo)準(zhǔn)雖然有些差異，但基本理念和基本方法還是一致的，工程應(yīng)用時可在基于IEC標(biāo)準(zhǔn)的計算軟件基礎(chǔ)上按照美標(biāo)的要求調(diào)整參數(shù)和計算。

IEC 62305-2010系列標(biāo)準(zhǔn)分為四個部分。第一部分總則：介紹原則、定義和原理；第二部分風(fēng)險管理：規(guī)定如何進(jìn)行風(fēng)險評估以確定是否采取防雷措施以及采取何種防雷措施；第三部分建筑物的物理損壞和生命危險：規(guī)定了針對建筑物的物理損壞和生命危險的防雷措施；第四部分建筑物內(nèi)部電氣和電子系統(tǒng)：規(guī)定了針對建筑物內(nèi)部電氣和電子系統(tǒng)的防雷措施。此系列標(biāo)準(zhǔn)與2006版相比，修訂內(nèi)容較多，很多參數(shù)都被重新定義，計算也作了修改，并且參數(shù)和計算更加具體詳細(xì)，可操作性更強(qiáng)。

2　防雷設(shè)計的風(fēng)險評估

雷電災(zāi)害風(fēng)險是雷電對建筑物和服務(wù)設(shè)施造成的可能損失。雷電具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和瞬時性，因此對雷電災(zāi)害的評估比較困難，尤其對特定區(qū)域或特定對象的雷電災(zāi)害風(fēng)險評估更加困難。國際上普遍采用風(fēng)險容忍原則，IEC 62305標(biāo)準(zhǔn)就是以此原則為基礎(chǔ)，通過風(fēng)險概率計算，具體量化雷電災(zāi)害的風(fēng)險值。當(dāng)今國內(nèi)外的防雷設(shè)計都是以雷電災(zāi)害風(fēng)險評估為基礎(chǔ)，首先確定雷電災(zāi)害的風(fēng)險等級，再根據(jù)風(fēng)險等級采取不同的防雷措施。IEC 62305.2標(biāo)準(zhǔn)為雷擊風(fēng)險評估提供了充分詳細(xì)的技術(shù)方法和依據(jù)，雷電風(fēng)險評估是防雷設(shè)計的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是做好防雷設(shè)計的前提。根據(jù)IEC 62305.2標(biāo)準(zhǔn)的雷電風(fēng)險評估方法，可以在確定雷電災(zāi)害次數(shù)上限值的基礎(chǔ)上，從安全和經(jīng)濟(jì)合理性出發(fā)，確定防護(hù)對象是否需要提供防護(hù)措施以及如何選擇適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。因此，在防雷設(shè)計之前進(jìn)行雷電風(fēng)險評估，出具雷電風(fēng)險評估報告，是必不可少的重要環(huán)節(jié)。防雷設(shè)計的風(fēng)險評估報告格式可采用IEC 62305.2標(biāo)準(zhǔn)附錄中的案例分析格式，在與海外業(yè)主或咨詢公司的審核溝通中，雙方可以更好地以國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行討論，盡快完成設(shè)計的審批。水泥廠的窯尾車間是廠區(qū)內(nèi)的最高建筑物，也是防雷設(shè)計的重點對象。以下是按照IEC 62305.2標(biāo)準(zhǔn)完成的印尼某水泥工程窯尾車間的雷電風(fēng)險評估報告實例。報告已通過外方業(yè)主和咨詢公司審批，有些參數(shù)是與外方業(yè)主和咨詢公司反復(fù)溝通協(xié)商確定的，供讀者參考。

（1）相關(guān)數(shù)據(jù)和特征（表1、表2、表3）

（2）建筑物防火分區(qū)（表4、表5）

（3）計算結(jié)果（表6、表7、表8）

表1　環(huán)境和結(jié)構(gòu)特征

表2　動力線

表3　通訊線

表4　Z1區(qū)有效因數(shù)（建筑物外入口處）

表5　Z2區(qū)有效因數(shù)（建筑物內(nèi)）

表6　建筑物及線路的截收面積

表7　預(yù)計年災(zāi)害次數(shù)

表8　計算風(fēng)險值及結(jié)論

3　結(jié)語

（1）與國內(nèi)工程一樣，在海外工程中執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)的時效性。由于中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21714-2008《雷電防護(hù)》等效采用IEC 62305-2006，之后國內(nèi)沒有升版更新這個標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)很多單位在等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)時仍采用2006版的IEC 62305所支撐的軟件和計算評估方法，在執(zhí)行海外工程時會遇到障礙。所以外向型工程公司應(yīng)及時修改軟件，按照IEC 62305-2010調(diào)整參數(shù)和計算方法，否則在工程設(shè)計文件審批時，會因執(zhí)行過時標(biāo)準(zhǔn)影響設(shè)計進(jìn)度，或技術(shù)措施不當(dāng)造成工程量和材料量無法精準(zhǔn)控制。

（2）評估報告的文件格式采用國際標(biāo)準(zhǔn)中推薦的格式或標(biāo)準(zhǔn)中的案例分析格式。雷電風(fēng)險評估工作的技術(shù)性較強(qiáng)，不同的雷擊災(zāi)害類型及不同建筑物類型涉及的公式和參數(shù)較多，盡管2010版的國際防雷標(biāo)準(zhǔn)已對很多參數(shù)進(jìn)行了具體的細(xì)化和規(guī)范，但在一些參數(shù)的理解認(rèn)識和客觀性取值上仍會存在差異，致使風(fēng)險評估的結(jié)論有所不同，如果評估報告的文件格式不規(guī)范，審批過程費時費力，難以達(dá)成一致。工程應(yīng)用中按照標(biāo)準(zhǔn)推薦格式采用電子表格將評估過程與評估結(jié)論編于一體，便于在與外方溝通中迅速找到雙方的分歧點，并立刻得知分歧點對評估結(jié)論的影響程度。對結(jié)論影響不大的參數(shù)取值，實際應(yīng)用中不必花過多時間協(xié)商討論，應(yīng)將主要精力集中在對評估結(jié)論影響較大且存在分歧的參數(shù)取值上，這樣可以大大加快工程項目的設(shè)計審批和工程驗收的進(jìn)度。

［1］IEC 62305-2-2010 Protection against lightning-Part 2：Risk management IEC：2010［S］.

［2］王穎波.基于IEC 62305-2010的雷電災(zāi)害風(fēng)險評估中重要參數(shù)的分析［C］.S13第十屆防雷減災(zāi)論壇-雷電災(zāi)害與風(fēng)險評估，2012.

［3］張科杰.雷擊風(fēng)險評估國際標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)差異對比分析［C］.創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，提高氣象災(zāi)害防御能力-S11第十一屆防雷減災(zāi)論壇，2013.

Risk Assessment of Overseas Projects'Anti-thunder Design

TU895

A

1001-6171（2016）04-0028-04

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，天津300400；2016-05-09；編輯：呂光