海外工程防雷設計的風險評估

李蔚光，李金海

海外工程防雷設計的風險評估

李蔚光，李金海

防雷設計是工程設計的一個重要部分，以往我們對海外工程的防雷設計不夠重視，常認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構已基本形成防雷的“法拉第籠”，廠房的基礎鋼筋也構成良好的接地裝置，抗雷擊性較好。我國的防雷設計標準是基于IEC國際標準而制定的，所以在一些海外工程的防雷設計中，我們仍按照中國的防雷規范進行設計，但在海外工程的圖紙審批過程中，外方業主或咨詢公司經常對我們的防雷計算和防雷措施提出質疑，或提出一些當地的習慣做法，導致設計成品的審核頻頻不能通過。這樣一方面會影響設計和工程進度，另一方面有些當地的習慣做法既不規范也存在缺陷，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，了解國際防雷標準與我國國內規范的區別，并在海外工程中執行國際防雷標準，對海外工程項目的設計審批和工程驗收具有重要意義。

1　防雷設計標準

全球電氣領域有三大標準體系，即IEC國際標準體系、EN歐盟標準體系和北美標準體系。IEC國際標準體系基本從EN歐盟標準體系協調發展而來，與EN標準差異不大，很多是等同采用。北美標準和前兩個標準存在較大差異，主要應用在美國、加拿大和墨西哥三國組成的北美自由貿易區。防雷標準和多數電氣標準一樣，美標的防雷標準NFPA 780-2011與IEC標準和EN標準差異較大。本文主要討論國際上應用最廣泛的IEC國際防雷標準。

2008年我國頒布了GB/T 21714-2008《雷電防護》系列標準，該標準等效采用IEC 62305-2006，此標準的頒布對國內執行國際標準和學習掌握國際工程設計的先進理念起到了很好的作用。2010年我國又更新升版了GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》，此規范的理念完全基于IEC國際標準，對國內的防雷設計起到了很好的完善和提升作用。但考慮到國內的實際情況，此規范在風險評估和防雷措施的具體細化等方面進行了簡化處理，比較適合國內的情況。國內工程中我們均執行GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》，國標根據建筑物的重要性、使用性質、發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，不進行風險評估；第二、三類基于簡化的風險分析確定防雷分類。這對國內的情況是合適可行的，但在海外工程中直接按此標準執行則存在很多障礙。首先國內的雷暴日參數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，雷電風險較大，國標中的簡化風險分析很難說服海外業主和咨詢公司。

2010年12月國際電工委員會頒布了新版IEC 62305-2010系列標準，對比IEC 62305-2006版有較大的修訂，主要修訂內容是：（1）取消了與建筑物連接的服務設施的風險評估；（2）納入了建筑物內部雷擊引起的人身傷害；（3）文化遺產損失的風險允許值RT從10-3降到10-4；（4）擴充了對建筑物周圍環境的損害影響；（5）變更和細化了雷電風險評估的算法；（6）提供了各類情況的損失數據表。IEC 62305-2010系列標準是現行應用最廣泛的國際防雷標準，全球大多數國家均認可此標準。因此大多數海外工程的防雷設計均可以按此標準執行。美國防雷標準NFPA 780-2011與IEC標準雖然有些差異，但基本理念和基本方法還是一致的，工程應用時可在基于IEC標準的計算軟件基礎上按照美標的要求調整參數和計算。

IEC 62305-2010系列標準分為四個部分。第一部分總則：介紹原則、定義和原理；第二部分風險管理：規定如何進行風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；第四部分建筑物內部電氣和電子系統：規定了針對建筑物內部電氣和電子系統的防雷措施。此系列標準與2006版相比，修訂內容較多，很多參數都被重新定義，計算也作了修改，并且參數和計算更加具體詳細，可操作性更強。

2　防雷設計的風險評估

雷電災害風險是雷電對建筑物和服務設施造成的可能損失。雷電具有很強的隨機性和瞬時性，因此對雷電災害的評估比較困難，尤其對特定區域或特定對象的雷電災害風險評估更加困難。國際上普遍采用風險容忍原則，IEC 62305標準就是以此原則為基礎，通過風險概率計算，具體量化雷電災害的風險值。當今國內外的防雷設計都是以雷電災害風險評估為基礎，首先確定雷電災害的風險等級，再根據風險等級采取不同的防雷措施。IEC 62305.2標準為雷擊風險評估提供了充分詳細的技術方法和依據，雷電風險評估是防雷設計的基礎環節，是做好防雷設計的前提。根據IEC 62305.2標準的雷電風險評估方法，可以在確定雷電災害次數上限值的基礎上，從安全和經濟合理性出發，確定防護對象是否需要提供防護措施以及如何選擇適當的防護措施。因此，在防雷設計之前進行雷電風險評估，出具雷電風險評估報告，是必不可少的重要環節。防雷設計的風險評估報告格式可采用IEC 62305.2標準附錄中的案例分析格式，在與海外業主或咨詢公司的審核溝通中，雙方可以更好地以國際標準為基礎進行討論，盡快完成設計的審批。水泥廠的窯尾車間是廠區內的最高建筑物，也是防雷設計的重點對象。以下是按照IEC 62305.2標準完成的印尼某水泥工程窯尾車間的雷電風險評估報告實例。報告已通過外方業主和咨詢公司審批，有些參數是與外方業主和咨詢公司反復溝通協商確定的，供讀者參考。

（1）相關數據和特征（表1、表2、表3）

（2）建筑物防火分區（表4、表5）

（3）計算結果（表6、表7、表8）

表1　環境和結構特征

表2　動力線

表3　通訊線

表4　Z1區有效因數（建筑物外入口處）

表5　Z2區有效因數（建筑物內）

表6　建筑物及線路的截收面積

表7　預計年災害次數

表8　計算風險值及結論

3　結語

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

（2）評估報告的文件格式采用國際標準中推薦的格式或標準中的案例分析格式。雷電風險評估工作的技術性較強，不同的雷擊災害類型及不同建筑物類型涉及的公式和參數較多，盡管2010版的國際防雷標準已對很多參數進行了具體的細化和規范，但在一些參數的理解認識和客觀性取值上仍會存在差異，致使風險評估的結論有所不同，如果評估報告的文件格式不規范，審批過程費時費力，難以達成一致。工程應用中按照標準推薦格式采用電子表格將評估過程與評估結論編于一體，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論的影響程度。對結論影響不大的參數取值，實際應用中不必花過多時間協商討論，應將主要精力集中在對評估結論影響較大且存在分歧的參數取值上，這樣可以大大加快工程項目的設計審批和工程驗收的進度。

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

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

［3］張科杰.雷擊風險評估國際標準與國家標準差異對比分析［C］.創新驅動發展，提高氣象災害防御能力-S11第十一屆防雷減災論壇，2013.

Risk Assessment of Overseas Projects'Anti-thunder Design

TU895

A

1001-6171（2016）04-0028-04

通訊地址：天津水泥工業設計研究院有限公司，天津300400；2016-05-09；編輯：呂光