海外工程防雷设计的风险评估

李蔚光，李金海

海外工程防雷设计的风险评估

李蔚光，李金海

防雷设计是工程设计的一个重要部分，以往我们对海外工程的防雷设计不够重视，常认为水泥厂的建筑物自身具有良好的防雷条件，一般厂房的混凝土框架和钢结构已基本形成防雷的“法拉第笼”，厂房的基础钢筋也构成良好的接地装置，抗雷击性较好。我国的防雷设计标准是基于IEC国际标准而制定的，所以在一些海外工程的防雷设计中，我们仍按照中国的防雷规范进行设计，但在海外工程的图纸审批过程中，外方业主或咨询公司经常对我们的防雷计算和防雷措施提出质疑，或提出一些当地的习惯做法，导致设计成品的审核频频不能通过。这样一方面会影响设计和工程进度，另一方面有些当地的习惯做法既不规范也存在缺陷，其施工方法还会增加大量工程材料，使工程量难以控制。因此，了解国际防雷标准与我国国内规范的区别，并在海外工程中执行国际防雷标准，对海外工程项目的设计审批和工程验收具有重要意义。

1　防雷设计标准

全球电气领域有三大标准体系，即IEC国际标准体系、EN欧盟标准体系和北美标准体系。IEC国际标准体系基本从EN欧盟标准体系协调发展而来，与EN标准差异不大，很多是等同采用。北美标准和前两个标准存在较大差异，主要应用在美国、加拿大和墨西哥三国组成的北美自由贸易区。防雷标准和多数电气标准一样，美标的防雷标准NFPA 780-2011与IEC标准和EN标准差异较大。本文主要讨论国际上应用最广泛的IEC国际防雷标准。

2008年我国颁布了GB/T 21714-2008《雷电防护》系列标准，该标准等效采用IEC 62305-2006，此标准的颁布对国内执行国际标准和学习掌握国际工程设计的先进理念起到了很好的作用。2010年我国又更新升版了GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》，此规范的理念完全基于IEC国际标准，对国内的防雷设计起到了很好的完善和提升作用。但考虑到国内的实际情况，此规范在风险评估和防雷措施的具体细化等方面进行了简化处理，比较适合国内的情况。国内工程中我们均执行GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》，国标根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果将建筑物的防雷分为三类：第一类和第二、三类的一部分是直接确定，不进行风险评估；第二、三类基于简化的风险分析确定防雷分类。这对国内的情况是合适可行的，但在海外工程中直接按此标准执行则存在很多障碍。首先国内的雷暴日参数无法覆盖海外工程的所在地，特别是东南亚有些国家的雷暴日很多，雷电风险较大，国标中的简化风险分析很难说服海外业主和咨询公司。

2010年12月国际电工委员会颁布了新版IEC 62305-2010系列标准，对比IEC 62305-2006版有较大的修订，主要修订内容是：（1）取消了与建筑物连接的服务设施的风险评估；（2）纳入了建筑物内部雷击引起的人身伤害；（3）文化遗产损失的风险允许值RT从10-3降到10-4；（4）扩充了对建筑物周围环境的损害影响；（5）变更和细化了雷电风险评估的算法；（6）提供了各类情况的损失数据表。IEC 62305-2010系列标准是现行应用最广泛的国际防雷标准，全球大多数国家均认可此标准。因此大多数海外工程的防雷设计均可以按此标准执行。美国防雷标准NFPA 780-2011与IEC标准虽然有些差异，但基本理念和基本方法还是一致的，工程应用时可在基于IEC标准的计算软件基础上按照美标的要求调整参数和计算。

IEC 62305-2010系列标准分为四个部分。第一部分总则：介绍原则、定义和原理；第二部分风险管理：规定如何进行风险评估以确定是否采取防雷措施以及采取何种防雷措施；第三部分建筑物的物理损坏和生命危险：规定了针对建筑物的物理损坏和生命危险的防雷措施；第四部分建筑物内部电气和电子系统：规定了针对建筑物内部电气和电子系统的防雷措施。此系列标准与2006版相比，修订内容较多，很多参数都被重新定义，计算也作了修改，并且参数和计算更加具体详细，可操作性更强。

2　防雷设计的风险评估

雷电灾害风险是雷电对建筑物和服务设施造成的可能损失。雷电具有很强的随机性和瞬时性，因此对雷电灾害的评估比较困难，尤其对特定区域或特定对象的雷电灾害风险评估更加困难。国际上普遍采用风险容忍原则，IEC 62305标准就是以此原则为基础，通过风险概率计算，具体量化雷电灾害的风险值。当今国内外的防雷设计都是以雷电灾害风险评估为基础，首先确定雷电灾害的风险等级，再根据风险等级采取不同的防雷措施。IEC 62305.2标准为雷击风险评估提供了充分详细的技术方法和依据，雷电风险评估是防雷设计的基础环节，是做好防雷设计的前提。根据IEC 62305.2标准的雷电风险评估方法，可以在确定雷电灾害次数上限值的基础上，从安全和经济合理性出发，确定防护对象是否需要提供防护措施以及如何选择适当的防护措施。因此，在防雷设计之前进行雷电风险评估，出具雷电风险评估报告，是必不可少的重要环节。防雷设计的风险评估报告格式可采用IEC 62305.2标准附录中的案例分析格式，在与海外业主或咨询公司的审核沟通中，双方可以更好地以国际标准为基础进行讨论，尽快完成设计的审批。水泥厂的窑尾车间是厂区内的最高建筑物，也是防雷设计的重点对象。以下是按照IEC 62305.2标准完成的印尼某水泥工程窑尾车间的雷电风险评估报告实例。报告已通过外方业主和咨询公司审批，有些参数是与外方业主和咨询公司反复沟通协商确定的，供读者参考。

（1）相关数据和特征（表1、表2、表3）

（2）建筑物防火分区（表4、表5）

（3）计算结果（表6、表7、表8）

表1　环境和结构特征

表2　动力线

表3　通讯线

表4　Z1区有效因数（建筑物外入口处）

表5　Z2区有效因数（建筑物内）

表6　建筑物及线路的截收面积

表7　预计年灾害次数

表8　计算风险值及结论

3　结语

（1）与国内工程一样，在海外工程中执行国际标准时应注意标准的时效性。由于中国标准GB/T 21714-2008《雷电防护》等效采用IEC 62305-2006，之后国内没有升版更新这个标准，国内很多单位在等效采用国际标准时仍采用2006版的IEC 62305所支撑的软件和计算评估方法，在执行海外工程时会遇到障碍。所以外向型工程公司应及时修改软件，按照IEC 62305-2010调整参数和计算方法，否则在工程设计文件审批时，会因执行过时标准影响设计进度，或技术措施不当造成工程量和材料量无法精准控制。

（2）评估报告的文件格式采用国际标准中推荐的格式或标准中的案例分析格式。雷电风险评估工作的技术性较强，不同的雷击灾害类型及不同建筑物类型涉及的公式和参数较多，尽管2010版的国际防雷标准已对很多参数进行了具体的细化和规范，但在一些参数的理解认识和客观性取值上仍会存在差异，致使风险评估的结论有所不同，如果评估报告的文件格式不规范，审批过程费时费力，难以达成一致。工程应用中按照标准推荐格式采用电子表格将评估过程与评估结论编于一体，便于在与外方沟通中迅速找到双方的分歧点，并立刻得知分歧点对评估结论的影响程度。对结论影响不大的参数取值，实际应用中不必花过多时间协商讨论，应将主要精力集中在对评估结论影响较大且存在分歧的参数取值上，这样可以大大加快工程项目的设计审批和工程验收的进度。

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

［2］王颖波.基于IEC 62305-2010的雷电灾害风险评估中重要参数的分析［C］.S13第十届防雷减灾论坛-雷电灾害与风险评估，2012.

［3］张科杰.雷击风险评估国际标准与国家标准差异对比分析［C］.创新驱动发展，提高气象灾害防御能力-S11第十一届防雷减灾论坛，2013.

Risk Assessment of Overseas Projects'Anti-thunder Design

TU895

A

1001-6171（2016）04-0028-04

通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400；2016-05-09；编辑：吕光