IEC讲解学习教程.pptx
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1、IEC62305-2引用文件:IEC60079-10:2002,ElectricalapparatusforexplosivegasatmospherePart10:ClassificationofhazardousareasIEC61241-10:2004,ElectricalapparatusforuseinthepresenceofcombustibledustPart10:ClassificationofareaswherecombustibledustsareormaybepresentIEC62305-1,ProtectionagainstlightningPart1:Genera
2、lprinciplesIEC62305-3,ProtectionagainstlightningPart3:PhysicaldamagesandlifehazardinstructuresIEC62305-4,Protectionagainstlightning-Part4:ElectricalandelectronicsystemswithinstructuresIEC62305-5,ProtectionagainstlightningPart5:ServicesITU-TRecommendationK.46:2000,Protectionoftelecommunicationlinesus
3、ingmetallicsymmetricconductorsagainstlightninginducedsurges.ITU-TRecommendationK.47:2000,Protectionoftelecommunicationlinesusingmetallicconductorsagainstdirectlightningdischarges.第1页/共73页雷电灾害风险评估2.1 2.1 评估关系式评估一般关系式如下:R=(1-e R=(1-e-NPt-NPt )L)L取一年时间(t=1t=1),且F=NPF=NP 1 1 时(雷击为小概率事件,此条件通常能满足),则 R NPL
4、R NPL 如果采用了LPS,R将依E而减小第2页/共73页 N=N N=Ng gACACd d P=P=L=C/C L=C/Ct t 其中,C C为预期损失价值,C Ct t为建筑物总价值,K Kj j为j j防护措施的缩减因子。第3页/共73页R=。第4页/共73页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 2(涉及建筑物)、表3 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)。第5页/共73页损害类型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
5、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。第6页/共73页损失类型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)。第7页/共73页风险和风险分量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;
6、R4:经济损失风险。服务设施中可能需要计算的风险包括:R2:公众服务损失风险;R4: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。第8页/共73页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-
7、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第9页/共73页损害源损害类型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=NLPViLVRB=NDPBiLBRF=RV+RBD3电气、电子系统的失效RW=NLPWiLWRZ=(NINL)PZLZRC=NDPCiLCRO=RZ+RW+RC与损害源相对应的风险RD=RV+RWRI=RZ+R
8、B+RC表3各种损害类型和损害源对应的服务设施风险分量第10页/共73页6.3雷电损害风险分量的评估建筑物的雷电损害风险评估第11页/共73页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
9、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雷电灾害风险评估模型的结构示意图第12页/共73页建筑物风险分量的影响因子第13页/共73页1 1 年均雷击次数N 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NgNg有关,即 N=N N=Ng gA A (6 6)式中,N Ngdgd ,为雷击密度(次/每年每平方千米),T Td d为雷暴日,由气象资料提供。A A为截收面积,按四种雷击源有4 4种不同的面积,见图1 1。第14页/共73页雷击大地密度与雷暴日数的关系第15页/共73页中国不同地区雷击密度对比表第16页
10、/共73页(1)(1)雷电直击建筑物的年平均雷击次数N ND DN ND D=N=Ng gA Ad dC Cd d1010-6-6(次/年 千米2 2)(7 7)式中,A Ad d为孤立建筑物的截收面积,它是由一条斜率为1/31/3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=LWH=LWH,则 A Ad d=LW+6H(L+W)+9H=LW+6H(L+W)+9H2 2 (m (m2 2)(8)第17页/共73页孤立建筑物的截收面积Ad第18页/共73页形状复杂的建筑物第19页/共73页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
11、=9p(Hp)2这里Hp是兀凸屋顶的高度。第20页/共73页作图法建筑物(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)70304070302540(m2)Ad=47700Admax=71316Admin=34770(见图.A.3)Ad=45240(见图.A.3)第21页/共73页相对位置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第22页/共73页建筑物(位于服务设施“b”端)的危险事件次数NDND=NgAd/bCd/b1
12、0-6(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第23页/共73页(2)(2)雷击建筑物附近地面年均雷击次数N NM M N NM M=Ng(Am A=Ng(Am Ad/bd/b C Cd/bd/b)1010-6-6 (A.6)(A.6)Am Am 是雷击建筑物附近的截收面积 (m2)(m2);Am Am 延伸到距离建筑物周边250m250m远的地方 如果 N NM M 0,0,y0)LPZx/y(x0,y0)屏蔽效果的因子。K
13、 KS3S3是有关内部布线特性的一个因子。K KS4S4是有关受保护系统脉冲耐压的因子。当采取了防护措施后,PM值取PSPD和PMS的较小者。P PMSMS是K KMSMS的函数,关系见表1010。KMS0.40.150.070.0350.0210.016*0.015*0.014*0.013*PMS10.90.50.10.010.0050.0030.0010.0001*适用于雷电流大于防护水平I的情况内部系统不符合相关的EMC抗扰性的产品,则假定PMS=1。第30页/共73页KS1和KS2值LPZLPZ内,在离边界至少等于网格宽度W W的安全距离处,对有LPSLPS或空间隔栅屏蔽的建筑物取K
14、KS1S1=K=KS2S2。W W(m m)是格栅形网格屏蔽或网格形LPSLPS引下线相隔宽度或建筑物金属柱或作为天然LPSLPS的钢筋水泥框架间隔。对于全连续金属(厚度)的覆盖屏蔽物可假定K KS1S1=K=KS2S2=10=10-4-41010-5-5当安全距离在,K KS1S1和K KS2S2加倍。距离小于安全距离且感应回路靠近LPZLPZ边界情况下,K KS1S1和K KS2S2值更高。具有多级LPZ LPZ,K KS2S2为每个LPZLPZ的K KS2S2值之积。第31页/共73页内部布线的类型KS3无屏蔽的电缆没有为了避免形成环路而合理布线1)1无屏蔽的电缆为了避免形成大的回路而合
15、理布线2)0.2无屏蔽的电缆为了避免形成回路而合理布线3)0.02有屏蔽的电缆,屏蔽层单位长度的电阻4)5RS20/km0.001有屏蔽的电缆,屏蔽层单位长度的电阻4)1RS5/km0.0002有屏蔽的电缆,屏蔽层单位长度的电阻4)RS1/km0.00011)导线在大厦中以分开的路线布设(环路面积大约为50m2)。2)导线布设在同一电缆导管中或导线在较小建筑物中分开布设(环路面积大约为10m2)。3)导线布设在同一电缆导管中(环路面积大约为0.5m2左右)。4)屏蔽层两端以及设备连接到同一等电位连接排的电缆,屏蔽层单位长度的电阻为RS。对于穿行在两端都连接到等电位连接排的连续金属导管中的电线,
16、Ks3的值应当乘上0.1。因子KS3的值取决于内部布线第32页/共73页KS4值 KS4w 式中,Uw是受保护系统的额定冲击耐受电压,单位是kV。如果内部系统有不同额定脉冲耐压的设备,KS4取Uw 值低者。第33页/共73页设备位置电源设备配电线路和分支线路设备用电设备需要保护的特殊设备耐压类型类类类类耐压额定值,kV642.51.5注:类需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备类家用电器、手提工具和类似负荷类配电盘、断路器、布线系统和工业设备类电气计量仪表、一次性过流保护设备和波纹控制设备表220/380V三相配电系统各种设备耐冲击过电压额定值第34页/共73页设备名称预期耐共模冲击过电压电话交
17、换局或电信中心的数字设备1.0kV(10/700s)电信用户终端设备1.5kV(10/700s)建筑物内的ISDST/S总线设备1.0kV(1.2/50s)电缆的额定电压,kV电缆的耐冲击过电压,kV0.0550.22151075159520125表电缆设备的耐冲击过电压值表通信设备预期耐共模冲击过电压值第35页/共73页(5)(5)雷击入户线路致使生物伤害的概率P PU U取决于服务设施屏蔽物的物理特性、连接到服务设施的内部系统的冲击耐受电压典型的保护措施在服务设施入户处所安装的SPDSPD。B.6 B.6 取决于电缆屏蔽层电阻RS以及设备冲击耐受电压Uw的概率PLD的值(PLD是雷击相连服
18、务设施导致内部系统失效的概率)UwkV5RS 20(/km)1RS5(/km)RS 1(/km)1.52.54610.950.90.80.80.60.30.10.40.20.040.02RS(/km):电缆屏蔽层单位长度的电阻。第36页/共73页当没有按照IEC IEC 62305-362305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPDSPD时,P PU U的值等于P PLDLD的值,当按照IEC 62305-3IEC 62305-3的要求为了进行等电位连接而安装SPDSPD时,P PU U的值等于 P PSPDSPD (表B.3B.3)与P PLDLD之间的较小值。对于无屏蔽的服务设施,应当假
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