Менеджмент риска

ЗАЩИТА ОТ МОЛНИИ

Часть 2

Оценка риска

ISO 62305-2:2010
Protection against lightning - Part 2: Risk management
(IDT)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в разделе 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 10 «Менеджмент риска»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. № 795-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62305-2:2010 «Защита от молнии. Часть 2. Менеджмент риска» (IEC 62305-2:2010 «Protection against lightning - Part 2: Risk management»).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Удар молнии может быть опасен для зданий (сооружений) и/или линий коммуникаций.

Опасность для зданий (сооружений) в результате удара молнии может привести к:

- повреждению здания (сооружения) и его частей,

- отказу находящихся внутри электрических и электронных систем,

- гибели и травмированию живых существ, находящихся непосредственно в здании (сооружении) или вблизи него.

Удар молнии может оказать неблагоприятное воздействие на прилегающую территорию или окружающую среду.

Для снижения потерь от ударов молний необходимо внедрение мер защиты. Необходимость внедрения мер защиты от молнии должна быть определена на основе оценки риска.

В настоящем стандарте риск определен как рассчитанные для здания (сооружения) возможные средние потери за год от ударов молнии. Риск зависит от:

- количества ударов молнии за год, вызывающих неблагоприятные последствия для здания (сооружения);

- вероятности повреждений при ударе молнии;

- среднего количества косвенных потерь.

В зависимости от неблагоприятных последствий для здания (сооружения) разделяют:

- удар молнии в здание (сооружение);

- удар молнии вблизи здания (сооружения);

- удар молнии в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, телекоммуникационные линии);

- удар молнии вблизи линий коммуникаций.

Удар молнии в здание (сооружение) или коммуникации может вызвать физические повреждения и привести к гибели и травмированию живых существ. Удары молнии вблизи здания (сооружения) или его линий коммуникаций, так же как удар молнии в здание (сооружение) или коммуникации, могут вызвать отказ электрических и электронных систем вследствие перенапряжений, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающими в этих системах под воздействием тока молнии.

Кроме того, отказы вследствие перенапряжений в защищаемых установках и в линиях электропередачи могут также привести к перенапряжениям во внутренних системах.

Примечание - Сбои в работе электрических и электронных систем не являются областью применения стандартов серии МЭК 62305. Более подробно они описаны в МЭК 61000-4-5 [1].

Количество ударов молнии, вызывающих неблагоприятные последствия для здания (сооружения), зависит от размеров и характеристик здания (сооружения) и подведенных линий коммуникаций, от характеристик окружающей среды, а также от плотности ударов молнии в землю, выраженной количеством ударов молнии в землю за год на 1 км² в регионе, где расположено здание (сооружение) и его линии коммуникации.

Вероятность повреждения молнией здания (сооружения) и его коммуникаций зависит также от тока молнии, типа и эффективности применяемых мер защиты.

Меры защиты могут снизить вероятность повреждений или размеры возможных потерь.

Решение о внедрении мер защиты от молнии может быть принято независимо от результатов оценки риска в соответствии с конкретной ситуацией, где трудно избежать риска.

Менеджмент риска

ЗАЩИТА ОТ МОЛНИИ

Часть 2

Оценка риска

Risk management. Protection against lightning. Part 2. Risk assessment

1 Область применения

Настоящий стандарт применим к оценке риска удара молнии и его последствий для зданий, сооружений и их частей.

В настоящем стандарте установлены процедуры оценки риска удара молнии для зданий (сооружений). Если установлен приемлемый риск, то такая процедура позволяет выбрать соответствующие меры защиты от молнии для снижения риска до приемлемого значения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

МЭК 62305-1:2010 Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы (IEC 62305-1:2010, Protection against lightning - Part 1: General principles)

МЭК 62305-3:2010 Защита от молнии. Часть 3. Физическое повреждение структур и опасность для жизни (IEC 62305-3:2010, Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard)

МЭК 62305-4:2010 Защита от молнии. Часть 4. Электрические и электронные системы здания (сооружения) (IEC 62305-4:2010, Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures)

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены термины и определения по МЭК 62305-1, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 Термины и определения

3.1.1 защищаемое здание (сооружение) (structure to be protected): Здание (сооружение), для которого необходима защита от воздействия молнии.

Примечание - Защищаемое здание (сооружение) может быть частью большего здания (сооружения).

3.1.2 здание (сооружение) с опасностью взрыва (structures with risk of explosion): Здание (сооружение), содержащее твердые взрывоопасные материалы, взрывчатые вещества или опасные зоны, установленные в соответствии с классификацией МЭК 60079-10-1 [2] и МЭК 60079-10-2 [3].

3.1.3 здание (сооружение), опасное для окружающей среды (structures dangerous to the environment): Здание (сооружение), воздействие молнии на которое может вызвать распространение биологических, химических и радиоактивных веществ (химическое, нефтехимическое производство, ядерная установка и т.д.).

3.1.4 городская среда (urban environment): Местность с высокой плотностью расположения зданий или плотно населенных районов с высотными зданиями.

Примечание - Примером городской среды является центральная часть города.

3.1.5 пригородная среда (suburban environment): Местность со средней плотностью зданий.

Примечание - Примером пригородной среды являются пригородные районы.

3.1.6 сельская среда (rural environment): Местность с низкой плотностью зданий.

Примечание - Примером сельской среды является село, деревня, поселок.

3.1.7 номинальное выдерживаемое импульсное напряжение (rated impulse withstand voltage level); U_W: Импульсное напряжение, установленное изготовителем для оборудования или его отдельных частей, характеризующее способность изоляции выдерживать временные перегрузки по напряжению.

Примечание - В настоящем стандарте использована только разность потенциалов между проводниками под напряжением и землей (МЭК 60664-1:2007 [4]).

3.1.8 электрическая система (electrical system): Система, включающая в себя элементы, работающие от низковольтных источников напряжения.

3.1.9 электронная система (electronic system): Система, включающая в себя чувствительные электронные компоненты, такие как телекоммуникационное оборудование, компьютеры, системы управления и измерительные системы, системы радиосвязи, силовые электронные установки.

3.1.10 внутренние системы (internal systems): Электрические и электронные системы, расположенные внутри здания (сооружения).

3.1.11 линия коммуникаций (line): Линия электропередачи или телекоммуникационная линия, подведенные к защищаемому зданию (сооружению).

3.1.12 телекоммуникационная линия (telecommunication line): Линия коммуникаций, обеспечивающая связь с оборудованием, расположенным в здании (сооружении), в том числе линии телефонной связи или линии передачи данных.

3.1.13 линия электропередачи (power lines): Распределительная линия коммуникаций, предназначенная для подачи электрической энергии в здание (сооружение) и питания расположенного в нем электрического или электронного оборудования. Линия электропередачи может быть низковольтной и высоковольтной.

3.1.14 опасное событие (dangerous event): Удар молнии в защищаемое здание (сооружение) или его окрестности.

3.1.15 удар молнии в здание (сооружение) (lightning flash to a structure): Удар молнии в защищаемое здание (сооружение).

3.1.16 удар молнии вблизи здания (сооружения) (lightning flash near a structure): Удар молнии в точку поражения, расположенную достаточно близко от защищаемого здания (сооружения), который может вызвать перенапряжение в сети.

3.1.17 удар молнии в линии коммуникации (lightning flash to a line): Удар молнии, направленный в линии коммуникации защищаемого здания (сооружения).

3.1.18 удар молнии вблизи линий коммуникаций (lightning flash near a line): Удар молнии в точку поражения, расположенную достаточно близко от линий коммуникаций защищаемого здания (сооружения), который может вызвать опасное перенапряжение в сети.

3.1.19 количество опасных событий, вызванных ударом молнии в здание (сооружение) (number of dangerous events due to flashes to a structure); N_D: Среднее количество опасных событий, вызванных ударом молнии в здание (сооружение), в год.

3.1.20 количество опасных событий, вызванных ударом молнии в линии коммуникации (number of dangerous events due to flashes to a line); N_L: Среднее количество опасных событий, вызванных ударом молнии в линии коммуникации, в год.

3.1.21 количество опасных событий, вызванных ударом молнии вблизи здания (сооружения) (number of dangerous events due to flashes near a structure); N_M: Среднее количество опасных событий, вызванных ударом молнии вблизи здания (сооружения), в год.

3.1.22 количество опасных событий, вызванных ударом молнии вблизи линий коммуникаций (number of dangerous events due to flashes near a line); N_I: Среднее количество опасных событий, вызванных ударом молнии вблизи линий коммуникаций, в год.

3.1.23 электромагнитный импульс молнии (lightning electromagnetic impulse); LEMP: Электромагнитное воздействие тока молнии, вызывающее, вследствие резистивных, индукционных или емкостных связей, скачок (нарастание) тока, напряжения и напряженности электрического, магнитного и электромагнитного полей.

3.1.24 импульсное перенапряжение (surge): Резкий подъем напряжения, вызванный электромагнитным импульсом удара молнии и проявляющийся в виде повышения электрического напряжения или тока до значений, представляющих опасность для изоляции или потребителя.

3.1.25 узел (node): Точка на линиях коммуникаций, в которой, в соответствии с предположениями, распространением импульсного перенапряжения можно пренебречь.

Примечание - Примерами узлов являются точки разветвления линии электропередачи, их соединения с трансформатором HV/LV, мультиплексор на телекоммуникационной линии.

3.1.26 физическое повреждение (physical damage): Повреждение здания (сооружения) и его содержимого или линий коммуникаций, полученное вследствие воздействия молнии, повлекшее механическое, термическое, химическое повреждение или взрыв.

3.1.27 вред живым существам (injury to living beings): Увечье или смерть людей или животных, полученные от поражения электрическим током, вызванным электрическим разрядом или скачком напряжения под воздействием молнии.

Примечание - Несмотря на то что вред живым существам может являться следствием самых различных причин, для целей настоящего стандарта термин «вред живым существам» подразумевает гибель и травмирование живых существ вследствие поражения электрическим током (тип опасности D1).

3.1.28 отказ электрических и электронных систем (failure of electrical and electronic systems): Повреждение электрических и электронных систем вследствие электромагнитного импульса удара молнии.

3.1.29 вероятность повреждения (probability of damage); P_X: Вероятность того, что опасное событие может нанести повреждение (внешнее и внутреннее) защищаемому зданию (сооружению).

3.1.30 потери (loss); L_X: Отношение среднего количества погибших и травмированных людей или животных, разрушенной и поврежденной продукции, оборудования и т.д. (соответствующее указанному типу повреждений) к среднему их количеству, находящихся в защищаемом здании (сооружении) на момент опасного события.

3.1.31 риск (risk); R: Отношение вероятных средних ежегодных потерь людей и продукции, возникающих из-за воздействия молнии, к общему количеству людей и продукции, находящихся в защищаемом здании (сооружении).

3.1.32 компонент риска (risk component); R_X: Составляющая риска, которая зависит от источника и типа повреждений.

3.1.33 приемлемый риск (tolerable risk); R_T: Максимальное допустимое значение риска для защищаемого здания (сооружения).

3.1.34 зона здания (сооружения) (zone of a structure); Z_S: Часть здания (сооружения) с однородными характеристиками, для которой при оценке компонента риска используют единый набор параметров.

3.1.35 участок линий коммуникаций (section of a line); S_L: Часть линий коммуникаций с однородными характеристиками, для которой при оценке компонента риска используют единый набор параметров.

3.1.36 зона защиты от молнии (lightning protection zone); LPZ: Зона, для которой установлены параметры электромагнитной среды при ударе молнии.

Примечание - Границы зоны защиты от молнии не обязательно являются физическими границами (например, стены, пол и перекрытие).

3.1.37 уровень защиты от молнии (lightning protection level); LPL: Число, соответствующее набору значений параметров тока молнии и характеризующее вероятность того, что взаимосвязанные максимальные и минимальные значения параметров конструкции не будут превышены при воздействии молнии.

Примечание - Уровень защиты от молнии используют при разработке мер защиты от соответствующего набора параметров тока молнии.

3.1.38 меры защиты (protection measures): Меры, предпринимаемые по отношению к защищаемому зданию (сооружению) с целью снижения риска.

3.1.39 защита от молнии (lightning protection); LP: Комплексная система защиты здания (сооружения) и/или его электрических и электронных систем от воздействия молнии, которая обычно включает LPS и меры защиты от электромагнитного импульса удара молнии.

3.1.40 система защиты от молнии (lightning protection system); LPS: Комплексная система защиты от молнии, предназначенная для уменьшения физических повреждений зданий (сооружений) при ударе молнии в здание (сооружение).

Примечание - LPS состоит из внешних и внутренних систем защиты от молнии.

3.1.41 меры защиты от электромагнитного импульса молнии (LEMP protection measures); LPM: Меры, предпринимаемые для защиты внутренних систем от воздействия электромагнитного импульса молнии.

Примечание - LPM является частью общей системы защиты от молнии.

3.1.42 магнитный экран (magnetic shield): Закрытый металлический, подобный сетке или сплошной щит, укрывающий защищаемое здание (сооружение) или его часть, предназначенный для сокращения количества отказов электрических и электронных систем.

3.1.43 защитный кабель от воздействия молнии (lightning protective cable): Специальный кабель с повышенной электрической прочностью диэлектрика и металлической оплеткой, находящийся в непосредственном контакте, или через проводящее пластиковое покрытие с землей.

3.1.44 защитный кабельный канал от воздействия молнии (lightning protective cable duct): Кабельный канал низкого удельного сопротивления, находящийся в контакте с грунтом.

Пример - Бетонный короб, имеющий внутреннее соединение из конструктивной стальной арматуры или металлических труб.

3.1.45 устройство защиты от импульсных перенапряжений (surge protective device); SPD: Устройство, предназначенное для ограничения перенапряжения и скачков напряжения; устройство содержит, по крайней мере, один нелинейный компонент.

3.1.46 система защиты от импульсных перенапряжений (coordinated SPD system): Набор устройств защиты от импульсных перенапряжений, должным образом подобранных, согласованных и установленных, формирующий систему защиты, обеспечивающую снижение количества отказов электрических и электронных систем.

3.1.47 изолирующее средство (isolating interfaces): Устройство, способное уменьшить воздействие скачков напряжения, вызванных наведенным током в линиях коммуникаций, входящих в зону защиты от молнии.

Примечания

1 Изолирующим средством являются развязывающие трансформаторы с заземленным экраном между обмотками, кабели из оптического волокна, не содержащие металла, и оптроны.

2 Изоляционные характеристики изолирующего средства должны соответствовать конкретной ситуации.

3.1.48 уравнивание потенциалов (lightning equipotential bonding); ЕВ: Соединение с LPS металлических элементов здания (сооружения) напрямую или через устройства защиты от импульсных перенапряжений, предназначенное для снижения разности электрических потенциалов, возникающей под воздействием молнии.

3.1.49 зона 0 (zone 0): Пространство, в котором огнеопасная среда, представляющая собой смесь воздуха с горючими веществами в форме газа, пара или тумана, присутствует постоянно на протяжении продолжительных периодов времени или часто.

(Адаптировано из МЭК 60050-426:2008, 426-03-03, [5])

3.1.50 зона 1 (zone 1): Пространство, в котором огнеопасная среда, представляющая собой смесь воздуха с горючими веществами в форме газа, пара или тумана, возникает достаточно редко.

(Адаптировано из МЭК 60050-426:2008, 426-03-04, [5])

3.1.51 зона 2 (zone 2): Пространство, в котором огнеопасная среда, представляющая собой смесь воздуха с горючими веществами в форме газа, пара или тумана, обычно не может возникнуть, а при появлении сохраняется в течение короткого периода времени.

Примечания

1 В данном определении подчеркнуто время, в течение которого существует огнеопасная среда. Общее время обычно включает в себя время поступления горючего вещества плюс фактическое время присутствия и рассеивания огнеопасной среды после прекращения поступления горючего вещества.

2 Показатели частоты возникновения и продолжительности могут быть получены из промышленных и отраслевых стандартов и норм.

(Адаптировано из МЭК 60050-426:2008, 426-03-05, [5])

3.1.52 зона 20 (zone 20): Пространство, в котором огнеопасная среда в форме облака горючей пыли в воздухе присутствует непрерывно на протяжении продолжительных периодов времени или часто.

(Адаптировано из пункта 6.2 МЭК 60079-10-2:2009, [3])

3.1.53 зона 21 (zone 21): Пространство, в котором огнеопасная среда в форме облака горючей пыли в воздухе возникает достаточно редко.

(Адаптировано из пункта 6.2 МЭК 60079-10-2:2009, [3])

3.1.54 зона 22 (zone 22): Пространство, в котором огнеопасная среда в форме облака горючей пыли в воздухе обычно не возникает, а при возникновении сохраняется в течение короткого периода времени.

(Адаптировано из пункта 6.2 МЭК 60079-10-2:2009, [3]).

3.2 Обозначения и сокращения

4 Пояснения терминов

4.1 Повреждения и потери

4.1.1 Источник повреждений

Первичным источником повреждений является ток молнии. В зависимости от точки поражения различают следующие источники повреждений (см. таблицу 1):

S1: удар молнии в здание (сооружение);

S2: удар молнии вблизи здания (сооружения);

S3: удар молнии в линии коммуникаций;

S4: удар молнии вблизи линий коммуникаций.

4.1.2 Типы повреждений

В зависимости от характеристик защищаемого здания (сооружения) удар молнии может нанести различные повреждения. Некоторые из самых важных характеристик: тип здания (сооружения), его содержимое и назначение, тип линий коммуникаций и установленные меры защиты.

На практике при оценке риска различают три основных типа повреждений, которые могут появиться в результате удара молнии (см. таблицу 1):

D1: вред живым существам;

D2: физическое повреждение здания (сооружения) и/или линий коммуникаций;

D3: отказ электрических и электронных систем.

Повреждение здания (сооружения) вследствие поражения молнией может быть ограничено частью здания (сооружения) или может простираться на несколько зданий (сооружений). Повреждения могут воздействовать на прилегающие к зданию (сооружению) территории или окружающую среду (например, химическое или радиоактивное заражение местности).

4.1.3 Типы потерь

Каждый тип повреждения, один или в сочетании с другими, может привести к различным прямым и косвенным потерям в защищаемом здании (сооружении). Тип возникающих потерь зависит от характеристик здания (сооружения) и его частей. При анализе следует рассматривать следующие типы потерь (см. таблицу 1):

L1: потери, связанные с гибелью и травмированием людей;

L2: потери, связанные с полным или частичным разрушением общественных коммуникаций;

L3: потери, связанные с нанесением вреда объектам культурного назначения;

L4: экономические потери (потери, связанные с разрушением здания (сооружения), его части и/или нарушением или прекращением деятельности).

Таблица 1 - Источники повреждений, типы повреждений и типы потерь в соответствии с точкой поражения молнией

4.2 Риск и компоненты риска

4.2.1 Риск

Риск R является значением возможных средних потерь в год, рассчитанных с учетом количества и вероятности появления опасных событий. Для каждого типа потерь должна быть проведена оценка соответствующего риска.

Для здания (сооружения) различают следующие виды риска:

R₁: риск гибели и травмирования людей;

R₂: риск частичного или полного разрушения общественных коммуникаций;

R₃: риск нанесения вреда объектам культурного назначения;

R₄: риск экономических потерь.

Для оценки риска R должны быть определены и вычислены соответствующие компоненты риска (в зависимости от источника и типа повреждений).

Риск R является суммой компонентов риска. При вычислении риска компоненты риска могут быть сгруппированы в зависимости от источника и типа повреждений.

4.2.2 Компоненты риска для здания (сооружения) при ударе молнии в здание (сооружение)

R_A: Компонент риска нанесения вреда живым существам в результате поражения электрическим током при ударе молнии в здание (сооружение) или скачке напряжения на расстоянии 3 м от токоотвода. Могут также возникнуть потери типа L1 и, в случае, когда в здании (сооружении) содержатся домашние животные, потери типа L4.

Примечание - В зданиях (сооружениях) специального назначения люди могут быть подвергнуты опасности воздействия прямого удара молнии (например, на автостоянках или на стадионах). Эти случаи также могут быть рассмотрены с использованием принципов, установленных в настоящем стандарте.

R_B: Компонент риска физического повреждения здания (сооружения), вызванного искрением в здании (сооружении), которое может привести к пожару или взрыву и подвергнуть опасности окружающую среду. В этом случае могут возникнуть все типы потерь (L1, L2, L3 и L4).

R_C: Компонент риска отказа внутренних систем, вызванного электромагнитным импульсом при ударе молнии. Потери типа L2 и L4 могут произойти во всех случаях вместе с потерями типа L1 для здания (сооружения) с опасностью возникновения взрыва, а также больниц и других зданий (сооружений), где отказ внутренних систем сразу создает опасность гибели и травмирования людей.

4.2.3 Компонент риска для здания (сооружения) при ударе молнии вблизи здания (сооружения)

R_M: Компонент риска отказа внутренних систем, вызванного электромагнитным импульсом при ударе молнии. Потери типа L2 и L4 могут произойти во всех случаях вместе с потерями типа L1 для зданий (сооружений) с опасностью возникновения взрыва, а также для больниц или других зданий (сооружений), где отказ внутренних систем сразу создает опасность гибели и травмирования людей.

4.2.4 Компоненты риска для здания (сооружения) при ударе молнии в линии коммуникаций здания (сооружения)

R_U: Компонент риска нанесения вреда живым существам вследствие поражения их электрическим током при перенапряжении или скачке напряжения внутри здания (сооружения). В этом случае могут произойти потери типа L1, а в сельской местности потери типа L4 с возможностью гибели и травмирования животных.

R_V: Компонент риска физического повреждения здания (сооружения) (пожар или взрыв, вызванные искрением между внешними инженерными сетями и металлическими частями, обычно в точке ввода линий коммуникаций), вызванного током молнии, наведенным через входящие линии коммуникации. В этом случае могут возникнуть все типы потерь (L1, L2, L3 и L4).

R_W: Компонент риска отказа внутренних систем, вызванного скачками напряжения во входящих линиях коммуникаций. Потери типа L2 и L4 могут произойти во всех случаях вместе с потерями типа L1 в случае зданий (сооружений) с опасностью взрыва и для больниц или других зданий (сооружений), где отказ внутренних систем сразу создает опасность гибели и травмирования людей.

Примечания

1 При проведении оценки риска должны быть учтены только линии коммуникаций, входящие в здание (сооружение).

2 Удары молнии в трубопровод или вблизи от него не рассматривают в качестве источника повреждения в связи с тем, что трубы соединены с шиной заземления. Если такое соединение отсутствует, угроза повреждения также должна быть рассмотрена.

4.2.5 Компонент риска для здания (сооружения) при ударе молнии вблизи линий коммуникаций здания (сооружения)

R_Z: Компонент риска отказа внутренних систем, вызванный перенапряжением на линиях коммуникаций. Потери типа L2 и L4 могут произойти во всех случаях вместе с потерями типа L1 в случае зданий (сооружений) с опасностью взрыва и для больниц или других зданий (сооружений), где отказ внутренних систем сразу создает опасность гибели и травмирования людей.

Примечания

1 При расчете риска следует учитывать только линии коммуникаций здания (сооружения).

2 Удары молнии в трубопровод или вблизи от него не рассматривают в качестве источника повреждений в связи с тем, что трубы соединены с шиной заземления. Если такое соединение отсутствует, угроза повреждения также должна быть рассмотрена.

4.3 Состав компонентов риска для здания (сооружения)

Для каждого типа потерь в здании (сооружении) должны быть рассмотрены следующие компоненты риска:

R₁: Риск гибели и травмирования людей:

R₁ = R_A1 + R_B1 + R_C1¹⁾ + R_M1¹⁾ + R_U1 + R_V1 + R_W1¹⁾ + R_Z1¹⁾.                           (1)

_____________

¹⁾ Только для зданий (сооружений) с опасностью возникновения взрыва и для больниц, оснащенных электрооборудованием спасения больных, или других зданий (сооружений), где отказ внутренних систем создает опасность для жизни и здоровья людей.

R₂: Риск частичного или полного разрушения общественных коммуникаций:

R₂ = R_В2 + R_С2 + R_М2 + R_V2 + R_W2 + R_Z2.                                    (2)

R₃: Риск нанесения вреда объектам культурного назначения:

R₃ = R_B3 + R_V3.                                                             (3)

R₄: Риск экономических потерь:

R₄ = R_А4¹⁾ + R_В4 + R_С4 + R_М4 + R_U4²⁾ + R_V4 + R_W4 + R_Z4.                    (4)

_____________

¹⁾ Только для зданий (сооружений) с опасностью возникновения взрыва и для больниц, оснащенных электрооборудованием спасения больных, или других зданий (сооружений), где отказ внутренних систем создает опасность для жизни и здоровья людей.

²⁾ Только для хозяйств, где существует опасность гибели или травмирования животных.

Соответствие компонентов риска каждому типу потерь приведено в таблице 2.

Таблица 2 - Компоненты риска, которые должны быть рассмотрены для каждого типа потерь в здании (сооружении)

Характеристики зданий (сооружений) и возможные меры защиты, снижающие компоненты риска для зданий (сооружений), приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Факторы, влияющие на значение компонентов риска

5 Менеджмент риска

5.1 Основная процедура

Должна быть применена следующая процедура:

- идентификация защищаемого здания (сооружения) и его характеристик;

- идентификация всех типов потерь в здании (сооружении) и соответствующего ему риска R(R₁ - R₄);

- оценка риска R для каждого типа потерь (R₁ - R₄);

- оценка потребностей в защите путем сравнения риска R₁, R₂ и R₃ c приемлемым риском R_T;

- оценка экономической эффективности мер защиты путем сопоставления общей суммы ущерба с применением мер защиты и без них. В этом случае для оценки ущерба должна быть выполнена оценка компонентов риска R₄ (см. приложение D).

5.2 Объекты оценки риска

Должны быть рассмотрены следующие объекты:

- здание (сооружение);

- оборудование и установки в здании (сооружении);

- части и содержимое здания (сооружения);

- присутствие людей в здании (сооружении) или в зоне на расстоянии до 3 м от здания (сооружения);

- окружающая среда, на которую воздействуют повреждения здания (сооружения).

Защита не охватывает линии коммуникаций за пределами здания (сооружения).

Примечание - Рассматриваемое здание (сооружение) может быть разделено на несколько зон (см. раздел 6).

5.3 Приемлемый риск R_T

Определение значения приемлемого риска входит в юрисдикцию высшего руководства организации.

Значения приемлемого риска R_T в ситуациях, когда удар молнии может повлечь за собой гибель и травмирование людей или потери, связанные с нанесением вреда объектам социального или культурного назначения, приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Значения приемлемого риска R_T

Для экономических потерь (L4) возможен расчет экономической эффективности, приведенный в приложении D. Если отсутствуют данные для подобного анализа, то может быть использовано значение приемлемого риска R_T = 10^-3.

5.4 Процедура оценки потребностей в защите от молнии

В соответствии с МЭК 62305-1 для оценки потребностей в защите от молнии следует провести анализ трех видов риска: R₁, R₂ и R₃.

Для каждого рассматриваемого риска должны быть предприняты следующие действия:

- идентификация компонентов R_X, составляющих риск;

- расчет идентифицированных компонентов риска R_X;

- расчет полного риска R (см. 4.3);

- идентификация приемлемого риска R_T;

- сопоставление риска R со значением приемлемого риска R_T.

Если R ≤ R_T, то необходимость в защите от молнии отсутствует.

Если R > R_T, то должны быть предприняты меры снижения всех видов риска, характерных для здания (сооружения).

Процедура оценки потребностей в защите приведена на рисунке 1.

^а) Если R_A + R_B < R_T, то отсутствует необходимость в полной системе LPS, можно применить устройства защиты от импульсных перенапряжений в соответствии с МЭК 62305-3.

^b) См. таблицу 3.

Рисунок 1 - Блок-схема процедуры анализа необходимости в защите от молнии здания (сооружения) и выбора необходимых мер защиты

Примечания

1 В случаях, когда риск не может быть снижен до приемлемого уровня, должен быть установлен самый высокий уровень защиты объекта.

2 Для зданий (сооружений) с опасностью взрыва, для которых защита от молнии является обязательным требованием (особо опасных промышленных объектов)¹⁾, должна быть внедрена LPS класса II или класса I. Исключения в использовании II уровня системы защиты от молнии могут быть сделаны в случае, когда это технически оправдано и одобрено соответствующими органами власти и управления. Например, во всех ситуациях разрешено использование уровня I защиты от молнии, особенно в тех случаях, когда окружающая среда или содержимое здания (сооружения) исключительно чувствительны к воздействию ударов молнии. Органы власти и управления могут разрешить установить уровень III системы защиты от молнии, если молнии возникают нерегулярно и/или здание (сооружение) и его содержимое нечувствительны к воздействию молнии.

_____________

¹⁾ Следует руководствоваться требованиями, установленными для особо опасных промышленных объектов.

3 Если опасность удара молнии в здание (сооружение) распространяется на прилегающую территорию и окружающую среду (например, химические или радиоактивные выбросы), то необходимы дополнительные меры защиты для здания (сооружения) и прилегающей территории.

5.5 Процедура оценки экономической эффективности защиты от молнии

Кроме потребности в защите от молнии для здания (сооружения) может быть полезно выполнить расчет экономической эффективности применения мер защиты для снижения экономических потерь L4.

Оценка компонентов риска R₄ позволяет пользователю провести оценку стоимости экономических потерь с применением мер защиты и без них (см. приложение D).

Процедура определения экономической эффективности защиты:

- идентификация компонентов R_X, составляющих риск R₄;

- расчет идентифицированных компонентов риска R_X в отсутствии дополнительных мер защиты;

- расчет стоимости потерь в год, вызванных опасностями, соответствующими каждому компоненту риска R_X;

- расчет полной стоимости C_L в год при отсутствии мер защиты;

- адаптация и принятие выбранных мер защиты;

- расчет компонентов риска R_X при применении мер защиты;

- расчет стоимости косвенных потерь в год для каждого компонента риска R_X в защищаемом здании (сооружении);

- расчет полной стоимости C_RL остаточных потерь в год при применении мер защиты;

- расчет ежегодной стоимости С_РМ выбранных мер защиты;

- сопоставление затрат при использовании мер защиты и без них.

Если C_L < C_RL + С_РМ, то защиту от молнии можно считать экономически неэффективной.

Если C_L ≥ C_RL + С_РМ, то меры защиты позволяют сохранить здание (сооружение) и сэкономить денежные средства.

Схема процедуры оценки экономической эффективности защиты от молнии приведена на рисунке 2.

Иногда целесообразно оценить различные варианты мер защиты для выбора оптимального решения исходя из экономической эффективности.

5.6 Меры защиты от молнии

Меры защиты направлены на снижение риска и должны соответствовать типу повреждений.

Меры защиты следует считать эффективными, только если они соответствуют требованиям следующих стандартов:

- МЭК 62305-3 - для защиты от нанесения вреда живым существам и физического повреждения здания (сооружения);

- МЭК 62305-4 - для защиты от отказов внутренних систем.

Рисунок 2 - Блок-схема процедуры оценки экономической эффективности мер защиты от молнии

5.7 Выбор мер защиты от молнии

Выбор адекватных мер защиты от молнии должен быть проведен при проектировании в соответствии с учетом вклада каждого компонента риска в полный риск R и технико-экономических аспектов реализации мер защиты.

Критические параметры должны быть идентифицированы для определения наиболее эффективных мероприятий по снижению риска R.

Для каждого типа потерь существуют меры защиты, которые индивидуально или в сочетании с другими мерами позволяют выполнить условие R ≤ R_T. Принимаемое решение должно учитывать технические и экономические аспекты реализации мер защиты. Упрощенная блок-схема процедуры выбора мер защиты от молнии приведена на рисунке 1. В любом случае специалисты по проектированию и установке защиты от молнии должны идентифицировать самые критические компоненты риска и снизить их, при этом необходимо учитывать экономические аспекты защиты от молнии.

6 Оценка компонентов риска для здания (сооружения)

6.1 Основное уравнение

Каждый компонент риска R_A, R_B, R_C, R_M, R_U, R_V, R_W и R_Z, как установлено в 4.2.2, 4.2.3, 4.2.4 и 4.2.5, может быть рассчитан по следующей общей формуле:

R_Х = N_X ∙ P_X ∙ L_X,                                                        (5)

где N_X - количество опасных событий в год (см. приложение А);

P_X - вероятность повреждения здания (сооружения) (см. приложение В);

L_X - косвенные потери (см. приложение С).

Количество опасных событий N_X зависит от плотности ударов молнии в землю N_G и физических характеристик защищаемого здания (сооружения), его окрестностей, линий коммуникаций и свойств грунта.

Вероятность повреждения Р_Х зависит от характеристик защищаемого здания (сооружения) и применяемых мер защиты.

Косвенные потери L_Х зависят от назначения здания (сооружения), присутствия в нем персонала, типа предоставляемых общественных услуг, возможной стоимости поврежденных товаров и применяемых мер защиты.

Примечание - Если повреждение молнией здания (сооружения) может вызвать нанесение вреда окрестностям и окружающей среде (например, в виде химического или радиоактивного заражения местности), то такие косвенные потери должны быть добавлены к L_Х.

6.2 Оценка компонентов риска при ударе молнии в здание (сооружение), S1

Для оценки компонентов риска при ударе молнии в здание (сооружение) применяют следующие соотношения.

- Компонент риска нанесения вреда живым существам вследствие поражения электрическим током (D1) рассчитывают по формуле

R_A = N_DP_AL_A.                                                            (6)

- Компонент риска физического повреждения здания (сооружения) (D2) рассчитывают по формуле

R_B = N_DP_BL_B.                                                          (7)

- Компонент риска отказа внутренних систем (D3) рассчитывают по формуле

R_C = N_DP_CL_C.                                                         (8)

Информация о параметрах, используемых для расчета этих компонентов риска, приведена в таблице 5.

Таблица 5 - Информация о параметрах, используемых для расчета компонентов риска здания (сооружения)

6.3 Оценка компонента риска при ударе молнии вблизи здания (сооружения), S2

Для оценки компонента риска отказа внутренних систем (D3) при ударе молнии вблизи здания (сооружения) применяют следующую формулу:

R_M = N_MР_МL_М.                                                          (9)

Информация о параметрах, используемых для расчета этого компонента риска, приведена в таблице 5.

6.4 Оценка компонентов риска при ударе молнии в линии коммуникаций здания (сооружения), S3

Для оценки компонентов риска при ударе молнии в линии коммуникаций применяют следующие соотношения.

- Компонент риска нанесения вреда живым существам вследствие поражения электрическим током (D1) рассчитывают по формуле

R_U = (N_L + N_DJ)P_UL_U.                                                   (10)

- Компонент риска физического повреждения здания (сооружения) (D2) рассчитывают по формуле

R_V = (N_L + N_DJ)P_VL_V.                                                    (11)

- Компонент риска отказа внутренних систем (D3) рассчитывают по формуле

R_W = (N_L + N_DJ)P_WL_W.                                                  (12)

Примечание 1 - Во многих случаях значением N_DJ можно пренебречь.

Информация о параметрах, используемых для расчета этих компонентов риска, приведена в таблице 5.

Если линии коммуникаций состоят из нескольких участков (см. 6.8), то значения R_U, R_V и R_W для такой линий коммуникаций равны сумме значений R_U, R_V и R_W, относящихся к участкам линий коммуникаций. Рассматриваемые участки расположены между зданием (сооружением) и первой точкой разветвления.

В случае если к зданию (сооружению) подходит несколько линий коммуникаций с различными маршрутами, для каждой подобной линии должен быть выполнен самостоятельный расчет.

В случае если у здания (сооружения) имеется несколько линий коммуникаций с одной и той же трассировкой, расчет должен быть выполнен для линии с наихудшими характеристиками, т.е. для линии с самыми высокими значениями N_L и N_I и самым низким значением U_W (т.е. для линии телекоммуникации, а не электропередачи, неэкранированной линии коммуникаций, низковольтной, а не высоковольтной линии электропередачи и т.д.).

Примечание 2 - В случае, когда линии коммуникаций попадают в перекрывающиеся области защиты (области входят одна в другую), их необходимо рассмотреть только один раз.

6.5 Оценка компонента риска при ударе молнии вблизи линий коммуникаций здания (сооружения), S4

Для оценки компонента риска отказа внутренних систем (D3) при ударе молнии вблизи линий коммуникаций здания (сооружения) применяют следующую формулу:

R_Z = N_IP_ZL_Z.                                                                  (13)

Информация о параметрах оценки этого компонента риска приведена в таблице 5.

Если у линии коммуникаций существует несколько участков (см. 6.8), то значение R_Z для линии представляет собой сумму компонентов R_Z, относящихся к каждому участку линии коммуникаций. Рассматриваемые участки расположены между зданием (сооружением) и первой точкой разветвления.

В случае если у здания (сооружения) существует несколько линий коммуникаций с различной трассировкой, расчет должен быть выполнен для каждой подобной линии отдельно.

В случае, когда к зданию (сооружению) подведено несколько линий коммуникаций с одной и той же трассировкой, расчет должен быть выполнен для линии с наихудшими характеристиками, т.е. для линии с самыми высокими значениями N_L и N_I и самым низким значением U_W (т.е. для линии телекоммуникации, а не электропередачи, неэкранированных линий коммуникаций, низковольтной, а не высоковольтной линии электропередачи и т.д.).

6.6 Суммарный риск для здания (сооружения)

Компоненты риска для здания (сооружения) в соответствии с различными типами и источниками повреждений приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Компоненты риска для здания (сооружения) при различных типах и источниках повреждений

Если здание (сооружение) разделяют на зоны Z_S (см. 6.7), необходимо рассчитать каждый компонент риска для каждой зоны Z_S.

Полный риск издания (сооружения) равен сумме компонентов риска, соответствующих зонам Z_S выделенным в здании (сооружении).

6.7 Деление здания (сооружения) на зоны, Z_S

Для оценки каждого компонента риска здание (сооружение) может быть разделено на зоны Z_S с однородными характеристиками. Однако здание (сооружение) может быть единой зоной или его можно рассматривать как единую зону.

Зоны Z_S главным образом определяют на основе:

- типа грунта или пола (компоненты риска R_A и R_U);

- наличия огнеупорных перегородок (компоненты риска R_B и R_V);

- наличия пространственных экранов (компоненты риска R_C и R_M).

Далее при определении зоны могут быть учтены следующие особенности:

- расположение внутренних систем (компоненты риска R_C и R_M);

- существующие или планируемые меры защиты (все компоненты риска);

- значение потерь L_Х (все компоненты риска).

Деление здания (сооружения) на зоны Z_S должно учитывать возможность применения наиболее подходящих мер защиты от молнии.

Примечание - Зонами Z_S, согласно настоящему стандарту, могут быть LPZ, соответствующие МЭК 62305-4, но они могут и отличаться от зон защиты от молнии.

6.8 Деление линий коммуникаций на участки S_L

Для оценки компонентов риска, соответствующих удару молнии в линии коммуникаций или вблизи от них, линии коммуникаций могут быть поделены на участки S_L. Однако линии коммуникаций могут быть одним участком или их можно рассматривать как один участок.

Для компонентов общего риска участка S_S главным образом должны быть определены:

- тип линий коммуникаций (подземные или воздушные);

- коэффициенты, характеризующие область защиты (C_D, C_E, С_Т);

- характеристики линий коммуникаций (экранированные или неэкранированные, наличие защитного сопротивления).

Если к участку относится несколько значений параметра, то должно быть принято значение, приводящее к наиболее высокому значению риска.

6.9 Оценка компонентов риска для здания (сооружения) с зонами Z_S

6.9.1 Общие принципы

Для оценки компонентов риска и выбора соответствующих параметров применяют следующие правила:

- параметры, связанные с количеством опасных событий N, должны быть оценены в соответствии с приложением А;

- параметры, относящиеся к вероятности повреждения Р, должны быть оценены в соответствии с приложением В.

Кроме того:

- для расчета компонентов R_A, R_B, R_U, R_V, R_W и R_Z должно быть использовано только одно значение каждого используемого параметра. Если для применения подходит несколько значений, то должно быть выбрано наибольшее значение;

- для компонентов R_C и R_M, если в зону входит несколько систем, значения Р_С и Р_М рассчитывают по следующим формулам:

P_C = 1 - (1 - P_C1)(1 - P_C2)(1 - P_C3),                                              (14)

Р_М = 1 - (1 - Р_М1)(1 - Р_М2)(1 - Р_М3),                                             (15)

где P_Ci и P_Mi - параметры, относящиеся к i-й внутренней системе (i = 1, 2, 3,...);

- параметры, относящиеся к потерям L, определяют в соответствии с приложением С.

Должны быть сделаны исключения для Р_С и Р_М. Если для зоны приемлемо несколько значений параметра, следует принять значение, приводящее к наибольшему значению риска.

6.9.2 Здание (сооружение) с единственной зоной защиты от молнии

В этом случае все здание (сооружение) относят к одной зоне Z_S. Риск R является суммой компонентов риска R_X для здания (сооружения).

Отнесение здания (сооружения) к единственной зоне может привести к дорогостоящим мерам защиты, поскольку каждая мера должна охватывать все здание (сооружение).

6.9.3 Здание (сооружение) с несколькими зонами защиты от молнии

В этом случае в здании (сооружении) выделено несколько зон Z_S. Риск для здания (сооружения) в целом равен сумме рисков, относящихся к отдельным зонам здания (сооружения). Риск для конкретной зоны равен сумме всех компонентов риска зоны.

Деление здания (сооружения) на зоны позволяет проектировщику при оценке компонентов риска учесть особые характеристики каждой части здания (сооружения), выбрать наиболее подходящие меры защиты, учитывающие особенности зоны, снижая тем самым общую стоимость мер защиты от молнии.

6.10 Анализ экономической эффективности мер защиты от экономических потерь, (L4)

Независимо от потребности в определении мер защиты для снижения риска R₁, R₂ и R₃, полезно оценить экономическую целесообразность применения мер защиты для снижения риска R₄, связанного с экономическими потерями.

Объекты, для которых выполняют оценку риска R₄, могут быть следующими:

- здание (сооружение) в целом;

- часть здания (сооружения);

- внутренние инженерные сети;

- часть внутренних инженерных сетей;

- часть оборудования;

- содержимое здания (сооружения).

Стоимость потерь, мер защиты и возможную экономию оценивают в соответствии с приложением D. Если конкретные данные недоступны, то можно использовать в качестве приемлемого риска значение R_T = 10^-3.

Приложение А
(справочное)

Оценка количества опасных событий в год N

А.1 Общие положения

Среднее количество опасных событий в год N, возникающих вследствие ударов молнии и вызывающих негативные последствия для здания (сооружения), зависит от грозовой активности региона, где расположено здание (сооружение), и его физических характеристик. Для расчета значения N обычно умножают плотность ударов молнии в землю N_G на эквивалентную площадь области защиты объекта и поправочный коэффициент, учитывающий физические характеристики здания (сооружения).

Плотность ударов молнии в землю N_G - это количество ударов молнии на 1 км² в год. Это значение определяют на основе данных метеорологических наблюдений в различных регионах мира.

Примечание - Если карта значений N_G неизвестна, то для умеренных областей этот показатель рассчитывают по следующей формуле:

N_G ≈ 0,1T_D,                                                                                      (A.1)

где T_D - количество грозовых дней (которое может быть получено по картам частоты и интенсивности возникновения гроз).

Источниками опасности для защищаемого здания (сооружения) являются:

- удар молнии в здание (сооружение),

- удар молнии вблизи здания (сооружения),

- удар молнии в линии коммуникаций здания (сооружения),

- удар молнии вблизи линий коммуникаций здания (сооружения),

- удар молнии в соседние здания (сооружения), с которыми защищаемое здание (сооружение) связано линиями коммуникаций.

А.2 Оценка среднего числа опасных событий в год, вызванных ударом молнии в здание (сооружение), N_D, или в соседнее здание (сооружение), N_DJ

А.2.1 Определение области защиты A_D

Для изолированных зданий (сооружений) на равнинной местности область защиты A_D представляет собой область, отсекаемую на поверхности земли конусом, образованным вращением прямой, проходящей через самые высокие точки здания (сооружения) под углом к вертикали. Угол между вертикалью и образующей конуса должен быть таким, чтобы высота конуса относилась к радиусу основания, как 1:3. Определение площади A_D может быть выполнено графически или с помощью расчетов.

А.2.1.1 Прямоугольное здание (сооружение)

Для изолированного прямоугольного здания (сооружения) длиной L, шириной W и высотой Н на равнинной местности площадь области защиты равна

A_D = LW + 2(3H)(L + W) + π(3H)²,                                     (A.2)

L, W и Н - измеряют в метрах (см. рисунок А.1).

А.2.1.2 Здания (сооружения) сложной формы

В случае, когда здание (сооружение) имеет сложную форму либо выступ на крыше (см. рисунок А.2), должен быть использован графический метод определения площади области A_D (см. рисунок А.3).

Область защиты представляет собой область, объединяющую область A_DMIN, определенную в соответствии с формулой (А.2) с учетом минимальной высоты здания (сооружения) H_MIN, и область, соответствующую выступу на крыше A_D'. Площадь A_D' может быть вычислена по формуле

A_D' = π(3 ∙ Н_Р)²,                                                        (А.3)

где Н_Р - высота выступа.

Рисунок А.1 - Область защиты A_D изолированного прямоугольного здания (сооружения)

Рисунок А.2 - Здания (сооружения) сложной формы

 область защиты прямоугольного здания (сооружения) высотой Н = H_MIN формулы (А.2);  область защиты, построенная с учетом выступа на крыше здания;  область защиты для здания в целом, определенная графическим методом.

Рисунок А.3 - Методы определения области защиты для здания (сооружения) сложной формы

А.2.2 Здание (сооружение) как часть более крупного здания

В случае если рассматриваемое здание (сооружение) S является частью более крупного здания В, при определении площади A_D могут быть использованы размеры здания (сооружения) S при условии выполнения следующих условий (см. рисунок А.4):

- здание (сооружение) S является частью здания В и отделено внутри него по вертикали;

- у здания (сооружения) В отсутствует опасность возникновения взрыва;

- для устранения распространения огня между зданием (сооружением) S и другими частями здания В возведены огнеупорные стены с огнеупорностью не менее 120 (REI¹⁾ 120) или применены другие эквивалентные меры защиты;

_____________

¹⁾ REI - внешняя огнеупорная изоляция многократного применения.

- для устранения появления перенапряжений в общих линиях коммуникаций, если таковые имеются, применены устройства защиты от импульсных перенапряжений, установленные на вводе линий коммуникаций в здание (сооружение), или другие эквивалентные меры защиты.

Примечание - Дополнительная информация относительно REI приведена в [6].

Если эти условия не выполнены, должны быть использованы размеры здания В.

Обозначения

Рисунок А.4 - Защищаемое здание (сооружение), представляющее собой часть более крупного здания (сооружения)

А.2.3 Местоположение здания (сооружения)

Местоположение здания (сооружения) относительно окружающих зданий (сооружений) и подверженность местности грозовым явлениям характеризуют коэффициент местоположения C_D (см. таблицу А.1).

Более точная оценка влияния окружающих объектов может быть получена при рассмотрении высоты здания (сооружения) по сравнению с окружающими объектами или землей в пределах расстояния 3Н от здания (сооружения) для C_D = 1.

Таблица А.1 - Коэффициент местоположения C_D

А.2.4 Количество опасных событий вследствие удара молнии в здание (сооружение) N_D в год

Значение N_D может быть рассчитано по формуле

N_D = N_GA_DC_D10^-6,                                                      (A.4)

где N_G - плотность ударов молнии в землю, 1/км² в год;

A_D - площадь области защиты здания (сооружения), м² (см. рисунок А.5);

C_D - коэффициент, характеризующий рельеф местности (см. таблицу А.1).

А.2.5 Количество опасных событий N_DJ вследствие удара молнии в соседнее здание (сооружение)

Среднее количество опасных событий в год, вызванных ударом молнии в здание (сооружение), связанное с защищаемым зданием (сооружением) линией коммуникаций N_DJ (см. 6.5 и рисунок А.5), может быть рассчитано по формуле

N_DJ = N_GA_DJC_DJC_T10^-6,                                                   (A.5)

где N_G - плотность ударов молнии в землю, 1/км² в год;

A_DJ - площадь области защиты от удара молнии в соседнее здание (сооружение), м² (см. рисунок А.1);

C_D - коэффициент, характеризующий рельеф местности соседнего здания (сооружения) (см. таблицу А.1);

С_Т - коэффициент, характеризующий тип линий коммуникаций (см. таблицу А.3).

А.3 Количество опасных событий вследствие удара молнии вблизи здания (сооружения) N_М

Среднее количество опасных событий, вызванных ударом молнии вблизи здания (сооружения) N_М, может быть рассчитано по формуле

N_M = N_GA_M10^-6,                                                        (A.6)

где N_G - плотность ударов молнии в землю, 1/км² в год;

A_М - площадь области защиты при ударе молнии вблизи здания (сооружения), м².

Область защиты A_М ограничена линией, расположенной на расстоянии 500 м от периметра здания (сооружения) (см. рисунок А.5).

Рисунок А.5 - Области защиты (область покрытия) (A_D, A_M, А_I, А_L)

А_М = 2 ∙ 500 ∙ (L + W) + π500².                                          (А.7)

А.4 Среднее количество опасных событий в год вследствие удара молнии в линии коммуникаций N_L

Линии коммуникаций могут быть разделены на несколько участков. Для каждого участка линий коммуникаций значение N_L может быть рассчитано по формуле

N_L = N_G ∙ A_L ∙ С_I ∙ С_Е ∙ С_Т ∙ 10^-6,                                            (А.8)

где N_L - количество опасных скачков напряжения с амплитудой не ниже 1 кВ (1/год) на участке линий коммуникаций);

N_G - плотность ударов молнии в землю, 1/км² в год;

A_L - площадь области защиты при ударе молнии в линии коммуникаций, м² (см. рисунок А.5);

С_I - коэффициент, характеризующий тип прокладки линий коммуникаций (см. таблицу А.2);

С_Т - коэффициент, характеризующий тип линий коммуникаций (см. таблицу А.3);

С_Е - коэффициент, характеризующий тип местоположения здания (сооружения) и его линий коммуникаций (см. таблицу А.4).

Для ударов молнии в линии коммуникаций

A_L = 40L_L,                                                           (A.9)

где L_L - длина участка линий коммуникаций.

Если длина участка линий коммуникаций неизвестна, то L_L принимают равной 1000 м.

Примечание 1 - Для линий электропередачи и телекоммуникационных линий требования к указанным параметрам должны соответствовать законодательным и обязательным требованиям, принятым на территории РФ.

Таблица А.2 - Коэффициент, характеризующий тип прокладки линий коммуникаций, C_I

Таблица А.3 - Коэффициент, характеризующий тип линий коммуникаций, С_Т

Таблица А.4 - Коэффициент, характеризующий тип местоположения здания (сооружения) и его линий коммуникаций, С_Е

Примечание 2 - Размер области защиты A_L для подземных линий коммуникаций зависит от удельного сопротивления земли. Чем больше удельное сопротивление земли, тем больше область защиты (A_L пропорциональна ). Коэффициент, характеризующий тип прокладки линий коммуникаций С_I в таблице А.2, связан с ρ = 400 Ом.

Примечание 3 - Дополнительную информацию относительно области защиты A_I для телекоммуникационных линий можно найти в [7].

А.5 Оценка среднего количества опасных событий в год вследствие удара молнии вблизи линий коммуникаций N_I

Линии коммуникаций могут быть разделены на несколько участков. Для каждого участка линий коммуникаций значение N_I может быть рассчитано по формуле

N_I = N_G ∙ A_I ∙ C_I ∙ C_E ∙ C_T ∙ 10^-6,                                       (А.10)

где N_I - количество перенапряжений с амплитудой не ниже 1 кВ (1/год) на линиях коммуникаций;

N_G - плотность ударов молнии в землю, 1/км² в год;

A_I - площадь области защиты при ударе молнии вблизи линий коммуникаций (см. рисунок А.5), м²;

C_I - коэффициент, характеризующий тип прокладки линий коммуникаций (см. таблицу А.2);

C_T - коэффициент, характеризующий тип линий коммуникаций (см. таблицу А.3);

C_E - коэффициент, характеризующий тип местоположения здания (сооружения) и его линий коммуникаций (см. таблицу А.4).

Для ударов молнии вблизи линий коммуникаций

A_L = 4000L_L,                                                        (A.11)

где L_L - длина участка линий коммуникаций.

Если длина участка линий коммуникаций неизвестна, L_L принимают равной 1000 м.

Примечания

1 Для линий электропередачи и телекоммуникационных линий требования к указанным параметрам должны соответствовать обязательным требованиям, принятым на территории РФ.

2 Для более точной оценки может быть использовано значение A_I в соответствии с [8, пункт 161] и [9, пункт 162] для линий электропередачи и в соответствии с [10] для телекоммуникационных линий.

Приложение В
(справочное)

Оценка вероятности повреждений Р_Х для здания (сооружения)

В.1 Общие положения

Приведенные в настоящем приложении значения вероятности повреждений здания (сооружения) следует применять только в тех случаях, если применяемые меры защиты соответствуют:

- МЭК 62305-3 - для мер защиты, направленных на снижение вреда живым существам и уменьшение физических повреждений здания (сооружения);

- МЭК 62305-4 - для мер защиты, направленных на снижение отказов внутренних систем.

В конкретной ситуации могут быть выбраны другие значения вероятности повреждений здания (сооружения).

Значение вероятности Р_Х меньше 1 может быть принято только в случае, когда мера защиты или характеристика соответствуют всему защищаемому зданию (сооружению) или всей защищаемой зоне здания (сооружения) Z_S со всем соответствующим оборудованием.

В.2 Вероятность Р_А того, что удар молнии в здание (сооружение) нанесет вред живым существам

Значение вероятности Р_А поражения электрическим током живых существ вследствие скачка электрического тока или напряжения, вызванных ударом молнии в здание (сооружение), зависит от применяемых LPS и дополнительных мер защиты. Значение Р_А рассчитывают по формуле

Р_А = Р_ТА ∙ Р_В,                                                          (В.1)

где Р_ТА зависит от применяемых дополнительных мер защиты от скачка электрического тока или напряжения (см. таблицу В.1);

- Р_В характеризует уровень защиты от молнии (LPL), для которого разрабатываемая система защиты от молнии (LPS) соответствует МЭК 62305-3 (см. таблицу В.2).

Если применяют несколько мер защиты, то значение вероятности Р_ТА равно произведению соответствующих значений.

Примечания

1 Меры защиты эффективны для снижения Р_А только в зданиях (сооружениях), оснащенных системой защиты от молнии (LPS), или в зданиях (сооружениях), имеющих сплошную металлическую или железобетонную структуру, действующую как естественная система защиты от молнии (LPS), где требования к соединениям и заземлению соответствуют МЭК 62305-3.

2 Если в здании (сооружении), имеющем каркас из железобетонных элементов, использована система токоотводов или если существуют физические препятствия удару молнии в здание (сооружение), то значение вероятности Р_А незначительно.

3 Дополнительная информация приведена в подразделах 8.1, 8.2 МЭК 62305-3.

Таблица В.1 - Значения вероятности Р_ТА того, что удар молнии в здание (сооружение) нанесет вред живым существам вследствие поражения электрическим током, вызванного скачком напряжения или тока

В.3 Вероятность Р_В физического повреждения здания (сооружения) при ударе молнии в здание (сооружение)

Система защиты от молнии (LPS) является наиболее подходящей мерой защиты для снижения значения Р_В.

Значения вероятности Р_В физического повреждения, вызванного ударом молнии в здание (сооружение), для различных уровней защиты от молнии приведены в таблице В.2.

Примечание 1 - Возможно применение других значений Р_В, кроме приведенных в таблице В.2, если они основаны на детальном исследовании конкретной ситуации с учетом требований к критериям по размерам и проводимости, установленным в МЭК 62305-1.

Примечание 2 - Характеристики LPS, включая характеристики устройств защиты от импульсных перенапряжений для соединения по уравниванию потенциалов, приведены в МЭК 62305-3.

Таблица В.2 - Значения Р_В для различных мер защиты от физического повреждения здания (сооружения)

В.4 Вероятность Р_С отказа внутренних систем при ударе молнии в здание (сооружение)

Система устройств защиты от импульсных перенапряжений является наиболее подходящей мерой защиты для снижения значения Р_С.

Вероятность Р_С отказа внутренних систем вследствие удара молнии в здание (сооружение) рассчитывают по формуле

P_С = P_SPDC_LD.                                                        (В.2)

Значение P_SPD зависит от применяемой системы устройств защиты от импульсных перенапряжений (отвечающей требованиям МЭК 62305-4), соответствующей LPL. Значения P_SPD приведены в таблице В.3.

Коэффициент C_LD зависит от особенностей экранирования, заземления и изоляции линий коммуникаций, с которыми связаны внутренние системы. Значения C_LD, C_LI приведены в таблице В.4.

Таблица В.3 - Значение вероятности P_SPD для разных LPL, в соответствии с которыми разработана система устройств защиты от импульсных перенапряжений

Примечание 1 - Система устройств защиты от импульсных перенапряжений эффективна для снижения Р_С только в зданиях (сооружениях), защищенных системой защиты от молнии (LPS), или зданиях (сооружениях), имеющих сплошные металлические или железобетонные структуры, которые действуют как естественные LPS, при этом должны быть учтены требования МЭК 62305-3 к соединениям и заземлению.

Примечание 2 - Значение P_SPD может быть снижено путем применения устройств защиты от импульсных перенапряжений, имеющих более высокие характеристики защиты (от более высокого номинального электрического тока I_N, при более низком уровне защиты U_P и т.п.) по сравнению с требованиями, определенными для LPL I (см. таблицу А.3 МЭК 62305-1, приложение Е МЭК 62305-1 и приложение D МЭК 62305-4). Эти приложения могут быть использованы для устройств защиты от импульсных перенапряжений, имеющих высокую вероятность P_SPD.

Примечание 3 - При расчете вероятности Р_С для неэкранированных внутренних систем принимают C_LD = 1.

Примечание 4 - Для неэкранированных внутренних систем:

- не соединенных с внешними линиями коммуникаций (автономная система);

- соединенных с внешними линиями коммуникаций через изолирующее средство;

- соединенных с внешними линиями коммуникаций, состоящими из кабелей, специально защищенных от молний или системы проводов, заложенных в кабельный канал, металлических проводников или труб, специально защищенных от молнии, подсоединенных к общей заземляющей шине, в соответствии с требованиями МЭК 62305-4, отсутствует необходимость в системе устройств защиты от импульсных перенапряжений для снижения Р_С при условии, что индуцируемое напряжение U_I выше, чем выдерживаемое импульсное напряжение U_W внутренних систем (U_I ≤ U_W). Дополнительная информация об оценке индуцируемого напряжения U_I приведена в МЭК 62305-4 (приложение А).

Таблица В.4 - Значения коэффициентов C_LD и C_LI в зависимости от условий экранирования, заземления и изоляции

В.5 Вероятность Р_М отказа внутренних систем вследствие удара молнии вблизи здания (сооружения)

Для снижения значения Р_М в качестве мер защиты наиболее подходят следующие меры: разработка и расположение LPS в виде сетки; экранирование; соблюдение мер предосторожности при выборе и прокладке трассы для проводки; применение материалов, выдерживающих более высокое напряжение, изолирующих средств и системы устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Вероятность Р_М отказа внутренних систем вследствие удара молнии зависит от принятых мер LPM.

Если система устройств защиты от импульсных перенапряжений не отвечает требованиям МЭК 62305-4, то значение Р_М принимают равным значению P_MS.

Если система устройств защиты от импульсных перенапряжений отвечает требованиям МЭК 62305-4, то значение Р_М вычисляют по формуле

Р_М = P_SPD ∙ P_MS.                                                      (В.3)

Для внутренних систем с оборудованием, не обладающим уровнем сопротивления и устойчивости к напряжениям, установленным в соответствующих стандартах на продукцию, значение вероятности Р_М должно быть принято равным 1 (Р_М = 1).

Значение вероятности P_MS вычисляют по следующей формуле:

P_MS = (K_S1 ∙ K_S2 ∙ K_S3 ∙ K_S4)²,                                        (В.4)

где K_S1 - коэффициент, характеризующий эффективность экранирования здания (сооружения), LPS или других мер защиты в пределах LPZ 0/1;

K_S2 - коэффициент, характеризующий эффективность экранирования внутренних систем здания (сооружения) в пределах LPZ X/Y (X > 0, Y > 1);

K_S3 - коэффициент, характеризующий внутреннюю проводку (см. таблицу В.5);

K_S4 - коэффициент, характеризующий выдерживаемое импульсное напряжение защищаемой системы.

Таблица В.5 - Значение коэффициента K_S3 в зависимости от типа внутренней проводки

Примечание 1 - В случае если оборудование, обеспеченное изолирующими средствами, состоит из трансформаторов с заземленным экраном между обмотками или использованы волоконно-оптические кабели или оптические соединители, то значение вероятности P_MS должно быть принято равным 0 (P_MS = 0).

Внутри зоны защиты от молнии на безопасном расстоянии от границ защитного экрана, равном шагу сетки w_m или более, коэффициенты K_S1 и K_S2 для LPS или экрана из пространственной сетки могут быть рассчитаны следующим образом:

K_S1 = 0,12w_m1;                                                                              (B.5)

K_S2 = 0,12w_m2,                                                                              (B.6)

где w_m1(m) и w_m2(m) - размер шага сетки пространственного экрана, или типовой ячейки LPS токоотвода, или интервал между металлическими столбами здания (сооружения), или интервал между железобетонными балками конструкции, действующими как естественные LPS.

Для сплошного металлического экрана толщиной от 0,1 до 0,5 мм K_S1 = K_S2 = 10^-4.

Примечание 2 - В случае если создана сеть в соответствии с МЭК 62305-4, значения K_S1 и K_S2 могут быть уменьшены в два раза.

В случае если индукционная петля проходит вблизи от экранированных проводников, расположенных на границе LPZ на расстоянии от экрана менее безопасного расстояния, значения K_S1 и K_S2 должны быть выше. Например, значения K_S1 и K_S2 должны быть удвоены, если расстояние до экрана составляет от 0,1w_m до 0,2w_m.

Для LPZ каскадного типа результирующее значение K_S2 равно произведению соответствующих значений K_S2 каждой LPZ.

Примечание 3 - Максимальное значение K_S1 и K_S2 равно 1.

Коэффициент K_S4 рассчитывают по формуле

K_S4 = 1/U_W,                                                                                  (B.7)

где U_W - номинальное выдерживаемое импульсное напряжение защищаемой системы, кВ.

Примечание 4 - Максимальное значение K_S4 равно 1.

Если существует оборудование с различными уровнями выдерживаемого напряжения во внутренней системе, должен быть выбран коэффициент K_S4, относящийся к самому низкому уровню выдерживаемого импульсного напряжения.

В.6 Вероятность Р_U нанесения вреда живым существам при ударе молнии в линии коммуникаций

Значение вероятности Р_U нанесения вреда живым существам вследствие удара молнии в линии коммуникаций, подведенные в здание (сооружение), зависит: от характеристик экранирования коммуникаций; выдерживаемого напряжения внутренних систем, связанных с коммуникациями, обычных защитных мер (физические ограничения, предупредительные надписи, изолирующие средства и набор устройств защиты от импульсных перенапряжений, обеспечивающий выравнивание потенциалов на концах линий коммуникаций) в соответствии с МЭК 62305-3.

Примечание 1 - В данном случае отсутствует необходимость применения системы устройств защиты от импульсных перенапряжений в соответствии с МЭК 62305-4 для снижения Р_U. Достаточно применения устройств защиты от импульсных перенапряжений в соответствии с МЭК 62305-3.

Значение Р_U рассчитывают по формуле

P_U = P_TUP_EBP_LDC_LD,                                                                             (B.8)

где P_TU - вероятность, характеризующая меры защиты живых существ от поражения электрическим током, такие как физические ограничения и предупредительные надписи. Значения вероятности P_TU приведены в таблице В.6

Таблица В.6 - Значения вероятности P_TU нанесения вреда живым существам вследствие удара молнии во входящие линии коммуникаций

Р_ЕВ - вероятность, характеризующая уравнивание потенциалов (ЕВ) в соответствии с МЭК 62305-3 и уровень защиты от молнии (LPL), для которого разработаны эти устройства защиты от импульсных перенапряжений. Значения вероятности Р_ЕВ приведены в таблице В.7.

Таблица В.7 - Значения вероятности Р_ЕВ для разных уровней защиты от молнии (LPL), для которых разработаны устройства защиты от импульсных перенапряжений

P_LD - вероятность, характеризующая отказ внутренних систем вследствие удара молнии в линии коммуникаций, вызвавшего изменения характеристик этих линий. Значения вероятности P_LD приведены в таблице В.8.

Таблица В.8 - Значения вероятности P_LD в зависимости от сопротивления R_S защитного экрана и выдерживаемого импульсного напряжения оборудованием U_W

C_LD - коэффициент, характеризующий особенности экранирования, заземления и изоляции коммуникаций. Значения C_LD приведены в таблице В.4.

Примечание 2 - Если в соответствии с МЭК 62305-3 для выравнивания потенциалов на концах линий коммуникаций установлены устройства защиты от импульсных перенапряжений, то система заземления и соединений в соответствии с МЭК 62305-4 может дополнительно улучшить защиту от молнии.

Примечание 3 - Если использовано несколько типов мер защиты, то значение вероятности Р_TU равно произведению значений, соответствующих мерам защиты.

Примечание 4 - Значение вероятности Р_ЕВ может быть снижено при применении устройств защиты от импульсных перенапряжений, имеющих более высокие характеристики защиты (более высокий номинальный электрический ток I_N, низкий уровень защиты U_P и т.д.) по сравнению с требованиями, установленными для LPLI (см. таблицу А.3 МЭК 62305-1, приложение D МЭК 62305-4). Эти приложения могут быть использованы для устройств защиты от импульсных перенапряжений, имеющих высокую вероятность Р_ЕВ.

Примечание 5 - В городских и пригородных районах низковольтные линии электропередачи обычно не экранированы кабельным каналом, тогда как телекоммуникационные линии обычно прокладывают внутри экранированных кабельных каналов (которые обычно содержат не менее 20 проводников с сопротивлением экрана 5 Ом/км и медные провода диаметром 0,6 мм). В сельской местности для низковольтных линий электропередачи, как и для телекоммуникационных линий, обычно используют неэкранированный воздушный кабель (медный провод диаметром 1 мм). Для высоковольтных линий электропередачи обычно используют экранированные кабели с сопротивлением экрана от 0,1 до 5 Ом/км. Требования к линиям электропередачи и телекоммуникационным линиям установлены в обязательных требованиях РФ.

В.7 Вероятность P_V физического повреждения здания (сооружения) при ударе молнии в линии коммуникаций

Значение вероятности P_V физического повреждения здания (сооружения) вследствие удара молнии в линии коммуникаций зависит от характеристик экранирования линий коммуникаций, выдерживаемого импульсного напряжения внутренних систем, изолирующих средств и устройств защиты от импульсных перенапряжений, обеспечивающих выравнивание потенциалов на вводе линий коммуникаций в соответствии с МЭК 62305-3.

Если система устройств защиты от импульсных перенапряжений не предусмотрена для обеспечения уравнивания потенциалов в соответствии с МЭК 62305-3, то значение P_V равно значению P_LD, где P_LD - вероятность отказа внутренних систем вследствие удара молнии в линии коммуникаций.

Примечание - В данном случае отсутствует необходимость в применении устройств защиты от импульсных перенапряжений в соответствии с МЭК 62305-4 для снижения P_V. Достаточно применения устройств защиты от импульсных перенапряжений в соответствии с МЭК 62305-3.

Значения P_V рассчитывают по формуле

P_V = P_EBP_LDC_LD,                                                        (B.9)

где Р_ЕВ - вероятность, характеризующая уравнивание потенциалов (ЕВ) в соответствии с МЭК 62305-3 и уровень защиты от молнии (LPL), для которого разработаны устройства защиты от импульсных перенапряжений. Значения вероятности Р_ЕВ приведены в таблице В.7;

P_LD - вероятность отказа внутренних систем вследствие удара молнии в линии коммуникаций, вызывающего изменение характеристик этих линий. Значения вероятности P_LD приведены в таблице В.8;

C_LD - коэффициент, характеризующий экранирование, заземление и изоляцию коммуникаций. Значения C_LD приведены в таблице В.4.

В.8 Вероятность P_W отказа внутренних систем вследствие удара молнии в линии коммуникаций

Значение вероятности P_W отказа внутренних систем вследствие удара молнии в линии коммуникаций, входящие в здание (сооружение), зависит от характеристик экранирования линий коммуникаций, выдерживаемого напряжения внутренних систем, связанных с линиями коммуникаций, изолирующих средств и системы устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Значения P_V рассчитывают по формуле

P_W = P_SPDP_LDC_LD,                                                   (В.10)

где P_SPD - вероятность, характеризующая систему устройств защиты от импульсных перенапряжений, соответствующую МЭК 62305-4, и уровень защиты от молнии (LPL), для которого спроектированы эти устройства защиты. Значения P_SPD приведены в таблице В.3;

P_LD - вероятность отказа внутренних систем вследствие удара молнии в линии коммуникаций, вызывающего изменение характеристик этих линий. Значения вероятности P_LD приведены в таблице В.8;

C_LD - коэффициент, характеризующий экранирование, заземление и изоляцию коммуникаций. Значения C_LD приведены в таблице В.4.

В.9 Вероятность P_Z отказа внутренних систем вследствие удара молнии вблизи линий коммуникаций

Значение вероятности P_Z отказа внутренних систем вследствие удара молнии вблизи линий коммуникаций, входящих в здание (сооружение), зависит от характеристик экранирования линий коммуникаций, выдерживаемого напряжения систем, связанных с линиями коммуникаций, изолирующих средств и системы устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Значения P_Z рассчитывают по формуле

P_Z = P_SPDP_LIC_LI,                                                      (В.11)

где P_SPD - вероятность, характеризующая систему устройств защиты от импульсных перенапряжений, соответствующую МЭК 62305-1, и уровень защиты от молнии (LPL), для которого спроектированы эти устройства защиты. Значения P_SPD приведены в таблице В.3;

P_LI - вероятность отказа внутренних систем при ударе молнии вблизи линий коммуникаций в зависимости от характеристик этих линий. Значения вероятности Р_LI приведены в таблице В.9;

С_LI - коэффициент, характеризующий экранирование, заземление и изоляцию линий коммуникаций. Значения C_LD приведены в таблице В.4.

Таблица В.9 - Значения вероятности Р_LI в зависимости от типа линий коммуникаций и выдерживаемого оборудованием напряжения U_W

Примечание - Более точная оценка Р_LI для линий телекоммуникации приведена в [10], а для линий электропередачи - в [11].

Приложение С
(справочное)

Оценка величины потерь L_X

С.1 Общие положения

Разработчик системы защиты от молнии или владелец здания (сооружения) должен рассчитать сумму потерь L_Х. Метод расчета средних потерь, приведенный в настоящем приложении, предложен Международной электротехнической комиссией (МЭК).

Примечания

1 В ситуации, когда повреждение здания (сооружения) вследствие удара в него молнии затрагивает близлежащие объекты или окружающую среду (например, химическое или радиоактивное загрязнение), необходимо провести более детальный анализ расчета потерь L_Х с учетом всех возникших потерь.

2 Целесообразно приведенные в настоящем приложении формулы и соотношения использовать как начальное значение для L_Х.

С.2 Средние потери, соответствующие опасному событию

Потери L_Х соотносят с общим количеством повреждений различного типа, вызванных одним опасным событием, произошедшим вследствие удара молнии, при этом необходимо рассмотреть степень и воздействие этих повреждений.

Значение L_Х зависит от типа рассматриваемых потерь:

- L1 (потери, связанные с гибелью и травмированием людей): количество живых существ, подвергаемых опасности;

- L2 (потери, связанные с полным или частичным разрушением общественных коммуникаций): количество потребителей, не получивших услугу;

- L3 (потери, связанные с нанесением вреда объектам культурного назначения): стоимость здания (сооружения), его частей и содержимого, подвергаемых опасности;

- L4 (экономические потери): стоимость подвергаемых опасности животных, здания (сооружения), включая потери от нарушения деятельности, его содержимого и внутренних систем.

Каждый тип потерь соответствует определенному типу повреждений (D1, D2 и D3).

С.3 Потери, связанные с гибелью и травмированием людей, L1

Значение потерь L_Х определяют в соответствии с таблицей С.1, учитывая, что:

- потери, связанные с гибелью и травмированием людей, зависят от характеристик зоны. Эти характеристики должны быть учтены с помощью повышающих (h_Z) и понижающих (r_t, r_f, r_p) коэффициентов;

- максимальное значение потерь в зоне должно быть снижено путём уменьшения отношения количества людей, которые могут быть подвергнуты опасности (n_z), к общему количеству людей в здании (сооружении) (n_t);

- уменьшение времени в часах за год, в течение которого люди находятся в зоне (t_z) (общее количество часов в год составляет 8760 часов), может уменьшить потери.

Таблица С.1 - Тип потерь L1: значение потерь для каждой зоны

где L_T - типовое значение среднего количества живых существ, подвергающихся опасности вследствие поражения электрическим током (D1), для одного опасного события (см. таблицу С.2);

L_F - типовое значение среднего количества живых существ, подвергающихся опасности вследствие физических повреждений здания (сооружения) (D2), для одного опасного события (см. таблицу С.2);

L_O - типовое значение среднего относительного количества живых существ, подвергающихся опасности вследствие отказа внутренних систем (D3), для одного опасного события (см. таблицу С.2);

r_t - коэффициент снижения потерь, связанных с гибелью людей в зависимости от типа грунта или пола (см. таблицу С.3);

r_p - коэффициент снижения потерь вследствие физических повреждений здания (сооружения) за счет использования противопожарного оборудования (см. таблицу С.4);

r_f - коэффициент снижения потерь вследствие физического повреждения здания (сооружения) в случае пожара или взрыва здания (сооружения) (см. таблицу С.5);

h_z - коэффициент повышения потерь вследствие физического повреждения здания (сооружения) при наличии особых опасностей (см. таблицу С.6);

n_z - количество людей в зоне;

п_t - общее количество людей в здании (сооружении);

t_z - время присутствия людей в зоне (в часах за год).

Таблица С.2 - Типовые средние значения L_T, L_F и L_O

Примечание 1 - Значения, приведенные в таблице С.1, относятся к людям, постоянно находящимся в здании (сооружении).

Примечание 2 - Для зданий (сооружений) с опасностью возникновения взрыва может потребоваться более детальная оценка значений L_F и L_O, при этом необходимо учитывать тип здания (сооружения), опасность возникновения взрыва, опасные зоны и меры по снижению риска.

В ситуации, когда повреждение здания (сооружения) вследствие удара молнии вызывает негативные последствия для расположенных рядом зданий (сооружений) или окружающей среды (например, химическое или радиоактивное загрязнение), при расчете общих потерь L_FT должны быть учтены дополнительные потери L_E:

L_FT = L_F + L_Е,                                                           (С.1)

где L_E = L_FE ∙ t_e/8760;

L_FE - потери на близлежащей территории вследствие физического повреждения здания (сооружения);

t_e - время присутствия людей в зоне вблизи здания (сооружения).

Примечание 3 - Если значения L_FE и t_e неизвестны, то L_FE ∙ t_e/8760 принимают равным 1.

Если применено несколько противопожарных мероприятий, то должно быть принято самое низкое значение r_p из таблицы.

В зданиях (сооружениях) с опасностью возникновения взрыва для всех случаев r_p = 1.

Таблица С.3 - Значения коэффициента снижения потерь r_t в зависимости от типа грунта или пола

Таблица С.4 - Значения коэффициента снижения потерь r_p в зависимости от использованного противопожарного оборудования

Таблица С.5 - Значения коэффициента снижения потерь r_f в зависимости от опасности возникновения пожара и/или взрыва в здании (сооружении)

Примечание 4 - Для зданий (сооружений) с опасностью возникновения взрыва может потребоваться более детальная оценка r_f.

Примечание 5 - К зданиям (сооружениям) с высокой опасностью возникновения пожара относят здания (сооружения) из горючих материалов, здания (сооружения) с крышей из горючих материалов или здания (сооружения) с установленной удельной огневой нагрузкой более 800 МДж/м².

Примечание 6 - К зданиям (сооружениям) со средней опасностью возникновения пожара относят здания (сооружения) с установленной удельной огневой нагрузкой от 800 до 400 МДж/м².

Примечание 7 - К зданиям (сооружениям) с низкой опасностью возникновения пожара относятся здания (сооружения) с установленной удельной огневой нагрузкой менее 400 МДж/м² или здания (сооружения), выборочно содержащие горючие материалы.

Примечание 8 - Установленная удельная огневая нагрузка - это отношение энергии общего количества горючего материала поверхности здания (сооружения) ко всей поверхности здания (сооружения).

Примечание 9 - В настоящем стандарте здания (сооружения), содержащие опасные зоны, или здания (сооружения), содержащие материалы из твердых взрывчатых веществ, не относят к зданиям (сооружениям) с опасностью взрыва, если выполнено хотя бы одно из следующих условий:

a) время присутствия взрывоопасного вещества в здании (сооружении) менее 0,1 ч/г;

b) объем взрывоопасной смеси незначителен в соответствии с МЭК 60079-10-1 [2] и МЭК 60079-10-2 [3];

c) зона не может быть непосредственно подвергнута ударам молнии и искровым разрядам в досягаемой зоне.

Примечание 10 - Для опасных зон, защищенных металлическими крышей или покрытием, условие с) выполнено, если покрытие, действующее как система естественного воздушного охлаждения, находится в целостности без пробоев или других нарушений, а внутренние системы под крышей или покрытием, если они имеются, защищены от скачков напряжения и искрения.

Таблица С.6 - Значения коэффициента повышения потерь h_z в случае особых видов опасности

С.4 Потери, связанные с полным или частичным разрушением общественных коммуникаций, L2

Значение L_Х для зоны определяют в соответствии с таблицей С.7 как среднее относительное количество пользователей, не получивших соответствующую услугу вследствие одного опасного события. Значение потерь для различных типов услуг, в т.ч. работы общественных коммуникаций, приведены в таблице С.6. При этом должно быть учтено следующее:

- потери общественных коммуникаций, которые зависят от характера зон в здании (сооружении). Характер этих зон должен быть учтен с помощью понижающих коэффициентов r_f, r_p;

- максимальное значение потерь вследствие повреждений в зонах должно быть снижено путем уменьшения отношения количества потребителей, обслуживаемых в зоне, n_z, к общему количеству потребителей, обслуживаемых во всем здании (сооружении), n_t.

Таблица С.7 - Тип потерь L2: значение потерь для каждой зоны

где L_F - типовое значение среднего относительного количества живых существ, подвергающихся опасности вследствие физических повреждений (D2) для одного опасного события (см. таблицу С.2);

L_O - типовое значение среднего относительного количества живых существ, подвергающихся опасности вследствие отказа внутренних систем (D3) для одного опасного события (см. таблицу С.2);

r_p - коэффициент снижения потерь при использовании противопожарного оборудования (см. таблицу С.4);

r_f - коэффициент снижения потерь при опасности пожара и/или взрыва здания (сооружения) (см. таблицу С.5);

n_z - количество потребителей услуг в зоне;

n_t - общее количество потребителей услуг в здании (сооружении).

Таблица С.8 - Типовые средние значения L_F и L_O

С.5 Потери, связанные с нанесением вреда объектам культурного назначения, L3

Значение L_Х для каждой зоны определяют в соответствии с таблицей С.9. При этом необходимо учитывать следующее:

- потери невосполнимого культурного назначения, которые зависят от характера зон в здании (сооружении). Характер этих зон должен быть учтен с помощью понижающих коэффициентов (r_f, r_p);

- максимальное значение потерь вследствие повреждений в зонах должно быть снижено путем снижения отношения стоимости объектов культурного назначения в зонах (c_z) к общей стоимости здания (сооружения), если оно имеет культурное назначение, и находящихся в нем объектов культурного назначения.

Таблица С.9 - Тип потерь L3: значение потерь для каждой зоны

где L_F - типовое значение средних потерь, относительное число потерь (стоимости всех потерь), подвергающихся опасности вследствие физических повреждений здания (сооружения) (D2) для одного опасного события (см. таблицу С.10);

r_p - коэффициент снижения потерь при использовании противопожарного оборудования (см. таблицу С.4);

r_f - коэффициент снижения потерь для зданий (сооружений), полученных вследствие физических повреждений, с опасностью пожара и/или взрыва (см. таблицу С.5);

c_z - стоимость объектов культурного назначения в зоне;

c_t - общая стоимость объектов культурного назначения для всего здания (сооружения) (сумма всех зон).

Таблица С.10 - Тип потерь L3: типовое среднее значение L_F

С.6 Экономические потери, L4

Значение L_Х для каждой зоны определяют в соответствии с таблицей С.11. При этом необходимо учитывать следующее:

- экономические потери зависят от характера зон. Характеристики этих зон должны быть учтены с помощью понижающих коэффициентов (r_t, r_p, r_f);

- максимальное значение потерь должно быть снижено путем снижения отношения соответствующего значения в зоне к общей стоимости c_t всего здания (животных, содержимого здания, внутренних систем, включая виды деятельности). Соответствующие значения в зонах зависят от типов повреждений:

Таблица С.11 - Тип потерь L4: значение потерь для каждой зоны

где L_T - типовое значение средней стоимости потерь животных, зданий (сооружений), внутренних систем, включая доходы от их использования вследствие воздействия электрическим током (D1) для одного опасного события (см. таблицу С.12);

L_F - типовое значение средней стоимости потерь животных, зданий (сооружений), внутренних систем, включая доходы от их использования вследствие физических повреждений зоны (D2) для одного опасного события (см. таблицу С.12);

L_O - типовое значение средней стоимости потерь животных, зданий (сооружений), их содержимого, внутренних систем, включая доходы от их использования, вследствие отказа внутренних систем (D3) для одного опасного события (см. таблицу С.12);

r_t - коэффициент снижения потерь животных в зависимости от типа грунта или пола (см. таблицу С.3);

r_p - коэффициент снижения потерь при использовании противопожарного оборудования (см. таблицу С.4);

r_f - коэффициент снижения потерь при опасности пожара и/или взрыва здания (сооружения) (см. таблицу С.5);

с_а - стоимость животных в зоне;

с_b - стоимость строений в зоне;

с_с - стоимость содержимого зоны;

c_s - стоимость внутренних систем, включая доход от их использования в зоне;

c_t - общая стоимость всего защищаемого здания (сооружения) (сумма стоимостей животных, строений, их содержимого и внутренних систем, включая доход от их использования во всех зонах).

Таблица С.12 - Тип потерь L4: типовое среднее значение L_T, L_F и L_O

Примечание 1 - Для зданий (сооружений) с риском возникновения взрыва может потребоваться более детальный анализ значений L_F и L_O с учетом типа здания (сооружения), особенностей зоны и мер по снижению риска.

В ситуации, когда повреждение здания (сооружения) вследствие удара молнии создает опасность для расположенных рядом зданий (сооружений) или окружающей среды (например, химическое или радиоактивное загрязнение), при оценке общих потерь (L_FT) должны быть учтены дополнительные потери L_Е:

L_FT = L_F + L_E,                                                                                   (C.14)

где L_E = L_FE ∙ c_e/c_t;                                                                                                                                                              (С.15)

L_FE - потери, полученные вследствие физических повреждений вблизи здания (сооружения);

с_е - общая стоимость животных, зданий (сооружений), содержимого внутренних систем, включая доходы от их использования, в опасных местах вблизи здания (сооружения).

Примечание 2 - Если значение L_FE неизвестно, то L_FE принимают равным 1.

Приложение D
(справочное)

Расчет стоимости потерь

Стоимость потерь C_LZ для одной зоны может быть рассчитана по следующей формуле

C_LZ = R_4Z ∙ c_t.                                                          (D.1)

где R_4Z - риск потерь в зоне при отсутствии мер защиты;

c_t - общая стоимость здания (в т.ч. животных, строений, содержимого и внутренних систем, включая доходы от их использования).

Стоимость общих потерь C_L в здании (сооружении) может быть вычислена по следующей формуле:

C_L = ΣC_LZ = R₄ ∙ c_t,                                                     (D.2)

где R₄ = ΣR_4Z - риск потерь во всех зонах при отсутствии мер защиты.

Стоимость остаточных потерь C_RLZ в одной зоне при применении мер защиты может быть вычислена по следующей формуле:

C_RLZ = R'_4Z ∙ c_t,                                                        (D.3)

где R'_4Z - риск потерь в зоне при применении мер защиты.

Стоимость общих остаточных потерь C_RL в здании (сооружении) при применении мер защиты может быть вычислена по следующей формуле

C_RL = ΣC_RLZ = R'_4Z ∙ c_t,                                                 (D.4)

где R'₄ = ΣR'_4Z - риск общих потерь во всех зонах при применении мер защиты.

Стоимость С_РМ мер защиты в год может быть вычислена по формуле

C_PM = C_P(i + a + m),                                                  (D.5)

где С_Р - стоимость мер защиты;

i - процентная ставка за использование денежных средств, потраченных на создание мер защиты;

а - коэффициент амортизации;

т - коэффициент, равный отношению стоимости технического обслуживания мер защиты за год к С_Р.

Ежегодную экономию денежных средств S_M вычисляют по формуле

S_M = C_L - (C_PM + C_RL).                                                  (D.6)

Применение мер защиты от молнии целесообразно, если ежегодная экономия денежных средств S_M > 0.

Приложение Е
(справочное)

Примеры

Е.1 Общие положения

В приложении Е приведены примеры оценки риска для конкретных ситуаций: дом в сельской местности, офисное здание, больница и жилой дом. Пример показывает:

- расчет риска и определение потребности в защите;

- вклад различных компонентов риска в совокупный риск;

- влияние различных мер защиты на снижение риска;

- выбор мер защиты с учетом их экономической эффективности.

Примечание - В настоящем приложении использованы гипотетические данные для иллюстрации положений, установленных в настоящем стандарте. Приведенные примеры не охватывают все существующие ситуации.

Е.2 Дом в сельской местности

Дом в сельской местности представлен на рисунке Е.1.

Данному типу здания соответствуют два типа потерь: гибель людей (L1) и экономические потери (L4).

Далее необходимо оценить потребность в защите. Для этого необходимо определить риск R₁ для потерь L1, включая компоненты риска R_A, R_B, R_U и R_V (в соответствии с таблицей 2), и сопоставить полученные данные с приемлемым риском R_T = 10^-5 (в соответствии с таблицей 4). После этого выбирают приемлемые меры защиты для снижения риска.

В рассматриваемой ситуации владелец дома принял решение не проводить оценку экономических потерь и не рассматривать риск R₄ для L4.

Z₁ - прилегающие к дому территории; Z₂ - комнаты внутри дома.

Рисунок Е.1 - Дом в сельской местности

Е.2.1 Данные и характеристики

Дом в сельской местности расположен на равнинной территории, рядом с домом отсутствуют близлежащие здания (сооружения). Плотность ударов молнии составляет N_G = 4 удара молнии на 1 км² в год. В доме проживают 5 человек. Таким образом, общее количество людей равно 5, поскольку вблизи дома другие жители и прохожие отсутствуют.

Данные для дома и близлежащей территории приведены в таблице Е.1.

Таблица Е.1 - Дом в сельской местности. Характеристики здания и окружающей его среды

Данные для входящих линий коммуникаций и связанных с ними внутренних систем приведены для линии электропередачи в таблице Е.2, а для телекоммуникационной линии - в таблице Е.3.

Таблица Е.2 - Дом в сельской местности. Линии электропередачи

Таблица Е.3 - Дом в сельской местности. Телекоммуникационная линия (TLC)

Е.2.2 Определение зон в сельском доме

Могут быть определены следующие основные зоны:

- Z₁ (вне здания);

- Z₂ (внутри здания).

Для зоны Z₁ принято, что люди не находятся вне здания. Следовательно, риск для людей R_A = 0. Поскольку R_A является компонентом риска, относящимся к территории вблизи здания, то зону Z₁ можно не рассматривать. Внутри здания определена только одна зона Z₂, при этом следует учесть следующее:

- обе внутренние системы (линия электропередачи и телекоммуникационная линия) проходят по всему зданию;

- пространственные защитные экраны отсутствуют;

- здание обладает единым типом пожароустойчивости;

- итоговые потери одинаковы во всем здании и соответствуют типовой средней стоимости (см. таблицу С.1).

Полученные показатели для зоны Z₂ приведены в таблице Е.4.

Таблица Е.4 - Дом в сельской местности. Значения коэффициентов для зоны Z₂ (внутри здания)

Е.2.3 Расчет основных параметров

В таблице Е.5 приведены расчетные формулы для параметров области защиты, в таблице Е.6 - для ожидаемого количества опасных событий.

Таблица Е.5 - Дом в сельской местности. Области защиты здания и линий коммуникаций

Е.2.4 Риск R₁. Определение потребности в защите

Риск R₁ рассчитывают в соответствии с уравнением (1) как сумму компонентов:

R₁ = R_A + R_B + R_U/P + R_V/P + R_U/T + R_V/T.

Компоненты риска рассчитывают в соответствии с таблицей 6.

Таблица Е.6 - Дом в сельской местности. Ожидаемое количество опасных событий в год

Значения компонентов и полной оценки риска приведены в таблице Е.7.

Таблица Е.7 - Дом в сельской местности. Риск R₁ для незащищенного здания (10^-5)

Для данного сельского дома требуется защита от молнии, поскольку R₁ = 2,5 ∙ 10^-5 выше приемлемого риска R_T = 10^-5.

Е.2.5 Риск R₁. Выбор мер защиты

В соответствии с таблицей Е.7 основной вклад в полный риск дают следующие компоненты риска:

- R_V (удар молнии в линии коммуникаций) - 96 %;

- R_B (удар молнии в здание (сооружение)) - 4 %.

Для снижения риска R₁ до приемлемого значения необходимо рассмотреть меры защиты, позволяющие снизить компоненты R_V и R_B (см. таблицу Е.6). Подходящими мерами защиты являются следующие:

a) монтаж устройств защиты от импульсных перенапряжений в соответствие с LPL IV на вводе линий коммуникаций для защиты линии электропередачи и телефонной линии. В соответствии с таблицей В.7 это позволит снизить значение Р_ЕВ (при установке устройств защиты от импульсных перенапряжений линий коммуникаций) с 1,0 до 0,03 и в итоге значения Р_U и P_V;

b) установка IV класса LPS (включая обязательное уравнивание потенциалов). В соответствии с данными таблиц В.2 и В.7 это позволит снизить значение Р_В с 1,0 до 0,2, значение Р_ЕВ (при установке устройств защиты от импульсных перенапряжений линий коммуникаций) с 1,0 до 0,05 и в итоге значения Р_U и P_V.

Подставляя полученные значения в соответствующие уравнения, получают новые значения компонентов риска (см. таблицу Е.8).

Таблица Е.8 - Дом в сельской местности. Значения компонентов риска, соответствующие риску R₁ для защищаемого здания (сооружения)

Окончательное решение по выбору мер защиты должно быть принято с учетом существующих социальных и технических факторов.

Е.3 Административное здание

Административное здание, в котором расположены архив, офисы и компьютерный центр, представлено на рисунке Е.2.

Z₁ - прилегающая территория; Z₂ - зеленая зона у здания; Z₃ - архив; Z₄ - офисы; Z₅ - компьютерный центр

Рисунок Е.2 - Административное здание

Данному типу здания соответствуют два типа потерь: потери, связанные с гибелью и травмированием людей (L1), и экономические потери (L4).

Далее необходимо оценить потребность в защите. Для этого необходимо определить риск R₁ для потерь L1, включая компоненты риска R_A, R_B, R_U и R_V (в соответствии с таблицей 2), и сопоставить полученные данные с приемлемым риском R_T = 10^-5 (в соответствии с таблицей 4). После этого выбирают приемлемые меры защиты для снижения риска.

В рассматриваемой ситуации владелец здания принял решение не проводить оценку экономических потерь и не рассматривать риск R₄ для потерь L4.

Е.3.1 Данные и характеристики

Административное здание расположено на равнинной территории, рядом со зданием отсутствуют близлежащие здания (сооружения). Плотность ударов молнии составляет N_G = 4 удара молнии на 1 км² в год.

Данные для административного здания и близлежащей территории приведены в таблице Е.9.

Таблица Е.9 - Административное здание. Характеристики здания и окружающей его среды

Данные для входящих линий коммуникаций и связанных с ними внутренних систем приведены для линии электропередачи в таблице Е.10, а для телекоммуникационной линии - в таблице Е.11.

Таблица Е.10 - Административное здание. Линии электропередачи

Таблица Е.11 - Административное здание. Телекоммуникационная линия

Е.3.2 Определение зон в административном здании

Могут быть выделены следующие основные зоны:

Z₁ - прилегающая территория;

Z₂ - зеленая зона у здания;

Z₃ - архив;

Z₄ - офисы;

Z₅ - компьютерный центр.

При этом следует учитывать следующее:

- разный тип поверхности земли и пола на территории, вне здания, в зеленой зоне и внутри административного здания;

- административное здание включает в себя два вида помещений с разными типами пожароустойчивости: к первому виду относят архив, ко второму - офисные помещения и компьютерный центр;

- во всех внутренних зонах Z₃, Z₄ и Z₅ внутренние системы связаны с линией электропередачи и телекоммуникационной линией;

- пространственное экранирование отсутствует.

Общее количество людей, находящихся в различных зонах внутри и снаружи административного здания, составляет 200 человек.

Количество людей, находящихся в каждой зоне, различно. Распределение людей по зонам показано в таблице Е.12. Эти значения использованы для расчета общих потерь в каждой зоне.

Таблица Е.12 - Административное здание. Распределение людей по зонам

Разработчик системы защиты здания от молнии указал следующие средние значения за год, соответствующие риску R₁ (см. таблицу С.1) для здания в целом:

L_Т = 10^-2 (снаружи здания);

L_Т = 10^-2 (внутри здания);

L_F = 0,02 (классифицировано как коммерческое здание).

Эти общие значения для каждой зоны уменьшены в соответствии с количеством людей в зоне по отношению к общему количеству людей в здании.

Полученные значения для зон Z₁ - Z₅ приведены в таблицах Е.13 - Е.17.

Таблица Е.13 - Административное здание. Значения коэффициентов для зоны Z₁ (территории вблизи здания)

Таблица Е.14 - Административное здание. Значения коэффициентов для зоны Z₂ (зеленая зона вокруг здания)

Таблица Е.15 - Административное здание. Значения коэффициентов для зоны Z₃ (архив)

Таблица Е.16 - Административное здание. Значения коэффициентов для зоны Z₄ (офисы)

Таблица Е.17 - Административное здание. Значения коэффициентов для зоны Z₅ (компьютерный центр)

Е.3.3 Расчет основных параметров

В таблице Е.18 приведены расчеты параметров для областей защиты, в таблице Е.19 - ожидаемое количество опасных событий.

Таблица Е.18 - Административное здание. Области защиты для здания и линий коммуникаций

Таблица Е.19 - Административное здание. Ожидаемое ежегодное число опасных событий

Е.3.4 Риск R₁. Определение потребности в защите

Значения компонентов риска для незащищенного здания (сооружения) приведены в таблице Е.20.

Таблица Е.20 - Административное здание. Риск R₁ для незащищенных структур (значение ∙ 10^-5)

Для данного административного здания требуется защита от молнии, потому что R₁ = 9,65 ∙ 10^-5 выше, чем приемлемое значение риска R_T = 10^-5.

Е.3.5 Риск R₁. Выбор мер защиты

Основной вклад в риск R₁ для административного здания в зоне Z₃ дают риск физических повреждений от удара молнии в здание или связанные линии коммуникаций (компонент R_V дает вклад 50 %; компонент R_B дает вклад 49 %, которые в сумме составляют 99 % совокупного риска) (см. таблицу Е.20).

Эти компоненты риска могут быть снижены с помощью следующих мероприятий:

- создание системы защиты здания от молнии в соответствии с МЭК 62305-3, обеспечивающей снижение значений компонента риска R_B путем снижения значений вероятности Р_В. Уравнивание потенциалов на вводах является обязательным требованием LPS, что также позволяет снизить значения компонентов риска R_U и R_V через снижение значения вероятности Р_ЕВ;

- внедрение мер защиты для зоны Z₃ (архив), обеспечивающих уменьшение последствий пожара (обеспечение огнетушителями, автоматической системой обнаружения и тушения пожара и т.д.). Это позволяет снизить значения компонентов риска R_B и R_V через снижение значения показателя r_p;

- обеспечение уравнивания потенциалов в соответствии с МЭК 62305-3 на вводах здания. Это позволяет снизить значения компонентов риска R_U и R_V через снижение значения вероятности Р_ЕВ.

Комбинация различных мер защиты позволяет выбрать одно из следующих решений:

Решение а)

- Защита здания по III классу LPS в соответствии с МЭК 62305-3, обеспечивающая снижение значений компонентов риска R_B (Р_В = 0,1).

- Эта система защиты от молнии включает обязательное уравнивание потенциалов в соответствии с МЭК 62305-3 и установку на вводах устройств защиты от импульсных перенапряжений, разработанных для LPL III и всего здания (Р_ЕВ = 0,05), что обеспечивает снижение значений компонентов риска R_U и R_V.

Решение b)

- Защита здания по IV классу LPS в соответствии с МЭК 62305-3, обеспечивающая снижение значений компонентов риска R_B (P_B = 0,2).

- Эта система защиты от молнии включает обязательное уравнивание потенциалов в соответствии с МЭК 62305-3 и установку на вводах устройств защиты от импульсных перенапряжений, разработанных для LPL IVI и всего здания (Р_ЕВ = 0,05), что обеспечивает снижение значений компонентов риска R_U и R_V.

- Использование систем пожаротушения (обнаружения пожара), обеспечивающее снижение значений компонентов риска R_B и R_V. Установка неавтоматической (ручной) системы защиты в зоне Z₃ (архив) (r_p = 0,5).

При реализации указанных выше решений значения риска, приведенные в таблице Е.20, будут изменены на более низкие, приведенные в таблице Е.21.

Таблица Е.21 - Административное здание. Значение риска R₁ для защищенного здания (значение ∙ 10^-5)

При принятии каждого из решений риск снижается до приемлемого уровня. Выбор и принятие окончательного решения о мерах защиты должен быть сделан с учетом технических достижений и экономической эффективности от внедрения этих мер.

Е.4 Больница

Данный случай является более сложным. Больница включает в себя палаты, операционный блок и отделение интенсивной терапии (см. рисунок Е.3).

Данному типу здания соответствуют два типа потерь: гибель людей (L1) и экономические потери (L4). Для оценки риска R₁ и R₄ необходимо оценить потребность в мерах защиты и их экономическую эффективность.

Z₁ - прилегающие территории; Z₂ - палаты; Z₃ - операционный блок; Z₄ - отделение интенсивной терапии

Рисунок Е.3 - Больница

Е.4.1 Данные и характеристики

Больница расположена на равнинной территории, рядом с ней отсутствуют соседние здания (сооружения). Плотность ударов молнии составляет N_G = 4 ударам молнии на 1 км² в год.

Данные для больницы и близлежащей территории приведены в таблице Е.22.

Данные для входящих линий коммуникаций и связанных с ними внутренних систем приведены: для линии электропередачи - в таблице Е.23, а для телекоммуникационной линии - в таблице Е.24.

Таблица Е.22 - Больница. Характеристики здания и его окружающей среды

Таблица Е.23 - Больница. Линия электропередачи

Таблица Е.24 - Больница. Телекоммуникационная линия

Е.4.2 Выделение зон в больнице

В больнице могут быть установлены следующие основные зоны:

Z₁ - прилегающие территории;

Z₂ - палаты;

Z₃ - операционный блок;

Z₄ - отделение интенсивной терапии.

При этом следует учитывать следующее:

- разный тип грунта и пола на территории, вне и внутри здания больницы;

- здание больницы поделено на два типа помещений с разными типами пожароустойчивости: к первому типу относят палаты (Z₂), ко второму типу - операционный блок и отделение интенсивной терапии (Z₃, Z₄);

- во всех внутренних зонах Z₂, Z₃ и Z₄ внутренние системы соединены с линиями электропередачи и телекоммуникационной линией;

- пространственные защитные экраны отсутствуют;

- в отделении интенсивной терапии, где применяют электронные системы, достаточно протяженные и чувствительные к скачкам напряжения, могут быть в качестве защитных мер применены пространственные экраны.

В различных зонах внутри и снаружи больницы общее количество присутствующих людей составляет 1000 человек.

Количество людей, находящихся в каждой зоне, время их присутствия в зоне и стоимость нахождения пациентов в каждой зоне различны. Распределение людей по зонам и стоимость нахождения пациентов в каждой зоне приведены в таблице Е.25. Эти значения использованы для вычисления общих потерь для каждой зоны.

Таблица Е.25 - Больница. Распределение людей по зонам

Разработчик системы защиты больницы от молнии указал типовые средние значения потерь за год, соответствующие риску R₁ (см. таблицу С.1) для здания в целом:

L_Т = 10^-2 в зоне Z₁ снаружи здания;

L_Т = 10^-2 в зонах Z₂, Z₃ и Z₄ внутри здания;

L_F = 10^-1 в зонах Z₂, Z₃ и Z₄ внутри здания;

h_Z = 5 в зонах Z₂, Z₃ и Z₄ внутри здания вследствие трудности оценки;

L_O = 10^-3 в зоне Z₂ (палаты);

L_O = 10^-2 в зоне Z₃ (операционный блок) и Z₄ (отделение интенсивной терапии).

Значения основных потерь снижены для каждой зоны в соответствии с формулами (С.1 - С.4) с учетом количества людей, подвергающихся опасности в конкретной зоне по отношению к общему количеству людей и времени их нахождения в зоне.

Для риска R₄ приняты типовые средние значения потерь (см. таблицу С.1):

L_Т = 0 - живые существа не подвергаются опасности;

L_F = 0,5 - для зон Z₂, Z₃ и Z₄ внутри здания;

L_O = 10^-2 - для зон Z₂, Z₃ и Z₄ внутри здания.

Значения основных потерь снижены для каждой зоны в соответствии с формулами (С.11 - С.13) с учетом общего количества живых существ, стоимости здания, его содержимого, внутренних систем, в том числе доходов от деятельности в конкретной зоне по отношению к общему количеству живых существ, стоимости здания, его содержимого, внутренних систем и доходов от деятельности.

Потери в конкретной зоне зависят от типа опасности:

D1: (вред живым существам от поражения электрическим током): стоимость (с_а) животных;

D2: (физическое повреждение здания (сооружения)): сумма (с_а + с_b + с_с + c_s);

D3: (отказ электрических и электронных систем): стоимость c_s внутренних систем и доход от их использования.

Значения показателей для зон Z₁ - Z₄ приведены в таблицах Е.26 - Е.29.

Таблица Е.26 - Больница. Значения коэффициентов для зоны Z₁ (прилегающие территории)

Таблица Е.27 - Больница. Значения коэффициентов для зоны Z₂ (палаты)

Таблица Е.28 - Больница. Значения коэффициентов для зоны Z₃ (операционный блок)

Таблица Е.29 - Больница. Значения коэффициентов для зоны Z₄ (отделение интенсивной терапии)

Е.4.3 Расчет основных параметров

В таблице Е.30 приведены расчеты параметров для областей защиты, в таблице Е.31 - ожидаемое количество опасных событий.

Таблица Е.30 - Больница. Области защиты для здания и линий коммуникаций

Таблица Е.31 - Больница. Среднее количество опасных событий в год

Е.4.4 Риск R₁. Определение потребности в защите

В таблице Е.32 приведены значения Р_Х, в таблице Е.33 - значения компонентов риска для незащищенного здания.

Таблица Е.32 - Больница. Значения вероятностей для незащищенных зон

Таблица Е.33 - Больница. Риск R₁ для незащищенного здания (значение ∙ 10^-5)

Для данного здания требуется защита от молнии, поскольку R₁ = 69,96 ∙ 10^-5 выше приемлемого значения риска R_T = 10^-5.

Е.4.5 Риск R₁. Выбор мер защиты

Риск R₁ для больницы главным образом формируется за счет (см. таблицу Е.33):

- зоны Z₂ вследствие физических повреждений здания (компонент R_B ≈ 61 % и компонент R_V ≈ 13 %);

- зоны Z₂ и Z₃ вследствие отказа внутренних систем (соответственно компонент R_C ≈ 12 % и компонент R_C ≈ 5 %).

Эти компоненты риска могут быть снижены в результате проведения следующих мероприятий:

- создания для всего здания системы защиты от молнии в соответствии с МЭК 62305-3, обеспечивающей снижение значений компонента риска R_B за счет снижения значения вероятности Р_В. Уравнивание потенциалов на вводах является обязательным требованием LPS, что позволяет снизить значения компонентов риска R_U и R_V путем снижения значения вероятности Р_ЕВ;

- внедрения мер защиты для зоны Z₂, направленных на снижение последствий пожара (таких как наличие огнетушителей, автоматической системы обнаружения и тушения пожара и т.д.). Это позволяет снизить значения компонентов риска R_B и R_V путем снижения значения показателя r_p;

- обеспечения зон Z₃ и Z₄ системой устройств защиты от импульсных перенапряжений в соответствии с МЭК 62305-4 для внутренних электрических и телекоммуникационных систем. Это позволяет уменьшить значения компонентов риска R_C, R_M и R_W путем снижения вероятности P_SPD;

- оснащения зон Z₃ и Z₄ пространственными экранами в соответствии с МЭК 62305-4. Это позволяет снизить компонент риска R_M путем уменьшения вероятности Р_М.

Комбинации различных мер защиты позволяют выбрать одно из следующих решений:

Решение а):

- защита здания по I классу LPS (Р_В = 0,02, включая также Р_ЕВ = 0,02);

- система защиты от молнии включает систему устройств защиты от импульсных перенапряжений, на линиях электропередачи и телекоммуникационных системах, что в 1,5 раза эффективнее, чем для LPL I (P_SPD = 0,005) в зонах Z₂, Z₃ и Z₄;

- использование систем автоматического пожаротушения для зоны Z₂ (r_p = 0,2);

- наличие в зонах Z₃ и Z₄ экранирующей сетки с размером ячейки w_m = 0,5 м.

При реализации этого решения значения риска, приведенные в таблице Е.33, могут быть уменьшены до значений, приведенных в таблице Е.34.

Решение b):

- защита здания по I классу LPS (Р_В = 0,02, включая также Р_ЕВ = 0,01);

- система защиты от молнии включает систему устройств защиты от импульсных перенапряжений на линиях электропередачи и телекоммуникационных системах, что в 3 раза эффективнее, чем для LPL I (P_SPD = 0,001) в зонах Z₂, Z₃ и Z₄;

- использование систем автоматического пожаротушения для зоны Z₂ (r_p = 0,2).

При реализации этих решений значения риска, приведенные в таблице Е.33, могут быть уменьшены до значений, приведенных в таблице Е.35.

Таблица Е.34 - Больница. Значение риска R₁ для защищенного здания (значение 10^-5) для решения а)

Таблица Е.35 - Больница. Значение риска R₁ для защищенного здания (значение 10^-5) для решения b)

Решение с):

- защита здания по I классу LPS (Р_В = 0,02, включая также Р_ЕВ = 0,01);

- система защиты от молнии включает систему устройств защиты от импульсных перенапряжений на линиях электропередачи и телекоммуникационных системах, что в 2 раза эффективнее, чем для LPL I (P_SPD = 0,002) в зонах Z₂, Z₃ и Z₄;

- использование систем автоматического пожаротушения для зоны Z₂ (r_p = 0,2);

- наличие в зонах Z₃ и Z₄ экранирующей сетки с размером ячейки w_m = 0,1 м.

При реализации этих решений значения риска, приведенные в таблице Е.33, могут быть уменьшены до значений, приведенных в таблице Е.36.

Таблица Е.36 - Больница. Значение риска R₁ для защищенного здания (значение ∙ 10^-5) для решения с)

При принятии указанных выше решений риск может быть снижен до приемлемого уровня. При выборе и принятии окончательного решения относительно мер защиты следует учитывать возможные технические решения и экономическую эффективность от внедрения этих мер.

Е.4.6 Риск R₄. Анализ экономической эффективности

Для экономических потерь L4 соответствующий риск может быть оценен несколькими способами. Все параметры, необходимые для расчета компонентов риска, приведены в таблицах Е.22 - Е.29 для экономических потерь L4. Следовательно, стоимость потерь можно определить только для зон Z₂, Z₃ и Z₄, а для зоны Z₁ данные являются неполными (данные приведены только о потерях животных).

Экономические потери (стоимость животных, здания, внутренних систем и доходы от деятельности) приведены в таблице Е.25 для каждой зоны и для здания в целом.

Исходя из значений риска R₄ и R'₄ и общих потерь для здания c_t = 90 ∙ 10⁶ руб. (таблица Е.25), можно рассчитать стоимость потерь в год: C_L = R₄ ∙ c_t для незащищенного здания и C_RL = R'₄ ∙ c_t для защищенного здания (см. (D.2) и (D.4)). Результаты приведены в таблице Е.37.

Таблица Е.37 - Больница. Значение потерь C_L (для защищенного здания) и С_RL (для незащищенного здания)

Значения коэффициентов i, a, m для мер защиты приведены в таблице Е.38.

Таблица Е.38 - Больница. Значения коэффициентов i, a, m для мер защиты

Значения стоимости С_Р для возможных мер защиты и стоимости С_РМ мер защиты в год для решений а), b), с) приведены в таблице Е.39 (см. (D.5)).

Таблица Е.39 - Больница. Стоимость С_Р и С_РМ, руб.

Экономию денежных средств S_M (в год) определяют путем сопоставления затрат C_L (в год) для незащищенного здания с суммой затрат C_RL (в год) для защищенного здания и затратами в год на меры защиты С_РМ (в год). Результаты приведены в таблице Е.40.

Таблица Е.40 - Больница. Ежегодная экономия денежных средств, руб.

Е.5 Жилой дом

В данном случае рассмотрены различные решения для защиты от молнии жилого дома. Полученные результаты показывают, что некоторые решения могут быть неприемлемы, поэтому могут быть приняты приемлемые меры защиты (см. рисунок Е.4).

Данному типу здания соответствуют два типа потерь: потери человеческой жизни (L1) и экономические потери (L4).

Далее необходимо оценить потребность в защите. Для этого необходимо определить значение риска R₁, соответствующего потерям (L1), включая компоненты риска R_A, R_B, R_U и R_V (в соответствии с таблицей 2), и сравнить полученные значения с приемлемым риском R_T = 10^-5 (в соответствии с таблицей 4). После этого выбирают приемлемые меры защиты для снижения риска.

В рассматриваемой ситуации расчет экономических потерь не требуется, следовательно, риск R₄ для экономических потерь (L4) не исследуют.

Z₁ - прилегающая территория; Z₂ - зона внутри здания

Рисунок Е.4 - Жилой дом

Е.5.1 Данные и характеристики

Жилой дом расположен на равнинной территории, рядом с ним отсутствуют близлежащие здания (сооружения). Плотность ударов молнии составляет N_G = 4 удара молнии на 1 км² в год. В доме проживают 200 человек. Это количество использовано при расчетах, т.к. предполагается, что во время грозы вблизи дома на улице людей нет.

Исходные данные для жилого дома приведены в таблице Е.41.

Данные для входящих линий коммуникаций и внутренних систем приведены: для линии электропередачи - в таблице Е.42, а для телекоммуникационной линии - в таблице Е.43.

Таблица Е.41 - Жилой дом. Характеристики здания и окружающей его среды

Таблица Е.42 - Жилой дом. Линия электропередачи

Таблица Е.43 - Жилой дом. Телекоммуникационная линия

Е.5.2 Выделение зон в жилом здании

Могут быть выделены следующие основные зоны:

Z₁ - прилегающая территория;

Z₂ - зона внутри здания.

Для зоны Z₁ предполагается, что людей во время грозы на улице вокруг жилого дома нет. Следовательно, риск поражения током для людей в этой зоне R_A = 0. Так как R_A является компонентом риска, связанным с территорией вне здания, то зоной Z₁ можно пренебречь.

Для зоны Z₂ следует учесть следующее:

- здание классифицировано как «гражданское строение»;

- в зоне существуют линии электропередачи и телекоммуникационные линии;

- пространственные защитные экраны отсутствуют;

- здание является пожароустойчивым сооружением;

- предполагаемые потери и соответствующие типовые средние значения затрат и риска приведены в таблице С.1.

Значения показателей для зоны Z₂ приведены в таблице Е.44.

Таблица Е.44 - Жилой дом. Значения показателей для зоны Z₂ (внутри здания)

Е.5.3 Риск R₁. Выбор мер защиты

Значения риска R₁ и мер защиты, выбранные для снижения риска до приемлемого уровня R_T = 10^-5, приведены в таблице Е.45. Выбор мер защиты зависит от следующих параметров:

- высоты здания Н;

- значения коэффициента r_f, связанного с опасностью пожара;

- значения коэффициента r_p, характеризующего уменьшение последствий пожара;

- вероятности Р_В, которая зависит от выбранного класса системы защиты от молнии (LPS).

Таблица Е.45 - Жилой дом. Риск R₁ для жилого дома в зависимости от выбранных защитных мер

Приложение ДА
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов
ссылочным национальным стандартам Российской Федерации

Таблица ДА.1

Библиография