Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 "Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. N 795-ст)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010
"Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы"
(утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. N 795-ст)

Risk management. Protection against lightning. Part 1. General principles

Дата введения - 1 декабря 2011 г.

Введен впервые

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 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. N 795-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62305-1:2010 "Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы" (IEC 62305-1:2010 "Protection against lightning. - Part 1: General principles").

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

Введение

Удар молнии в здание (сооружение) или вблизи него является источником опасности для жизни и здоровья людей, сохранности здания (сооружения), его содержимого и инженерных сетей. Поэтому разработка и применение мер защиты от молний является очень важной задачей.

Необходимость защиты от молнии определяют в соответствии с системой менеджмента риска и с учетом экономического эффекта от использования мер защиты от молнии. Описание менеджмента риска, связанного с защитой от молнии, приведено в МЭК 62305-21*.

Рекомендации, приведенные в настоящем стандарте, позволяют разработать эффективные меры защиты, обеспечивающие снижение риска поражения молнией.

Все меры защиты от молнии должны быть интегрированы в общую систему защиты. С практической точки зрения критерии проектирования, разработки, внедрения и постоянного применения мер защиты от молнии можно отнести к одной из двух групп:

- первая группа определяет меры защиты, необходимые для уменьшения повреждения зданий (сооружений) и снижения опасности для жизни и здоровья находящихся в них людей. Этой группе мер посвящен МЭК 62305-3**;

- вторая группа определяет меры защиты, необходимые для снижения количества отказов электрических и электронных систем, находящихся в зданиях (сооружениях). Этой группе мер защиты посвящен МЭК 62305-4***.

Взаимосвязь различных стандартов по применению мер защиты от молнии (стандарты серии МЭК 62305) приведена на рисунке 1.

Применяемый в настоящем стандарте международный стандарт разработан техническим комитетом МЭК/ТС 81 "Защита от молнии".

Рисунок 1 - Взаимосвязь стандартов серии МЭК 62305 по применению мер защиты от молнии

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы защиты от молнии зданий, сооружений и их частей, включая находящихся в них людей, инженерных сетей, относящихся к зданию (сооружению), и других объектов.

Настоящий стандарт не распространяется на:

- железнодорожные системы;

- автотранспортные средства, водный и воздушный транспорт, а также на прибрежные сооружения;

- подземные трубопроводы высокого давления;

- трубопроводы линий электропередачи и телекоммуникаций, не связанные с защищаемым зданием (сооружением).

Примечание - Защита от молнии вышеперечисленных систем осуществляется в соответствии с законодательными и обязательными требованиями, правилами и нормами, действующими на территории РФ.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

МЭК 62305-2:2010 Защита от молнии. Часть 2. Менеджмент риска (IEC 62305-2:2010, Protection against lightning - Part 2: Risk management)

МЭК 62305-3:2010 Защита от молнии. Часть 3. Физическое повреждение зданий (сооружений) и виды опасности для жизни людей (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 в структурах (IEC 62305-4:2010, Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 разряд молнии в землю (lightning flash to earth): Электрический разряд между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких ударов молнии.

3.2 нисходящий разряд (downward flash): Электрический разряд (молнии) от грозовых облаков к земле, начинающийся нисходящим лидером.

Примечание - Нисходящий разряд состоит из первого импульса, который может сопровождаться последующими импульсами. Один или несколько импульсов могут сопровождаться длительным ударом молнии.

3.3 восходящий разряд (upward flash): Электрический разряд (молнии) от земли к грозовым облакам, начинающийся восходящим лидером.

Примечание - Восходящий разряд состоит из первого длительного удара, который может сопровождаться или не сопровождаться множественными последующими импульсами. Один или несколько импульсов могут сопровождаться длительным ударом.

3.4 удар молнии (lightning stroke): Единичный электрический разряд молнии между облаком и землей.

3.5 короткий удар (молнии) (short stroke): Часть молнии, представляющая собой краткий импульс тока.

Примечание - Короткий удар продолжается в течение времени (обычно менее 2 мс) (см. рисунок А.1), при котором значение силы тока снижается до уровня вдвое меньше пикового значения.

3.6 длительный удар (молнии) (long stroke): Часть молнии, представляющая собой продолжительный импульс тока.

Примечание - Период времени , в течение которого сила тока молнии превышает 10% пикового значения I, обычно составляющий от 2 мс до 1 с (см. рисунок А.2).

3.7 многократный удар (молнии) (multiple strokes): Молния, состоящая в среднем из 3 - 4 ударов, обычно с интервалом времени между ними, приблизительно равным 50 мс.

Примечание - Часто многократный удар молнии представляет собой несколько десятков ударов с интервалами между ними от 10 мс до 250 мс.

3.8 точка поражения (молнией) (point of strike): Место на поверхности земли или выступающий объект (например, здание, LPS, линии коммуникаций, дерево и т.п.), в которое ударяет молния.

Примечание - Молния может иметь несколько точек поражения.

3.9 ток молнии (lightning current); i: Электрический ток в точке поражения молнией.

3.10 пиковое значение (тока молнии) (current peak value); I: Максимальное значение силы тока молнии.

3.11 средняя крутизна (импульса тока) (average steepness of the front of impulse current): Среднее значение изменения силы тока за период времени = , характеризующее интенсивность увеличения силы тока за начальный период разряда молнии.

Примечание - Средняя крутизна импульса тока равна разности = i() - i() значений силы тока в начале и в конце интервала , деленной на = (см. рисунок А.1).

3.12 длительность фронта (импульса тока) (front time of impulse current); : Параметр, равный продолжительности времени, в течение которого сила тока молнии находится в интервале от 10% до 90% пикового значения тока молнии, умноженной на 1,25 (см. рисунок А.1).

3.13 начальный момент импульса тока (условный) (virtual origin of impulse current); : Значение времени, соответствующее точке пересечения прямой, соединяющей точки, соответствующие 10% и 90% пикового значения силы тока, с осью времени. На графике тока длительного удара молнии (см. рисунок А.1) эта точка лежит на оси времени левее 10%-ной точки тока молнии на величину 0,1 .

3.14 время полуспада (тока молнии) (time to half value of impulse current); : Параметр, равный продолжительности времени от начального момента импульса тока молнии , до момента времени, когда сила тока уменьшилась до значения, равного половине пикового значения тока молнии (см. рисунок А.1).

3.15 продолжительность удара (молнии) (flash duration); T: Время наличия тока молнии в точке поражения молнией.

3.16 время длительного удара молнии (duration of long stroke current); : Продолжительность времени, в течение которого сила тока длительного удара молнии составляет более 10% пикового значения тока молнии (см. рисунок А.2).

3.17 заряд молнии (flash charge); : Электрический заряд, равный интегралу от функции тока молнии по всей продолжительности удара молнии.

3.18 заряд импульса (impulse charge); : Электрический заряд, равный интегралу от функции тока молнии по продолжительности разряда импульса молнии.

3.19 заряд длительного удара (long stroke charge); : Электрический заряд, равный интегралу от функции тока молнии по продолжительности длительного удара.

3.20 удельная энергия (specific energy); WIR: Энергия, равная интегралу квадрата силы тока молнии по всей продолжительности удара молнии.

Примечание - Удельная энергия представляет собой энергию, выделяемую током молнии на единицу сопротивления.

3.21 удельная энергия импульса тока (specific energy of impulse current): Энергия, равная интегралу квадрата силы тока молнии по всей продолжительности импульса молнии.

Примечание - Удельная энергия длительного удара тока молнии незначительна.

3.22 защищаемое здание (сооружение) (structure to be protected): Здание (сооружение), для которого необходима защита от воздействия молнии в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

Примечание - Защищаемые здания (сооружения) могут быть частью более крупных зданий (сооружений).

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

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

3.25 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.

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

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

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

3.29 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.

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

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

3.32 вред живым существам (injury of 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 разных причин, для целей настоящего стандарта термин "вред живым существам" подразумевает получение травм (или гибель) вследствие поражения электрическим током (тип опасности D1).

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

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

3.35 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.

3.36 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 перекрытия).

3.37 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).

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

3.39 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.

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

3.41 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.

3.42 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.

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

3.43 внешняя система защиты от молнии (external lightning protection system): Часть LPS, состоящая из системы молниеприемников, системы токоотводов и системы заземления.

3.44 внутренняя система защиты от молнии (internal lightning protection system): Часть LPS, состоящая из системы уравнивания потенциалов и средств электрической изоляции внешней LPS.

3.45 система молниеприемников (air termination system): Часть внешней LPS, в которой используют металлические элементы, такие, как пруты, арматурную сетку, токоотводы или вертикальные тросы, предназначенные для перехвата молнии.

3.46 система токоотводов (down-conductor system): Часть внешней LPS, которая предназначена для отведения тока молнии из системы молниеприемников в систему заземления.

3.47 система заземления (earth-termination system): Часть внешней LPS, предназначенная для отведения тока молнии и рассеивания его в земле.

3.48 внешние токопроводящие части (external conductive parts): Открытые металлические части, входящие в защищаемое здание (сооружение) или выходящие из него, такие, как трубопровод, элементы металлического кабеля, металлический воздуховод и т.д., которые способны принять на себя и провести часть тока молнии.

3.49 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.

3.50 условный импеданс заземления (conventional earthing impedance): Отношение пикового значения напряжения в контуре заземления к пиковому значению тока в контуре заземления, которые в общем случае наблюдаются не одновременно.

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

Примечание - LPS является частью общей системы защиты от молнии.

3.52 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.

3.53 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.

3.54 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.

3.55 номинальное выдерживаемое импульсное напряжение (rated impulse withstand voltage level); : 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 [1])

3.56 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.

4 Параметры тока молнии

Параметры тока молнии, используемые в стандартах серии МЭК 62305, приведены в приложении А.

Функция тока молнии от времени, используемая для анализа, приведена в приложении В.

Информация для моделирования тока молнии при испытаниях приведена в приложении С.

Основные параметры, используемые в лабораторных условиях для моделирования воздействия молнии на компоненты LPS, приведены в приложении D.

Информация о скачках напряжения, вызываемых молнией в различных точках установки, приведена в приложении Е.

5 Повреждение вследствие попадания молнии

5.1 Повреждение зданий (сооружений)

Молния, попадающая в здание (сооружение), может привести к повреждениям непосредственно в здании (сооружении), травмам и смерти людей и повреждению имущества, включая отказы внутренних систем здания. Повреждения и отказы могут проявляться на территории непосредственно вблизи здания (сооружения) и охватывать прилегающую территорию. Масштаб эскалации разрушений зависит от характеристик здания (сооружения) и параметров молнии.

5.1.1 Воздействие молнии на здание (сооружение)

Основные характеристики здания (сооружения), подверженного потенциальному воздействию молнии, включают в себя:

- материалы, из которых построено здание (древесина, кирпич, бетон, железобетон, металл);

- функциональное назначение (жилой дом, офис, ферма, театр, гостиница, школа, больница, музей, церковь, тюрьма, универмаг, банк, завод, промышленные и спортивные сооружения);

- содержимое здания (сооружения), особенности его обитателей (люди и животные) и наличие в здании горючих или негорючих, взрывчатых или невзрывчатых материалов, электрических и электронных систем с низким или высоким выдерживаемым напряжением;

- линии коммуникаций (линии электропередачи, телекоммуникационные линии, трубопроводы и т.д.);

- существующие и предоставляемые меры защиты (например, защитные меры для снижения физических повреждений и опасности для жизни, снижения количества отказов внутренних систем здания);

- масштаб распространения опасности: здания (сооружения) с затрудненной эвакуацией; здания (сооружения), в которых может возникнуть паника; здания (сооружения), опасные для прилегающих территорий; здания (сооружения), опасные для окружающей среды.

В таблице 1 приведено описание воздействия молнии на различные типы зданий.

Таблица 1 - Описание воздействия молнии на различные типы зданий (сооружений)

Тип здания (сооружения) в соответствии с его функциями и/или содержимым	Воздействие молнии
Жилой дом	Короткое замыкание в электрических сетях, пожар и материальный ущерб. Повреждение, обычно ограниченное самим зданием (сооружением), подверженным воздействию в точке поражения молнией. Отказ электрического и электронного оборудования и инженерных сетей (например, телевизоров, компьютеров, модемов, телефонов и т.д.)
Здание фермы	Опасность возникновения пожара и опасных скачков напряжения, а также нанесения материального ущерба (первичный риск). Прекращение подачи электроэнергии и возникновение опасности для жизни домашнего скота из-за отказа электронного управления систем вентиляции, подачи пищи и т.д.
Театр Гостиница Школа Универмаг Спортивные сооружения	Повреждение электрического оборудования (например, электроосвещения), которое с большой вероятностью может привести к панике среди людей. Отказ пожарной тревоги, который может привести к задержке выполнения противопожарных мер
Банк Страховая компания Коммерческая компания и т.д.	Вышеперечисленные проблемы плюс проблемы, вытекающие из потери связи. Отказ компьютеров и потеря данных
Больница Санаторий Тюрьма	Вышеперечисленные проблемы плюс проблемы больных, находящихся в отделении интенсивной терапии, и трудности при спасении неподвижных больных
Промышленное предприятие	Дополнительное воздействие молнии возникает в зависимости от сферы деятельности и имущества предприятий, проблемы ранжируются в пределах от малых к недопустимым повреждениям и потерям производств
Музей и археологические раскопки Церковь	Невозместимые потери, связанные с нанесением вреда объектам культурного значения в здании (сооружении)
Телекоммуникации Электростанции	Недопустимая потеря общественных коммуникаций
Фабрика пиротехнических изделий Завод по производству боеприпасов	Последствия пожара и взрыва для завода и близлежащих окрестностей
Химический завод Нефтеперегонный завод Ядерная установка Биохимическая лаборатория и завод	Пожар и взрыв на заводе с пагубными для местных жителей и глобальными для окружающей среды последствиями

5.1.2 Источники и типы повреждений зданий (сооружений)

Основным источником повреждений является удар молнии. В зависимости от положения точки поражения молнией относительно рассматриваемого здания (сооружения) должны быть учтены следующие ситуации:

a) S1: удар молнии в здание (сооружение);

b) S2: удар молнии вблизи здания (сооружения);

c) S3: удар молнии в линии коммуникаций здания (сооружения);

d) S4: удар молнии вблизи линий коммуникаций здания (сооружения).

a) Удар молнии в здание (сооружение) может вызвать:

- полное или частичное разрушение, пожар и/или взрыв вследствие высокой температуры дуги молнии, повышения электрического тока в проводниках, приводящего к их перегреву и расплавлению металла;

- возгорание и/или взрыв вследствие искрового разряда при перенапряжении, вызванном резистивными и индуктивными связями и распространением части тока молнии;

- вред живым существам вследствие поражения электрическим током, произошедшего при скачке напряжения или под воздействием электрического тока, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающими под воздействием тока молнии;

- отказ или сбой внутренних систем вследствие воздействия электромагнитного импульса удара молнии.

b) Удар молнии вблизи здания (сооружения) может вызвать:

- отказ или сбой внутренних систем из-за воздействия электромагнитного импульса удара молнии.

c) Удар молнии, направленный в линии коммуникаций здания (сооружения), может вызвать:

- возгорание и/или взрыв вследствие искровых разрядов, вызванных током молнии и перенапряжением в линиях коммуникаций;

- вред живым существам вследствие поражения электрическим током при соприкосновении с проводниками под высоким напряжением в здании (сооружении), вызванного током молнии и токами, наведенными через линии коммуникаций;

- отказ или сбой внутренних систем вследствие перенапряжений, появляющихся в линиях коммуникаций здания (сооружения).

d) Удар молнии вблизи линий коммуникаций здания (сооружения) может вызвать:

- отказ или сбой внутренних систем вследствие перенапряжения, вызванного молнией в линиях коммуникаций здания (сооружения).

Примечание 1 - Работа со сбоями внутренних систем не является предметом рассмотрения стандартов серии МЭК 62305. Эта тема рассмотрена в МЭК 61000-4-5 [2].

Примечание 2 - Предполагается, что только искровые разряды, несущие ток молнии (полностью или частично), способны вызывать возгорание.

Примечание 3 - Удары молнии в выступающие трубопроводы или вблизи от них обычно не наносят ущерб зданию (сооружению), при условии, что они связаны с токоотводами здания (сооружения) (см. МЭК 62305-3).

В результате своего воздействия молния может вызвать три типа повреждений:

- D1: вред живым существам от поражения электрическим током;

- D2: физическое повреждение здания (сооружения) (пожар, взрыв, механическое разрушение, химические выбросы) вследствие воздействия тока молнии и искровых разрядов;

- D3: отказ внутренних систем вследствие воздействия электромагнитного импульса удара молнии.

5.2 Типы потерь

Каждый тип потерь, один или в комбинации с другими, может привести к различным потерям в защищаемом здании (сооружении). Тип потерь зависит от характеристик защищаемого объекта.

Стандарты серии МЭК 62305 рассматривают следующие типы потерь для здания (сооружения):

- L1: потери, связанные с гибелью или травмированием людей;

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

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

- L4: экономические потери в здании (сооружении), его содержимом, линиях коммуникаций и/или при нарушении или прекращении деятельности.

Потери типа L1, L2 и L3 могут быть рассмотрены как потери социального значения, потери типа L4 являются экономическими потерями.

Примечание - В стандартах серии МЭК 62305 такие коммунальные услуги, как подачу газа, воды, ТВ сигнала, телефонную связь и обеспечение электроэнергией, рассматривают как общественные коммуникации.

Связь между источником повреждения, типом повреждения и возникающими потерями приведена в таблице 2.

Связь типа потерь, типа повреждения и соответствующего риска показана на рисунке 2.

Таблица 2 - Повреждения и потери в здании (сооружении) в соответствии с различными точками поражения молнией

Точка поражения молнией	Схематическое изображение удара молнии точки	Источник повреждения	Тип повреждения	Тип потери
В здание (сооружение)		S1	D1 D2 D3	L1, L4(b) L1, L2, L3, L4 L1(a), L2, L4
Вблизи здания (сооружения)		S2	D3	L1(a), L2, L4
В линии коммуникаций здания (сооружения)		S3	D1 D2 D3	L1, L4(b) L1, L2, L3, L4 L1(a), L2, L4
Вблизи коммуникаций здания (сооружения)		S4	D3	L1(a), L2, L4
(a) Только для зданий (сооружений) с риском возникновения взрыва и для больниц или других зданий (сооружений), в которых при ударе молнии в здание возникает угроза для людей. (b) Только для зданий (сооружений), в которых при ударе молнии в здание возникает угроза для жизни животных.

Рисунок 2 - Типы потерь и соответствующий им риск, вызванный различными типами повреждений

6 Экономическая целесообразность и требования к защите от молнии

6.1 Требования к защите от молнии

Для уменьшения социальных потерь L1, L2 и L3 должна быть проведена оценка потребности в защите здания (сооружения) от молнии.

Чтобы оценить, действительно ли защита от молнии необходима, проводится оценка риска в соответствии с процедурами, установленными в МЭК 62305-2. В соответствии с типом потерь (пункт 5.3 МЭК 62305-2) должны быть исследованы:

- : риск гибели или травмирования людей;

- : риск частичного или полного разрушения общественных коммуникаций;

- : риск потерь, связанных с нанесением вреда объектам культурного значения.

Примечание 1 - Риск экономических потерь оценивают при принятии решения о целесообразности защиты от молнии на основе экономического анализа (см. 6.2).

Защита от молнии необходима, если хотя бы один из видов риска , или выше приемлемого риска , т. е. если выполняется хотя бы одно из неравенств:

.

В этом случае должны быть приняты соответствующие меры для снижения риска до приемлемого, когда выполнены одновременно следующие три неравенства:

.

Таким образом, условие R должно быть выполнено для каждого типа потерь (L1, L2 и L3). Для социальных потерь значение приемлемого риска должно быть установлено соответствующим государственным органом власти.

Примечание 1 - Государственные органы власти, имеющие соответствующие полномочия, могут в конкретных случаях определить потребность в защите от молнии и без оценки риска. В этих случаях они устанавливают необходимый уровень защиты от молнии. В некоторых случаях оценка риска может быть выполнена как метод обоснования для изменения уровня защиты от молнии.

Примечание 2 - Методы оценки риска и процедуры выбора мер защиты приведены в МЭК 62305-2.

6.2 Экономическая целесообразность защиты от молнии

Для снижения затрат на защиту от молнии и экономических потерь L4 для защищаемого здания (сооружения) целесообразно оценить экономический эффект от внедрения мер защиты от молнии.

В этом случае необходимо оценить риск (экономические потери). Оценка риска позволяет провести сравнительную оценку экономических потерь при наличии мер защиты от молнии и при их отсутствии.

Защита от молнии является экономически эффективной, если сумма стоимости остаточных потерь от воздействия молнии после внедрения мер защиты от молнии и затрат на внедрение мер защиты менее стоимости полных потерь от воздействия молнии без применения мер защиты от молнии :

.

Примечание - Методы оценки экономической целесообразности применения мер защиты от молнии приведены в МЭК 62305-2.

7 Меры защиты

7.1 Общие положения

Для снижения риска в соответствии с типом повреждений могут быть приняты соответствующие меры защиты.

7.2 Меры защиты людей от гибели и получения тяжелых травм вследствие поражения электрическим током

Возможные меры защиты включают:

- изоляцию выступающих токопроводящих частей;

- создание равнопотенциальной среды посредством соединения объектов, окружающих человека, с системой заземления;

- физические ограничения и запрещающие и предупреждающие знаки;

- уравнивание потенциалов.

Примечание 1 - Создание равнопотенциальной среды и улучшение системы заземления внутри и снаружи здания (сооружения) может уменьшить опасность для жизни людей (см. раздел 8 МЭК 62305-3).

Примечание 2 - Меры защиты обычно эффективны только в здании (сооружении), оснащенном LPS.

Примечание 3 - Использование детекторов грозы может снизить опасность для жизни людей.

7.3 Меры защиты для уменьшения физических повреждений здания (сооружения)

Защиту обеспечивают путем применения системы защиты от молнии (LPS), включающей:

- систему молниеприемников;

- систему токоотводов;

- систему заземления;

- систему уравнивания потенциалов;

- электрическую изоляцию (зазор) от внешней LPS.

Примечание 1 - При наличии LPS обеспечение равнопотенциальности является важной мерой для уменьшения опасности возникновения пожара и взрыва, а также угрозы для жизни. Более подробная информация приведена в МЭК 62305-3.

Примечание 2 - Для уменьшения повреждений здания и находящегося в нем имущества следует применять средства, ограничивающие развитие и распространение пожара, такие, как несгораемые шкафы, огнетушители, гидранты, сигнализацию пожарной тревоги, противопожарные установки.

Примечание 3 - Защищенные запасные выходы обеспечивают защиту персонала.

7.4 Меры защиты для уменьшения отказов электрических и электронных систем

Возможные меры защиты электрических и электронных систем (LPM) включают в себя:

- применение мер заземления;

- использование магнитных экранов;

- применение более безопасных способов (прокладки) линий коммуникаций;

- применение изолирующих средств;

- наличие устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Эти меры могут применяться по отдельности или в сочетании друг с другом.

Примечание 1 - Для источника повреждений S1 защитные меры эффективны только в здании (сооружении), оснащенном LPS.

Примечание 2 - Использование детекторов грозы и соответствующего оборудования может снизить отказы электрических и электронных систем.

7.5 Выбор мер защиты

Все меры защиты, приведенные в 7.2, 7.3 и 7.4, в совокупности формируют общую систему защиты от молнии.

Выбор мер защиты должен быть проведен при проектировании и согласован владельцем защищаемого здания (сооружения) для каждого типа повреждений в соответствии с вероятностью его появления. Также должны быть учтены технические и экономические особенности различных мер защиты.

Критерии для оценки риска и выбора наиболее подходящих мер защиты приведены в МЭК 62305-2.

Меры защиты от молнии эффективны при условии, что они соответствуют требованиям стандартов и в состоянии противостоять ожидаемому воздействию молнии.

8 Основные критерии защиты здания (сооружения)

8.1 Общие положения

Идеальная защита здания (сооружения) предполагает, что объект защиты заземлен, полностью закрыт проводящим экраном соответствующей толщины и обеспечен адекватным соединением в точке ввода в экран линий коммуникаций здания (сооружения).

Такая защита может предотвратить проникновение тока молнии и ее электромагнитных полей в объект защиты и предотвратить опасное термическое и электродинамическое воздействие тока, а следовательно, опасность возгорания и перенапряжения во внутренних системах.

На практике обеспечение абсолютной защиты часто невозможно и экономически нецелесообразно.

Недостаточные размеры экрана и/или его недостаточная толщина могут позволить току молнии проникнуть сквозь экран и вызвать:

- физические повреждения здания и создать угрозу для жизни и здоровья людей;

- отказ внутренних систем.

Меры защиты, принятые для уменьшения повреждений и соответствующих косвенных потерь, должны быть разработаны для молнии с определенными параметрами тока, от которой требуется защита (уровень защиты от молнии).

8.2 Уровни защиты от молнии (LPL)

В настоящем стандарте установлены четыре уровня защиты от молнии (I - IV). Для каждого уровня защиты определены фиксированные максимальные и минимальные параметры тока молнии.

Примечание 1 - Защита от молнии, параметры тока которой превышают максимальные и минимальные значения, соответствующие LPL I, требует более эффективных мер защиты, выбор и внедрение которых должны проводиться индивидуально.

Примечание 2 - Вероятность возникновения молнии с минимальными параметрами тока или максимальными значениями вне установленного диапазона составляет для LPL I менее 2%.

Вероятность превышения максимальных значений параметров тока молнии, соответствующих LPL I, составляет 1%. В соответствии с предполагаемым соотношением положительных и отрицательных разрядов значения для положительных разрядов будут иметь вероятность ниже 10% (см. раздел А.2), а для отрицательных разрядов они останутся ниже 1% (см. раздел А.3).

Максимальные значения параметров тока молнии, соответствующие LPL I, снижены до 75% для LPL II и до 50% для LPL III и IV (в соответствии с прямолинейной зависимостью для I, Q и di/dt, и в соответствии с квадратичной зависимостью для W/R). Параметры времени неизменны.

Примечание 3 - Уровни защиты от молнии, максимальные значения параметров тока молнии которых ниже соответствующих установленных значений для LPL IV, позволяют рассматривать значения вероятности повреждения, превышающие представленные в приложении В МЭК 62305-2 для улучшения мер защиты без излишних затрат.

Максимальные значения параметров тока молнии для различных уровней защиты от молнии приведены в таблице 3. Они могут быть использованы для проектирования компонентов защиты от молнии (например, при выборе поперечного сечения проводников, толщины металлических листов защитных экранов, устройств защиты от импульсных перенапряжений, безопасного расстояния на случай искрения) и определения параметров, моделирующих воздействие молнии на такие компоненты (см. приложение D) при испытаниях.

Таблица 3 - Значения максимальных параметров молнии в соответствии с LPL

Первый положительный импульс			LPL
Параметры	Символ	Единица измерения	I	II	III	IV
Максимальный ток	I	кА	200	150	100
Заряд импульса		Кл	100	75	50
Удельная энергия	W/R	МДж/Ом	10	5,6	2,5
Параметры времени		мкс/мк	10/350
Первый отрицательный импульс(a)			LPL
Параметры	Символ	Единица измерения	I	II	III	IV
Максимальный ток	I	кА	100	75	50
Средняя крутизна импульса тока	di/dt	кА/мкс	100	75	50
Параметры времени		мкс/мкс	1/200
Последующий импульс			LPL
Параметры	Символ	Единица измерения	I	II	III	IV
Максимальный ток	I	кА	50	37,5	25
Средняя крутизна	di/dt	кА/мкс	200	150	100
Параметры времени		мкс/мкс	0,25/100
Длительный удар			LPL
Параметры	Символ	Единица измерения	I	II	III	IV
Заряд длительного удара		Кл	200	150	100
Параметры времени		с	0,5
Заряд			LPL
Параметры	Символ	Единица измерения	I	II	III	IV
Заряд молнии		Кл	300	225	150
(а) Данные таблицы предназначены только для расчетов и не могут быть применены при испытаниях.

Минимальные значения амплитуды тока молнии для различных уровней LPL используют для определения радиуса фиктивной сферы (см. раздел А.4) и зоны защиты от молнии LPZ , которая не может быть подвергнута прямому удару молнии (см. 8.3 и рисунки 2 и 3). Минимальные значения параметров тока молнии вместе с соответствующим радиусом фиктивной сферы приведены в таблице 4. Они могут быть использованы для размещения системы молниеприемников и определения зоны защиты от молнии LPZ (см. 8.3).

Таблица 4 - Минимальные значения параметров молнии и радиуса фиктивной сферы, соответствующие LPL

Критерии перехвата молнии			LPL
	Символ	Единица	I	II	III	IV
Минимальное пиковое значение тока молнии	I	кА	3	5	10	16
Радиус фиктивной сферы	r	м	20	30	45	60

В соответствии со статистическим распределением, представленным на рисунке А.5, может быть определена средняя вероятность того, что параметры тока молнии меньше максимальных значений и, соответственно, больше минимальных значений, установленных для каждого уровня защиты (см. таблицу 5).

Таблица 5 - Вероятности, соответствующие пределам параметров тока молнии

Вероятность, соответствующая параметру тока молнии	LPL
	I	II	III	IV
Меньше максимального значения, установленного в таблице 3	0,99	0,98	0,97	0,97
Больше минимального значения, установленного в таблице 4	0,99	0,97	0,91	0,84

Меры защиты, установленные в МЭК 62305-3, МЭК 62305-4 эффективны, если параметры молнии находятся в диапазоне, определенном LPL, принятом для проекта. Поэтому эффективность мер защиты оценивают вероятностью, с которой параметры тока молнии находятся в этом диапазоне.

8.3 Зоны защиты от молнии

Меры защиты, такие, как LPS, экранирование проводов, магнитные экраны и устройства защиты от импульсных перенапряжений, определяют характеристики зоны защиты от молнии (LPZ).

Ниже приведено описание LPZ мер защиты от молнии в соответствии со снижением воздействия электромагнитного импульса удара молнии (см. рисунки 3 и 4).

LPZ	- зона, в которой угроза возникает из-за прямого удара молнии и воздействия электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут быть подвергнуты воздействию полного или частичного электрического тока молнии и скачку напряжения;
LPZ	- зона, защищенная от прямых ударов молнии, в которой существует угроза воздействия электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут быть подвергнуты воздействию частичного электрического тока молнии и скачкам напряжения;
LPZ 1	- зона, в которой электрический ток и скачки напряжения ограничены путем перераспределения электрического тока и применения изолирующих средств и/или нескольких устройств защиты от импульсных перенапряжений на границах областей защиты от молнии. Применение пространственного экранирования может ослабить воздействие электромагнитного поля молнии;
LPZ 2,..., n	- зона, в которой электрический ток и скачки напряжения могут быть ограничены путем перераспределения электрического тока и применения изолирующих средств и/или нескольких дополнительных устройств защиты от импульсных перенапряжений на границах областей защиты от молнии. Применение дополнительного пространственного экранирования может ослабить воздействие электромагнитного поля молнии.

Рисунок 3 - Зона защиты от молнии, определенная в соответствии с LPS (МЭК 62305-3)

Примечание 1 - Чем выше индекс зоны, тем ниже электромагнитные параметры окружающей среды.

Для обеспечения защиты, как правило, защищаемое здание (сооружение) должно находиться в защищаемой от молнии зоне, электромагнитные характеристики которой совместимы с возможностями здания (сооружения) противостоять возникающим воздействиям, что приводит к снижению повреждений (физических повреждений, отказа электрических и электронных систем вследствие перенапряжений).

Примечание 2 - Для большинства электрических и электронных систем и аппаратуры информация о допустимом уровне напряжения устанавливается изготовителем.

Рисунок 4 - Зона защиты молнии, зона, соответствующая мерам защиты от электромагнитного импульса удара молнии (МЭК 62305-4)

8.4 Защита зданий (сооружений)

8.4.1 Снижение физических повреждений и опасности гибели людей

Для снижения опасности повреждения (разрушения) здания (сооружения) и опасности гибели людей защищаемое здание (сооружение) должно находиться в LPZ или выше. Это может быть достигнуто посредством применения системы защиты от молнии (LPS).

LPS состоит из внешних и внутренних систем защиты от молнии.

Функции внешних LPS:

- перехват удара молнии в здание (сооружение) (через систему молниеприемников);

- безопасное отведение тока молнии в землю (через систему токоотводов);

- рассеивание тока молнии в землю (через систему заземления).

Функцией внутренних LPS является предотвращение опасного возгорания в здании (сооружении) путем уравнивания потенциалов или использования безопасного изолирующего расстояния s между компонентами LPS и другими токопроводящими элементами внутри здания (сооружения).

Четыре класса LPS (I, II, III, IV) определены как ряд конструктивных правил, соответствующие LPL. Каждый набор правил включает в себя правила, зависящие от уровня защиты (например, радиус фиктивной сферы, ширина петли и т.д.) и независящие от уровня защиты (например, поперечные сечения проводников, материалы и т.д.).

Если удельное сопротивление поверхности земли снаружи здания (сооружения) и пола внутри здания (сооружения) достаточно низко, опасность для жизни человека от поражения электрическим током может быть уменьшена:

- снаружи здания (сооружения) путем изоляции токопроводящих частей, выравнивания потенциалов с землей через систему заземления, предупредительных надписей и физических ограничений;

- внутри здания (сооружения) путем применения системы уравнивания потенциалов линий коммуникаций с точкой ввода их в здание (сооружение).

LPS должны соответствовать требованиям МЭК 62305-3.

8.4.2 Снижение отказов внутренних систем

Защита, направленная на снижение вероятности отказов внутренних систем, должна ограничить:

- скачки напряжения вследствие резистивных и индуктивных связей, вызванных ударом молнии в здание (сооружение);

- скачки напряжения вследствие индуктивных связей, вызванных ударом молнии вблизи здания (сооружения);

- скачки напряжения, вызванные ударом молнии в линии коммуникаций здания (сооружения) или вблизи них;

- магнитное поле, непосредственно воздействующее на внутренние системы.

Примечание - Отказы аппаратуры, вызванные воздействием электромагнитного поля, обычно незначительны при условии, что аппаратура соответствует требованиям МЭК 62305-2 и МЭК 62305-4.

Защищаемые системы должны быть расположены в LPZ 1 или выше. Это может быть достигнуто посредством применения мер защиты, состоящих из магнитных экранов, уменьшающих индуцированное (наведенное) магнитное поле и/или проведения электропроводки, ослабляющей индукцию. На границах защищаемой зоны должно быть обеспечено соединение металлических частей и систем, выходящих за границы здания (сооружения). Это соединение может быть выполнено посредством токопроводящих частей или при необходимости устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Защитные меры для зоны защиты от молнии должны быть выполнены в соответствии с МЭК 62305-4.

Эффективная защита от импульсных перенапряжений, вызывающих отказы внутренних систем, может быть достигнута посредством применения изолирующих средств и/или системы защитных устройств от импульсных перенапряжений, ограничивающей скачки напряжения до максимально выдерживаемого для защищаемой системы.

Изолирующие средства и устройства защиты от импульсных перенапряжений должны быть установлены в соответствии с требованиями стандарта МЭК 62305-4.

_____________________________

* МЭК 62305-2:2010 "Защита от молнии. Часть 2. Менеджмент риска" (IEC 62305-2:2010 "Protection against lightning - Part 2: Risk management").

** МЭК 62305-3:2010 "Защита от молнии. Часть 3. Физическое повреждение зданий (сооружений) и виды опасности для жизни людей" (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 в зданиях (сооружениях)" (IEC 62305-4:2010 "Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures").

_____________________________

* CIGRE - Intermational Council on Large Electrical Systems.

_____________________________

* Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания:

Т - непосредственное соединение нейтрали источника питания с землей;

I - все токоведущие части изолированы от земли.

Вторая буква определяет состояние открытых токопроводящих частей относительно земли:

Т - открытые токопроводящие части заземлены, независимо от характера связи источника питания с землей;

N - непосредственная связь открытых токопроводящих частей электроустановки с глухозаземленной нейтралью источника питания. (Прим. пер.)

Библиография

[1]	IEC 60664-1:2007 Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests*
[2]	IEC 61000-4-5 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity test**
[3]	BERGER K., ANDERSON R.B., KRONINGER H., Parameters of lightning flashes. CIGRE Electra No 41 (1975), pp. 23-37
[4]	ANDERSON R.B., ERIKSSON A.J., Lightning parameters for engineering application. CIGRE Electra No 69 (1980), pp. 65-102
[5]	IEEE working group report, Estimating lightning performance of transmission lines - Analytical models. IEEE Transactions on Power Delivery, Volume 8, n. 3, July 1993
[6]	ITU-T Recommendation K.67, Expected splurges on telecommunications and signaling networks due to lightning
[7]	IEC 61643-1 Low-voltage surge protective devices - Part 1: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems - Requirements and tests
[8]	IEC 61643-21 Low-voltage surge protective devices - Part 21: Surge protective devices connected to telecommunications and signalling networks - Performance requirements and testing methods***

_____________________________

* Стандарт заменен на IEC 60664-1:2007 "Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests".

** Стандарт заменен на IEC 61000-4-5:2005 "Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-5: Testing and measurement techniques - Surge immunity test".

*** Стандарт заменен на IEC 61643-12:2008 "Low-voltage surge protective devices - Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems - Selection and application principles".