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构建以主动式预防为先导的雷电防护新体系 —对IEC 62793-2016标

gecimao 发表于 2019-08-08 22:09 | 查看: | 回复:

  原标题:构建以主动式预防为先导的雷电防护新体系 —对IEC 62793-2016标准的应用思考

  雷电作为世界十大自然灾害之一,一直困扰着人类的生活和生产。虽然主动式预防理念在许多领域已经得到普遍贯彻,但在防雷领域,由于雷电活动属于不可控的非人为的自然现象,因而对潜在的雷电灾害提前实施积极的主动式预防尚未成为当前业界的主流共识。国内业已形成的大量成熟且有效的防雷标准和规范,基本上仍停留在雷电发生后的被动式预防层面;绝大多数的防雷技术和产品,针对的是雷电发生后的“事后被动保护”,而未涉及雷电发生前的“事前主动防护”。

  国 际 电 工 委 员 会 基 于 欧 盟E N 50536-2013标准制订颁布的《IEC62793-2016 雷电防护-雷电预警系统》标准(以下简称IEC标准),促使我们思考在观念和实践中如何完整把握雷电预防新理念以及如何全维度构建雷电防护新体系。

  预防即预先防范,是指预先做好事物发展过程中可能出现偏离主观预期轨道或客观普遍规律的应对措施。在防灾减灾及安全生产过程中,我们尤其强调“预防为主”的安全方针。预防的目的是避免或降低目标事件(灾害或事故等风险相关事件)对目标对象(目标事件中的被保护对象)的损害,预防的主体是人,预防的客体是以人为核心的目标对象,预防的手段则是由人制定并采取的应对措施,在此需要把握以下几点:1. 人应贯穿并主导预防的全过程,人既是主体,又是最核心的客体,也是手段的主动实施者,更是目标事件直接或间接的最终受损者。2. 应对措施必须在目标事件发生前采取。3. 应对措施应当是有针对的、可操作的、具体的、有效的,而不能是盲目的、空泛的、抽象的、无效的。根据应对措施的主被动属性,预防可分为主动式预防和被动式预防。

  主动式预防是指当预判目标事件即将出现时,预先采取临时的主动性措施(如既定的应急响应体系),使目标事件不具备发生及蔓延的条件或将目标对象提前置于安全状态,以主动消减目标事件所造成的损害。主动性措施是通过人这一预防主体按照应急响应体系的应急预案或具体指令在目标事件发生前实施事前主动防护,并随着目标事件的消亡而终止,因而具有主动性、临时性、动态性和事前防护的特点。

  被动式预防是指为防范目标事件的可能发生,预先设置长效的被动性措施(如预设的安全保护系统),在目标事件发生时触发安全保护机制,从而被动削减目标事件所造成的损害。被动性措施主要是通过采取预设的安全保护手段,在目标事件发生时激活安全保护功能从而实现对目标对象的事后被动保护,直至其保护机能失效(如安全功能丧失或设备寿命到限),因而具有被动性、长效性、静态性和事后保护的特点。

  由上可知,主动式预防是被动式预防的关口前移和防护先导,最大程度上事前消减了目标事件的后果;被动式预防是主动式预防的后置防线和必要基础,最大程度上事后削减了目标事件的后果;两者共同构成了对目标事件的全过程预防。两者的有机结合,构成了完整意义上的预防概念。实施主动式预防的关键是要提前获取目标事件即将发生的准确预警信息,并应预先建立以主动性措施为核心的安全防护应急响应体系,两者缺一不可。

  “雷电保护”,就是雷电的被动式预防。传统上主要通过预先安装的接闪器(俗称避雷针)、电涌保护器(SPD)、接地装置等雷电保护系统(LPS),在雷电发生后将捕获到的雷电流快速泄放到大地,从而对在其保护范围内的目标对象被动实施事后保护。作为防雷主体的人在这个过程中并未能体现出应有的主动性和能动性,仅仅被动地充当一个被保护的客体。

  “雷电防护”,狭义而言即雷电的主动式预防,就是在雷电发生前,主动采取预防性措施,提前使目标对象处于安全环境或进入安全模式,从而对目标对象主动实施事前防护。广义而言即雷电的预防性保护,就是在雷电被动式预防的基础上,结合了雷电主动式预防,即“事前主动防护+事后被动保护”,从而完整涵盖了防雷的全过程。

  实现主动的雷电防护的关键,一是要提前获取雷电活动的准确预警信息;二是要预先建立以雷电防护预防性措施为核心的雷电防护应急响应体系。IEC标准给出了对预防性措施(preventive actions)的规范定义:基于预防性信息所采取的、在各组织的应急计划内制定的包含所有所需内容的临时性措施。可见,预防性措施由三个要件构成:基于可靠的预警信息;是用户单位应急响应体系的有机组成部分;具有临时性的特点。

  故而,要实现用户单位所在小区域范围内的雷电防护,就需要设置相应的区域雷电预警系统,实时监测并获取以本地为中心的周边合理区域范围内准确的雷电预警信息,在达到规定的预警级别时触发并启动雷电防护预防性措施的适时提前展开(预警的提前时间应设置适当,过短会影响预防性措施的有效展开,过长则会因资源空耗产生隐形损失,一般以30分钟左右为宜,因而对雷电活动的监测区域宜在100km 的直径范围内按尽可能大的原则合理确定)。在此过程中,人真正成为了防雷的主体,主导了预测(预先实时监测)、预判(预警级别确认)、预警(预警信息发布)及预防(预防性措施展开)等雷电的所有事前主动防护环节。当预防性措施在雷电来临前全部得以有效展开后,就自然过渡到常规的雷电保护阶段。

  综上,完整意义上的雷电防护是主动式预防为先导、被动式预防来断后的雷电预防性保护,体现了雷电预防的新理念、新主流、新趋势,可分为主动防护和被动保护两个阶段:在雷电来临前主动采取有针对的、可操作的、具体的、有效的、临时的预防性措施,从而最大程度事前消减雷电风险的后果;在雷电来临后,则依靠雷电保护系统等被动保护手段最大程度事后削减雷电风险的后果。雷电保护作为雷电防护的最后防线,也是防雷工作中不可或缺的关键一环。

  雷电防护的实现,首先要通过预先设置的区域雷电预警系统以获取本区域雷电活动的准确预警信息。对于一个特定场所,是否需要设置区域雷电预警系统,不能一概而论,应该经过基于风险管理的必要性评判程序加以科学判定。

  根据场所特性从下列选择并识别可以对应的一种或多种情境:1.未设避雷所的开旷区域人员(依据IEC62305或IEC其他标准):户外活动,体育运动(足球、高尔夫等),竞赛,人群聚集区,农牧渔作业,海滨,旅游休闲区。2. 有需保护的敏感装置:计算机系统,电气或电子控制装置,应急装置,警报及安全系统。3. 会导致运营及生产制造过程的损失。4. 存有危险物品的构筑物(易燃、易爆、有毒及放射性物质)。5. 需保障其连续性、质量或迅速恢复的基础服务(电信、发电、运输和配送、卫生和应急服务)。6. 基础设施:港口、机场、铁路、公路、高速公路、索道。7. 需保障安全性的工作场所(存在雷电风险性活动的工作场所)。8. 民用或环境保护区域:森林防火等。9. 户外区域需对公众开放的建筑、枢纽或设施。10. 其他情境。

  对于步骤1已识别的每一种情境,按照人员(风险后果分为人员生命损失、人员严重伤害、人员轻微伤害、无人员伤害)、财产(风险后果分为贵重财产损失、普通财产损失、轻微财产损失、无财产损失)、服务(风险后果分为昂贵服务损失、普通服务损失、轻微服务损失、无服务损失)、环境(风险后果分为环境灾难、环境破坏、环境受损、无环境影响)分别进行受损风险评估从而确定相应的风险等级(从高到低依次为A,B,C,-)。

  需要强调,设置雷电预警系统的基本前提是:用户单位在获得雷电预警信息后具备可供采取的预防性措施,用以消减雷电风险的后果。如果不具备这个前提,则可直接判定为无设置必要。只有当满足这个前提,方可按照本步骤判定其设置的必要程度。

  在步骤2对于人员、财产、服务、环境所评定的各项风险等级中,取其最高值作为最终(最严重)的风险等级,据此得出合理设置雷电预警系统的必要程度判定结果:最终风险等级若是“A”,则为“非常必要”;若是“B”,则为“必要”;若是“C”,则为“推荐”;若是“-”,则为“不推荐”。

  在IEC标准的附录D中,仅给出了雷电防护预防性措施的参考指引,用户单位还需要进一步结合自身情况及特点进行细化以便于实际应用。

  初级预防性措施,包括发布预警信息,如远传、视听等信息;激活辅助电源系统;取消开旷区域内的作业计划或作业。

  升级预防性措施;激活辅助电源系统;切断关键性及敏感性系统;尽可能从开旷区域撤离至设有雷电保护系统的安全区域;核查预防性措施展开的有效性;跟进监测雷电活动的变化;在预防性措施展开期间不再采取其他额外行动。

  本课题组经过近几年对雷电敏感用户单位的交流调研,梳理总结并结合IEC标准的相关参考指引,首创性提出了雷电防护预防性措施的编制原则及通用参考模板。

  对于具体的用户单位而言,雷电防护预防性措施必须是有针对的、可操作的、具体的、有效的、临时的,需要结合本单位的工作、生产、工艺、安全、管理、技术等具体特点,在通用参考模板的基础上,组织相关管理技术人员及专家预先进行量身定制并持续细化完善,将其作为雷电防护应急响应体系的重要组成部分。

  1. 对于用户单位的组织机构而言,通常会设有若干个业务部门(如行政部门、生产部门、服务部门等),各个部门又最终可分解为若干个相对独立的业务单元(如车间科室、工艺单元等),它们一般都具有各自不同的运行特点和安全要求,因而雷电防护预防性措施首先要针对不同部门分别编制,并应尽可能细分到按各个业务单元来进行针对性制定。

  2. 对于某个部门单元的对象类别而言,对雷电风险后果敏感的可分类为:岗位人员、设备设施、生产作业(服务运营)等。

  3. 对于雷电的预警级别而言,按雷电来临的紧迫程度,可分为:一级预警(黄色)、二级预警(橙色)、三级预警(红色)、解除预警(绿色)。

  因而,雷电防护预防性措施应遵循分门分类分级(部门单元、对象类别、预警级别)的编制原则进行详细设计制定,分门分类分级的雷电防护预防性措施通用参考模板见雷电防护预防性措施一览表。

  防雷工作不能仅仅停留在事后的被动保护层面(采用雷电保护的常规手段),而应该将关口前移,增设主动防护层面(汲取雷电防护的先进理念)。用户单位要实现雷电的主动防护,首先要通过必要性判定程序对是否需要设置区域雷电预警系统进行科学评判。当判定结论为需要设置时,再根据本单位的具体情况及特点,组织相关专业人员参照雷电防护预防性措施通用参考模板,制定适合于本单位实际的分门分类分级的雷电防护预防性措施,并将其作为本单位应急响应体系的重要组成部分予以实施。只有将雷电的主动防护与被动保护进行有机结合,才能真正构建起全员、全程、全面的全维度雷电防护新体系。

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