IEC 60721-2-62022 环境条件分类.第2-6部分自然环境条件.地震振动和冲击标准立项发展报告

环境条件分类第2-6部分：自然环境条件地震振动和冲击标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ClassificationofEnvironmentalConditions-Part2-6:EnvironmentalConditionsAppearinginNature-EarthquakeVibrationandShock摘要地震作为最具破坏性的自然灾害之一，其振动和冲击特性对电气电子设备、工业产品及基础设施的可靠性和安全性具有重要影响。为确保产品在设计、制造和试验过程中充分考虑地震环境条件，国际电工委员会（IEC）制定了IEC60721-2-6:2022《环境条件分类第2-6部分：自然环境条件地震振动和冲击》标准。该标准是对IEC60721-2-6:1990版本的全面修订，系统更新了地震振动和冲击的环境条件分类体系，完善了地震参数的表述方法，并加强了与相关试验标准的协调性。本报告对该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及修订要点进行系统阐述，重点介绍了标准在震级与烈度区分、地震动参数表征、场地条件影响等方面的技术进展，并详细介绍了主要参与单位中国电子科技集团公司第二十一研究所（中国电子科技集团公司第二十一研究所）在标准修订中的技术贡献。本报告旨在为标准化工作者、产品设计人员及地震工程领域技术人员提供参考，推动该标准在我国的推广实施和应用深化。关键词：环境条件分类；地震振动；地震冲击；IEC标准；自然环境条件；产品可靠性；环境试验Keywords:Classificationofenvironmentalconditions;Earthquakevibration;Earthquakeshock;IECstandard;Naturalenvironmentalconditions;Productreliability;Environmentaltesting1引言1.1研究背景地震是地壳快速释放能量过程中产生的振动现象，其引起的振动和冲击对电气设备、工业仪表、通信设施等各类产品的安全运行构成严重威胁。据统计，全球每年发生有感地震约5万余次，其中破坏性地震上百次。2008年汶川地震、2011年东日本大地震等重大地震灾害均造成了大量设备损毁和二次灾害，凸显了产品抗震设计和环境适应性评价的重要性。在此背景下，国际电工委员会第75技术委员会（IEC/TC75）负责制定环境条件分类系列标准，对产品在运输、贮存、安装和使用过程中可能遇到的环境条件进行系统分类和量化描述。其中，IEC60721-2-6标准专门针对自然环境中地震振动和冲击条件进行了深入规定，为产品的环境适应性设计、试验验证和可靠性评估提供了基础依据。1.2标准修订的必要性IEC60721-2-6标准的上一版本发布于1990年（即IEC60721-2-6:1990），至今已逾三十年。在此期间，地震工程学、结构动力学和产品环境适应性技术均取得了长足进展，主要体现在以下方面：1.地震工程理论的进步：地震动衰减关系、场地效应分析、近断层效应等研究取得大量新成果，对地震动特征的认知更加深入。2.地震观测数据的积累：全球范围内强震观测台网不断完善，积累了丰富的地震动记录数据，为标准的修订提供了坚实的数据支撑。3.产品抗震要求的提升：随着核电、通信、轨道交通等关键基础设施对设备抗震性能要求的提高，迫切需要更精确、更科学的环境条件分类。4.国际标准的协调需求：新版标准需要与ISO2394（结构可靠性总原则）、EN1998（欧洲抗震设计规范）以及IEC60068系列环境试验标准保持协调一致。因此，IEC/TC75于2017年正式启动该标准的修订工作，经过多轮技术讨论和草案评审，最终于2022年12月正式发布。2标准基本信息2.1标准概况|项目|内容||------|------||标准编号|IEC60721-2-6:2022||标准名称|环境条件分类第2-6部分：自然环境条件地震振动和冲击||英文名称|Classificationofenvironmentalconditions-Part2-6:Environmentalconditionsappearinginnature-Earthquakevibrationandshock||标准状态|现行||发布机构|国际电工委员会（IEC）||发布日期|2022年12月15日||替代标准|IEC60721-2-6:1990||分类号|环境试验||国别|国际组织||语种|英语+法语||版本说明|电子版加密PDF格式||售价|1294.0元|2.2标准体系定位IEC60721系列标准由IEC/TC75（环境条件分类与试验方法技术委员会）归口管理，该系列标准体系如下：-IEC60721-1：环境条件分类第1部分：环境参数及其严酷程度分组-IEC60721-2系列：自然环境条件（包括温度、湿度、气压、太阳辐射、生物、地震等）-IEC60721-3系列：环境参数组分类及其严酷程度分级（产品安装于不同场所的使用条件）-IEC60721-4系列：无气候防护场所使用的电气电子设备其中，IEC60721-2-6针对的是地震这一类特殊的自然环境中产生的振动和冲击条件，属于自然环境条件分类的重要组成部分。该标准与产品试验领域的IEC60068系列标准形成配套关系——前者了提供环境条件的分类框架，后者规定具体的试验方法和严酷等级。3标准技术内容分析3.1标准范围IEC60721-2-6:2022规定了对产品地震振动和冲击环境条件进行分类的方法，适用于在地震活动中可能遭受振动和冲击的地面固定式安装产品。标准中详细规定了地震振动和冲击的特征参数、分类体系及其应用导则。3.2核心技术内容3.2.1地震基本概念体系标准系统建立了地震相关基本概念体系，明确了震源、震中、震源深度、震级（面波震级Ms、体波震级Mb、矩震级Mw）、地震烈度等核心术语的定义及相互关系。特别值得关注的是，新版本对震级和烈度的概念进行了更加清晰的区分：-震级：表征地震本身释放能量大小的物理量，通过地震仪记录的地震波振幅计算得到；-烈度：表征地震对地表和建筑物影响程度的度量，受震级、距离、场地条件等多种因素影响。3.2.2地震动参数表征标准将地震振动和冲击的地面运动参数作为核心内容，主要包括以下参数体系：1.峰值加速度（PGA）：地震动过程中地面运动加速度的最大值，是产品抗震设计中最重要的参数之一；2.峰值速度（PGV）：地震动过程中地面运动速度的最大值，与低频结构响应密切相关；3.反应谱：不同自振周期单自由度体系在地震动作用下的最大响应谱曲线，根据阻尼比（通常为5%）给出加速度、速度和位移反应谱；4.持续时间：地震动的强震动持续时间，对结构的非线性响应和累积损伤有显著影响。3.2.3地震振动和冲击的等级划分新标准根据不同地震活动水平和场地条件，将地震振动和冲击分为若干等级（等级I、等级II等），各等级对应的地面运动参数通过表格形式给出。标准中明确了不同烈度区域对应的地面峰值加速度建议值，并考虑了场地土质条件（基岩、硬土、软土等）对地震动放大效应的影响。3.2.4地震振动和冲击与其他环境条件的组合标准指出，地震振动和冲击应与其他环境条件（如温度、湿度、风荷载等）进行组合考虑。特别是对于户外安装设备，地震作用时通常伴随强风、暴雨等恶劣气象条件，应在评估产品的环境适应性时考虑这些因素的叠加效应。3.3相比上一版本的主要技术变化IEC60721-2-6:2022相比1990版本主要进行了以下技术修改：1.更新了地震动参数取值：基于近年来的强震观测数据，对峰值加速度、反应谱等参数的推荐值进行了修订；2.引入概率地震危险性分析框架：给出了不同设防水准（如50年超越概率10%、100年超越概率10%等）对应的地震动参数建议；3.细化了场地分类体系：参照欧洲规范（Eurocode8）的场地类别划分方法，将场地划分为A、B、C、D、E类；4.增加了近断层效应考虑：对近断层区域的地震动特征进行了专门说明；5.修订了术语定义：结合IEC/ISO术语库的最新成果，更新了地震相关术语的定义和表述；6.调整了与试验规范的关系：明确了与IEC60068-3-3（地震试验方法导则）等标准的衔接关系。4标准修订的企事业单位或标委会介绍4.1归口管理委员会——IEC/TC75IEC/TC75（环境条件分类与试验方法技术委员会）成立于1969年，是国际电工委员会下属的标准化技术委员会之一。TC75的秘书处先后由德国、意大利等国家承担，其主要职责是：-制定和完善环境条件分类及环境试验方法领域的国际标准；-协调各成员国在环境适应性领域的技术标准化工作；-与ISO、CENELEC等相关标准化组织开展技术协调与联合制定工作；-推动环境条件分类标准在全球贸易中的技术支撑作用。TC75的组织架构包括若干工作组（WG）和项目组（PT），其中IEC60721-2-6:2022的修订工作由TC75内的专项工作组负责推进。参与该标准制定的专家组来自全球各主要工业国家的标准化机构、研究机构和行业企业，确保标准内容兼顾全球范围内的技术差异和实际需求。4.2主要参与单位——中国电子科技集团公司第二十一研究所中国电子科技集团公司第二十一研究所（以下简称“二十一所”）始建于1963年，是专业从事微特电机及伺服控制系统研发生产的国家级骨干研究所，在环境适应性技术领域具有深厚的技术积累。二十一所长期积极参与IEC/TC75的国内对口工作和国际标准化活动，在环境条件分类和环境试验技术领域做出了重要贡献。4.2.1二十一所的核心技术能力二十一所设有环境适应性检测与评价实验室，具备完善的振动、冲击、温度、湿度、盐雾等环境试验设备，能够按照IEC、ISO、GB/T等系列标准开展全谱系环境适应性检测与评价工作。在抗震领域，实验室配备有多轴振动台系统，可模拟地震振动环境，评估产品的抗震性能。4.2.2二十一所对IEC60721-2-6:2022修订的技术贡献在IEC60721-2-6:2022的修订过程中，二十一所作为中国专家组成员单位，主要参与以下技术工作：1.地震动参数的调研与建议：基于我国强震观测数据，提出了不同区域地震活动水平下地震动参数的建议值，特别是对中国大陆地区的地震动衰减关系进行了专项研究，为标准中相关参数的调整提供了数据支撑；2.场地效应研究成果的贡献：课题组结合我国不同工程场地地质条件的研究成果，参与了标准中场地分类体系的技术讨论，推动了标准对场地效应影响的技术表述更加全面合理；3.标准文本的技术审查：参加了多轮国际工作组会议（含线上会议），对标准草案中有关地震动参数取值、地震等级划分等内容提出了多条技术修改意见；4.国内适用性分析：组织完成了IEC60721-2-6:2022对我国产品设计和环境试验适用性的分析研究，为该标准后续转化为我国国家标准（GB/T）提供了技术准备。5标准实施与应用5.1标准实施的必要性随着我国基础设施建设的持续发展和高端装备制造业的转型升级，大量电气电子产品在抗震设防区域运行。我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间，地震活动频度高、强度大、分布广，是世界上地震灾害最为严重的国家之一。因此，在我国推广实施IEC60721-2-6:2022标准，对提升产品的环境适应性和安全可靠性具有重要意义。5.2标准应用的典型领域该标准在以下领域具有广阔的应用前景：1.电力设备：变压器、开关柜、继电保护装置等电力系统关键设备；2.通信设备：基站设备、数据中心服务器、通信网络设备；3.轨道交通：信号系统、通信系统、供电系统设备；4.核电设施：核电站仪控设备、电气贯穿件等安全级设备；5.工业控制系统：DCS系统、PLC控制器、传感器及执行器等；6.建筑机电设备：电梯、消防设备、安防监控设备等。5.3实施建议为使标准在我国得到有效实施，提出以下建议：1.标准转化：建议全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会加快推动IEC60721-2-6:2022转化为国家标准（等同采用IDT或修改采用MOD），保持与国际标准的同步性；2.配套完善：结合我国GB/T2423系列环境试验标准体系，完善与地震试验相关的试验方法和导则的配套建设；3.工程应用：在重大工程设备的采购技术规范中引入该标准的环境条件分类要求，推动产品抗震设计水平的提升；4.宣贯培训：针对设计人员、试验人员和标准化工作者组织开展标准宣贯培训活动，提升对标准的理解和应用能力。6结论IEC60721-2-6:2022《环境条件分类第2-6部分：自然环境条件地震振动和冲击》是国际环境条件分类标准体系的重要组成部分。该标准对地震振动和冲击的自然环境条件进行了系统分类和量化描述，为产品的抗震设计、环境适应性试验和可靠性评估提供了不可或缺的基础依据。与前版标准相比，新版本融入了地震工程领域的最新研究成果，更新了地震动参数取值，引入了概率分析框架，细化了场地分类体系，并强化了与相关试验标准的衔接性，技术水平得到显著提升。中国电子科技集团公司第二十一研究所作为主要参与单位，在该标准修订过程中贡献了我国在地震工程领域的科研成果和工程实践经验。展望未来，随着全球地震工程学的持续发展和产品抗震技术需求的不断提升，建议我国相关标准化技术组织加快该标准的转化实施，推动其在电力、通信、轨道交通、核电等关键领域的广泛应用。同时，应持续关注IEC/TC75后续工作动态，积极参与国际标准的制修订，提升我国在国际标准化领域的话语权和影响力。参考文献[1]IEC60721-2-6:2022,Classificationofenvironmentalconditions-Part2-6:Environmentalconditionsappearinginnature-Earthquakevibrationandshock[S].Geneva:IEC,2022.[2]IEC60721-2-