IEC 60721-2-22024 环境条件分类 - 第2-2部分自然界出现的环境条件 - 降水和风标准立项发展报告

环境条件分类第2-2部分：自然界出现的环境条件——降水和风标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ClassificationofEnvironmentalConditions—Part2-2:EnvironmentalConditionsAppearinginNature—PrecipitationandWind摘要环境条件分类标准是产品环境适应性设计、试验验证和可靠性评估的基础性技术规范，在电工电子产品的研发、生产、运输和使用的全生命周期中发挥着不可替代的作用。随着全球气候变化加剧、极端天气事件频发，以及装备制造业对产品环境适应性要求的日益提高，国际电工委员会（IEC）于2024年10月25日正式发布IEC60721-2-2:2024《环境条件分类第2-2部分：自然界出现的环境条件——降水和风》标准。该标准为IEC60721系列标准的重要组成部分，系统规定了自然界中降水和风两大类环境条件的分类体系、特征参数及其量值等级，为产品环境试验条件的确定、环境防护设计及环境适应性评价提供了统一的技术依据。本报告在系统梳理IEC60721-2-2标准的历史沿革、修订背景和技术内容的基础上，重点分析了该标准在降水分类体系、风参数分级等方面的最新技术进展，深入探讨了标准的应用领域和推广价值，并对未来发展趋势进行了展望。报告指出，该标准的发布对于提升我国电工电子产品环境适应性技术水平、推动相关国家标准和行业标准制修订、促进国际贸易与技术交流具有重要意义。关键词：环境条件分类；降水；风；IEC60721-2-2；环境试验；标准化；产品适应性Keywords:ClassificationofEnvironmentalConditions;Precipitation;Wind;IEC60721-2-2;EnvironmentalTesting;Standardization;ProductAdaptability1引言环境条件是影响产品性能和可靠性的重要外部因素。对于电工电子产品而言，降水（包括雨、雪、冰雹等）和风是自然界中最为常见且影响显著的两类环境因素。长期暴露在降雨环境中的产品可能面临水渗入、绝缘性能下降、材料腐蚀等问题；强风则可能对户外安装的设备结构强度、防护设施及天线系统等造成直接的机械破坏。因此，科学、系统地分类和描述自然界中降水和风的环境条件，不仅为产品环境试验方法的选择提供了前提基础，更是产品环境防护设计的重要输入条件。国际电工委员会第七技术委员会（IEC/TC104）负责环境条件分类与环境试验方法的标准化工作，其制定的IEC60721系列标准是国际上最具权威性的环境条件分类标准体系。其中，IEC60721-2-2作为该系列标准中专门针对降水和风环境条件的分类标准，自1978年首次发布以来，历经多次修订，以适应环境科学研究的不断深入和工业界对精细化环境数据的迫切需求。2024年10月25日发布的IEC60721-2-2:2024版本是该标准的又一次重大技术更新。本报告将对该标准的立项背景、修订沿革、主要技术内容及国内外应用情况等进行全面分析，为标准使用者提供系统的技术参考。2标准立项背景与修订历程2.1国际标准化背景IEC60721标准系列由IEC/TC104（环境条件、分类和环境试验方法技术委员会）归口管理，该技术委员会成立于1973年，其工作范围涵盖环境条件分类、环境试验方法以及相关导则的制定与维护。IEC60721系列标准按照"总则—自然界出现的环境条件—环境参数组及其严酷程度分级—环境试验方法"的框架体系进行编排，构成了一个从环境条件描述到试验验证的完整技术逻辑链条。其中，IEC60721-2部分专门针对自然界中出现的环境条件进行分类和描述，包括温度与湿度（第2-1部分）、降水和风（第2-2部分）、气压（第2-3部分）、太阳辐射和温度（第2-4部分）等。IEC60721-2-2则是该子系列中针对降水和风两类环境要素的专项分类标准。2.2标准历史版本沿革IEC60721-2-2标准的第一版于1978年发布，首次系统地建立了降水和风的分类体系。随着对自然环境条件认识的深化，标准先后于1988年和2013年进行了两次修订。2013年版（IEC60721-2-2:2013）在其前版基础上引入了更加精确的气候数据，并调整了部分参数等级划分的边界值。进入21世纪20年代，随着全球气象观测技术的进步和气候变化研究的深入，原有的标准内容已不能完全满足当前工业界对精细化环境数据的需要。主要体现在以下几个方面：-气象观测数据的更新：全球气象组织（WMO）及其他权威气象机构积累了大量新的观测数据，特别是在极端降水事件和台风/飓风强度方面的统计数据有了显著更新；-产品应用领域的拓展：随着新能源装备（如风力发电机组、光伏跟踪系统）、5G通信基站、智能电网设备等在户外环境中的大量部署，对风载荷和雨水防护的设计需求更加严格；-气候变化的影响：IPCC历次评估报告表明，全球范围内极端降水事件的频率和强度呈增加趋势，热带气旋的最大风速也有所增强。在上述背景下，IEC/TC104于2021年正式启动了对IEC60721-2-2:2013的修订工作，经过多轮国际专家讨论和草案征求意见，最终于2024年10月25日正式发布IEC60721-2-2:2024版本。2.3标准立项的必要性和目的IEC60721-2-2:2024标准的立项和发布具有以下明确目的：第一，确保标准技术内容的时效性。及时将最新的气候学研究结果和气象观测数据纳入标准体系，使标准所规定的环境条件参数等级能够客观反映当前自然界中降水和风的实际分布特征。第二，满足产品设计和试验的精细化需求。通过优化降水强度、风速等级等参数的分类粒度，为不同应用场景下的产品环境适应性设计提供更加精准的输入条件。第三，保持与国际标准和法规的协调一致。确保IEC60721-2-2与ISO12494（结构上的大气覆冰）、IEC61400系列（风力发电机组）等相关标准之间在风参数定义和数值上保持一致。3标准主要内容与技术解析3.1标准框架与适用范围IEC60721-2-2:2024标准延续了IEC60721系列标准的一贯体例，主要包含以下几个方面的技术内容：（1）降水条件的分类与描述。标准将降水分为雨、雪、冰雹、冻雨（雨淞）和雾淞等主要类型，针对每种降水类型规定了相应的特征参数——降水量（mm）、降水强度（mm/h）、雨滴直径分布、雪载荷（kg/m²）、冰雹直径（mm）及在特定参考期内的极值等。在降水等级的划分上，标准基于全球多地区长期气象观测数据的统计分析结果来确定各等级的量值边界。（2）风条件的分类与描述。标准规定了风速、阵风风速、风向变化等特征参数的分类方法。在分类体系上，标准将风速按照一定的等级间隔进行划分，覆盖从静风到台风/飓风级别的全范围，同时给出了不同高度、不同地形粗糙度条件下的风速修正方法。标准中有关风速等级的划分充分参考了世界气象组织的风力等级标准（蒲福风级），但又结合了工程应用的实际情况进行了适当的细化和调整。（3）分类的应用指南。标准还提供了如何根据产品的预期使用环境选择合适的环境条件等级的方法指南，帮助工程设计人员在环境条件等级确定与IEC60721-3系列产品环境条件分类的标准之间建立合理的对应关系。3.2主要技术更新要点相较于2013年版，IEC60721-2-2:2024版本的主要技术变化包括：-数据更新：采用了截至2023年的最新全球气象统计数据，重新校准了各降水等级和风等级对应的量值范围，使标准所规定的数值更贴近当前的气候实际。-新增降水类型：将冻雨（freezingrain）从原有"雨"的类别中独立出来，作为单独的降水类型进行了分类界定，反映了冻雨对输电线路、通信设施等造成的覆冰危害的工程关切。-细化强风等级：在原有最大风速等级基础上，增加了针对热带气旋（台风/飓风）极端风速的更高等级划分，以适应沿海及岛屿地区基础设施建设的防护需求。-增加风与降水组合条件：新增了降雨与强风同时出现的组合环境条件的描述，为产品在台风伴随暴雨等复合极端环境下的适应性评估提供了依据。3.3标准的技术特征与适用性IEC60721-2-2:2024标准具有以下几个显著的技术特征：（1）科学性：标准中各类参数的等级划分均基于长期气象观测数据的统计结果，采用了概率分布和重现期等统计方法来界定各等级的量值，具有较强的科学严谨性。（2）系统性：标准构建了从降水类型到降水强度、从风速到阵风系数的多层次参数体系，形成了对降水和风环境条件的全面描述框架。（3）适用性：标准在参数等级的设置上充分考虑了工业产品设计和试验的实际需求，既覆盖了全球绝大多数地区的自然环境条件范围，又避免了过于细碎的分类给标准使用带来的不便。（4）灵活性：标准允许使用者根据产品的具体应用场景和地理位置，通过规定的选择方法来确定适宜的环境条件等级，体现了标准的实用导向。4标准应用领域与国内外影响4.1主要应用领域IEC60721-2-2:2024标准的应用领域极为广泛，凡是产品在户外环境条件下使用或贮存的情况，均可能涉及该标准中降水和风参数的引用。具体而言，主要应用领域包括：在电工电子设备领域，该标准是制定各类产品环境试验条件的重要依据。例如，在GB/T2423系列（环境试验方法）中，降雨试验和风压试验的严酷程度等级需要参考IEC60721-2-2确定。在输变电设备领域，标准的应用尤为突出——户外变电站设备的外绝缘设计、导线覆冰厚度计算、杆塔风载荷设计均是IEC60721-2-2的核心应用场景。在通信基站设备领域，该标准同样发挥着不可或缺的作用，基站天线和机房在暴雨和台风条件下的防护等级设计要求，需要依据该标准确定的环境条件等级来选择相应的防护措施和试验等级。此外，在新能源装备（风电、光伏）、工程机械、轨道交通、航空航天地面设施等领域，该标准也是环境条件确定的基础性文件。值得注意的是，该标准在国际贸易中的技术支撑作用日益凸显。作为国际通用的环境条件分类标准，IEC60721-2-2为不同国家之间的产品互认提供了统一的环境条件描述语言，减少了因环境条件差异导致的技术壁垒。4.2我国对应标准情况及实施现状我国在环境条件分类标准化方面已建立了一套较为完善的标准体系，其中与IEC60721-2-2对应的国家标准为GB/T4797.2《环境条件分类自然环境条件降水和风》。该标准由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（SAC/TC8）归口管理，其技术内容始终跟踪IEC60721-2-2的最新版本进行同步修订。历史上，GB/T4797.2经历了从参照IEC60721-2-2:1988制定，到随后逐步采用IEC60721-2-2:2013的演变过程。随着IEC60721-2-2:2024的发布，SAC/TC8已将该国际标准的转化工作列入计划，正在组织国内相关单位和专家开展标准草案的翻译、研究和审查工作，拟在近期完成对GB/T4797.2的同步修订，以确保我国标准在国际技术内容上的一致性。5主要参与单位介绍IEC60721-2-2:2024标准的修订工作由IEC/TC104下属的工作组负责组织实施。其中，中国电子技术标准化研究院在国内参与并跟踪该标准修订过程中扮演了关键角色，积极组织国内专家深度参与国际标准制修订工作。中国电子技术标准化研究院（简称"电子标准院"）创建于1963年，是工业和信息化部直属事业单位，也是我国电子信息领域标准化工作的核心机构。作为SAC/TC8的秘书处承担单位，电子标准院长期负责全国电工电子产品环境条件与环境试验领域的标准化技术归口工作，其核心职能包括组织制修订国家标准、跟踪研究国际标准动态以及组织国内优势单位参与IEC/TC104等国际标准化活动。在IEC60721-2-2:2024的修订过程中，电子标准院组织国内气象学、环境试验、产品设计等领域的专家，对中国地区的降水特征和风气候特点进行了系统分析，提出了多项具有科学依据的修改意见和建议。这些建议在部分内容上得到采纳，为提升标准在全球范围内的适用性作出了积极贡献。同时，电子标准院同步启动了GB/T4797.2的修订预研工作，通过对新版国际标准的技术内容进行逐条比对分析，结合我国地理环境和气候条件的实际情况，组织开展国内标准的转化适用性研究和验证试验。这种从国际标准制定到国内标准转化的全程参与模式，有力地保障了我国在该领域与国际标准的技术同步。6结论与展望IEC60721-2-2:2024《环境条件分类第2-2部分：自然界出现的环境条件——降水和风》的发布，是国际环境条件分类标准化领域的一项重要技术成果。该标准在继承前版标准科学框架的基础上，充分吸纳了最新的气象科学研究成果和工业应用需求，在降水类型细分、风速等级拓展、组合环境条件描述等方面均实现了显著的技术提升。从宏观层面来看，该标准的发布具有多方面的积极意义。首先，它为全球电工电子行业的产品环境适应性设计和试验提供了一套更加精准、更加符合当前气候特征的技术依据。其次，标准的更新对于促进国际贸易中产品环境适应性评价结果的一致性和可比性具有重要推动作用。第三，该标准的发布也将对我国相关国家标准的制修订和相关行业的技术发展产生积极的推动作用。展望未来，随着全球气候变化的持续影响和科学技术的不断进步，环境条件分类标准的研究和制修订工作仍将面临持续的挑战和需求。可以预见，IEC60721-2-2标准在未来将可能进一步引入更加精细化的气候区划方法，加强对复合环境条件（如风-雨-冰联合作用）的分类描述，并在数字化、智能化方向上进行探索。例如，未来版本可能提供与地理信息系统（GIS）相结合的数字化的环境条件分类工具，帮助工程设计人员更加便捷地查询和确定特定地理位置的环境条件等级。对于我国而言