電氣、電子設(shè)備的防雷標(biāo)準(zhǔn)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所一

雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)概述防雷標(biāo)準(zhǔn)的范圍1、防雷標(biāo)準(zhǔn)：提出系統(tǒng)的防雷措施，包括直擊雷防護(hù)〔建筑物、構(gòu)筑物和室外電力、電信及管線設(shè)施等外部防護(hù)〕措施，雷電電磁脈沖防護(hù)〔建筑物及內(nèi)部電氣、電子設(shè)備防護(hù)〕措施。1、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系目前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)由一些國(guó)際組織編制。比較有影響的編制防雷標(biāo)準(zhǔn)的組織有IEC、ITU、IEEE等。世界各國(guó)都按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的原那么，根據(jù)各國(guó)的具體情況制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于雷害是小概率事件，到現(xiàn)在為止，對(duì)雷電參數(shù)的觀測(cè)，數(shù)據(jù)缺乏，各國(guó)際組織在采用雷電參數(shù)時(shí)還不完全協(xié)調(diào)，但各組織正在加強(qiáng)協(xié)調(diào)。有一點(diǎn)要指出的是，在“綜合防雷〞大方向上沒有分歧。2、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)層次3、制定標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義1〕計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)雷電防護(hù)的需要由于雷害確實(shí)干擾和影響了包括計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)〔微電子設(shè)備〕的電氣、電子設(shè)備的平安運(yùn)行。計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)需要科學(xué)有效的防雷措施和防雷效果明顯，適合各種電氣、電子設(shè)備的防雷器。2〕防雷產(chǎn)品市場(chǎng)的需要

防雷產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)是市場(chǎng)的需要，是用戶和廠家的共同需要。用戶需要高品質(zhì)的產(chǎn)品，廠家說他有高品質(zhì)的產(chǎn)品。如何鑒別廠家的產(chǎn)品是用戶需要的高品質(zhì)產(chǎn)品？只有用標(biāo)準(zhǔn)去鑒別。因此，標(biāo)準(zhǔn)是妥協(xié)的產(chǎn)物3〕與國(guó)際接軌的需要我國(guó)參加WTO后，應(yīng)當(dāng)在保護(hù)我國(guó)的國(guó)家利益的根底上，盡量采用國(guó)際先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，便于檢驗(yàn)外國(guó)產(chǎn)品的品質(zhì)和保證我國(guó)生產(chǎn)符合國(guó)際準(zhǔn)那么的產(chǎn)品，有利于我國(guó)的產(chǎn)品提高水平和走出國(guó)門。4、國(guó)際的防雷標(biāo)準(zhǔn)體系〔1〕IEC61643-11低壓浪涌保護(hù)器〔SPD〕第1局部：與低壓配電系統(tǒng)連接的浪涌保護(hù)器的性能要求和試驗(yàn)方法〔原IEC61643-1〕

〔2〕IEC61643-12低壓浪涌保護(hù)器〔SPD〕第12局部：與低壓配電系統(tǒng)連接的浪涌保護(hù)器的選用原那么

〔3〕IEC61643-21低壓浪涌保護(hù)器〔SPD〕第21局部：與通信和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)連接的浪涌保護(hù)器的性能要求和試驗(yàn)方法2〕IECSC37A

〔電氣元器件〕標(biāo)準(zhǔn)系列〔4〕IEC61643-22低壓浪涌保護(hù)器〔SPD〕第22局部：與通信和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)連接的浪涌保護(hù)器的選用原那么.此外，該系列還有19個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，涉及SPD的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、SPD的元器件〔GDT、MOV、TVS、TSS固放管等〕的選擇、應(yīng)用、試驗(yàn)。3〕IECTC64標(biāo)準(zhǔn)系列〔電氣安裝及絕緣配合〕〔1〕IEC60364-4-43(2001-08)：建筑物電氣設(shè)備安裝：第4-43局部：平安防護(hù)—對(duì)過電流的平安防護(hù)〔2〕IEC60364-4-44(2001-08)：建筑物電氣設(shè)備安裝：第4-44局部：平安防護(hù)—對(duì)電壓干擾和電磁干擾的防護(hù)

〔3〕IEC60364-5-53(2002-06)：建筑物電氣設(shè)備安裝：第5-53局部：電氣設(shè)備選擇及安裝—隔離、開關(guān)、控制〔4〕IEC60364-5-54(2002-06)：建筑物電氣設(shè)備安裝：第5-54局部：電氣設(shè)備選擇及安裝—接地安排、防護(hù)導(dǎo)體和防護(hù)搭接導(dǎo)體〔5〕IEC60664-1(2002-06)Ed.1.2合并版：低壓系統(tǒng)的設(shè)備絕緣配合4〕IECTC77〔電磁兼容〕

標(biāo)準(zhǔn)系列4-2、ITU〔國(guó)際電信聯(lián)盟〕第5研究組〔RG5—干擾防護(hù)〕K系列標(biāo)準(zhǔn)ITU-T.K目前共有67個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，與我們關(guān)系較密切的有：

1〕ITU-TK.12〔1993〕?CHARACTERISTICSOFGASDISCHARGETUBESFORTHEPROTECTIONOFTELECOMMUNICATIONSINSTALLATIONS〔通信設(shè)備防護(hù)用放電管〕?2〕ITU-TK.20建議(2003)：?Resistibilityoftelecommunicationswitchingequipmenttoovervoltagesandovercurrents〔局站通信設(shè)備抗過壓和過電流的能力〕?3〕ITU-TK.21建議(2003-):?Resistibilityofsubscriber’sterminaltoovervoltagesandovercurrents〔用戶終端設(shè)備抗過壓和過電流的能力〕?4〕ITU-TK.27建議〔1996〕?BONDINGCONFIGURATIONSANDEARTHINGINSIDEATELECOMMUNICATIONBUILDING〔電信大樓內(nèi)的連接結(jié)構(gòu)和接地〕?5〕ITU-TK.39建議〔1996〕?riskassessmentofdamagestotelecommunicationsitesduetolightningdischarges〔電信局站雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估〕?6〕ITU-TK.40建議〔1996〕?ProtectionagainstLEMPintelecommunicationscentres〔通信中心雷電電磁脈沖防護(hù)〕?IEEE關(guān)于防雷的標(biāo)準(zhǔn)很多，現(xiàn)在僅介紹SPDC3.6最近的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1〕IEEEC62.45-2002,IEEERecommendedPracticeonSurgeTestingforEquipmentConnectedtoLow-Voltage(1000VandLess)ACPowerCircuits.[與低壓〔1000V及以下〕交流電力線路連接的設(shè)備浪涌實(shí)驗(yàn)實(shí)用建議]2〕,IEEEGuideontheSurgeEnvironmentinLow-Voltage(1000Vandless)ACPowerCircuits.[低壓〔1000V及以下〕交流電力設(shè)備浪涌環(huán)境指南]3〕,IEEERecommendedPracticeonCharacterizationofSurgesinLow-Voltage(1000Vandless)ACPowerCircuits.[低壓〔1000V及以下〕交流電力線路浪涌特性實(shí)用建議]4〕IEEEC62.48IEEEGuideonInteractionsBetweenPowerSystemDisturbancesandSurgeProtectiveDevices.〔電力配電系統(tǒng)和浪涌防護(hù)設(shè)備間配置指南〕〔已投票通過〕5、我國(guó)的防雷標(biāo)準(zhǔn)2007年一月通過的防雷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IEC62305系列共有5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：〔1〕IEC62305-1雷電防護(hù)第1局部：總那么〔2〕IEC62305-2雷電防護(hù)第2局部：風(fēng)險(xiǎn)管理〔3〕IEC62305-3雷電防護(hù)第3局部：建筑物實(shí)體損害和生命危險(xiǎn)〕〔4〕IEC62305-4雷電防護(hù)第4局部：建筑物內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)〔5〕IEC62305-5雷電防護(hù)第5局部：公共設(shè)施前4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已于2007年1月審查通過轉(zhuǎn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中第4個(gè)，由鐵道科學(xué)院完成5-2、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1〕建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)信息產(chǎn)業(yè)電力行業(yè)播送電視鐵道行業(yè)鐵路系統(tǒng)第一個(gè)電氣電子專業(yè)防雷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：鐵路電氣設(shè)備防雷、電磁兼容及接地工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院編制完成，二、IEC防雷標(biāo)準(zhǔn)介紹我國(guó)是IECTC81的P成員，有表決權(quán)。(Participatingmember).鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所派員參加TC81的第三工作組〔WG3〕工作，負(fù)責(zé)參與起草IEC62305-4雷電防護(hù)第4局部：建筑物內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)該標(biāo)準(zhǔn)與年內(nèi)將公布，我國(guó)已立項(xiàng)將標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)〔鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所為組長(zhǎng)單位〕IECTC81雷電防護(hù)IEC61024-1/2.0版（1990版的修訂版）IEC61024-建筑物防雷IEC61024-1建筑物防雷總則（03/1990）IEC61024-1-1-1建筑物防雷導(dǎo)則A防雷系統(tǒng)保護(hù)等級(jí)的選擇03/1993IEC61024-1-1-1建筑物防雷導(dǎo)則B防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)和檢查（05/1998）IEC61312系列標(biāo)準(zhǔn)LEMP的防護(hù)IEC61312-1LEMP的防護(hù)總則（02/1995）IEC61312-2LEMP的防護(hù)建筑物的屏蔽、內(nèi)部連接和接地（08/1999）IEC61312-3LEMP的防護(hù)對(duì)浪涌保護(hù)器的要求（07/2000）IEC61312-4LEMP的防護(hù)既有建筑物內(nèi)的設(shè)備保護(hù)（09/1998）IEC61312-5LEMP的防護(hù)應(yīng)用指南（未評(píng)審即有新計(jì)劃）IEC61663系列標(biāo)準(zhǔn)通信線路防雷IEC61663-1通信線路防雷光纖設(shè)備IEC61663-2通信線路防雷金屬導(dǎo)線IEC61662（05/1996）雷擊損失的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估原標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)表2002年后啟動(dòng)的IEC62305系列標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)參加了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定〔紅字〕。鐵道科學(xué)院通信信號(hào)研究所參加62305-4編制IEC62305-1雷電防護(hù)IEC62305-2雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理

IEC62305-1雷電防護(hù)第1部分：總則IEC62305-3雷電防護(hù)第3部分：建筑物實(shí)體損害和生命危險(xiǎn)）

IEC62305-5雷電防護(hù)第5部分：公共設(shè)施

IEC62305-4雷電防護(hù)第4部分：建筑物內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)1、IEC62305系列標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介之IEC62305-1IEC62305系列標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍〔IEC62305-1P.5、6原文〕雷電是自然的天氣現(xiàn)象，且尚不能用裝置和其他方法能阻止雷擊放電。雷電閃擊到建筑物或公共設(shè)施上，進(jìn)入建筑物或襲擊到地面，使人身和建筑物以及建筑物內(nèi)部的裝備和公共設(shè)施受到損害，因此必須考慮到雷電防護(hù)1〕本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)以下雷電防護(hù)提供了一般原那么：—建筑物包括建筑物內(nèi)的設(shè)備和人員等所有內(nèi)容；—與建筑物相連的的公共設(shè)施；本標(biāo)準(zhǔn)不包括以下情況：—鐵路系統(tǒng)；〔鐵路系統(tǒng)設(shè)備是專用設(shè)施〕—車輛、船只、飛行器、海岸設(shè)施；—地下高壓管線；—與建筑物無關(guān)的管道、電力線、通信線。注：通常這些系統(tǒng)由專門的權(quán)威機(jī)構(gòu)制定專用條例。但，鐵路可以接受綜合防雷的思想和防護(hù)方法，結(jié)合各種鐵路信號(hào)設(shè)備的特點(diǎn)，編制自己的標(biāo)準(zhǔn)。2〕雷害源的論述雷電可以使建筑物本身和建筑物內(nèi)的居住人員及物品遭到損失，也包括內(nèi)部系統(tǒng)失效。這種損壞和失效可能擴(kuò)展到建筑物周圍，甚至影響局部環(huán)境。擴(kuò)展的范圍取決于建筑物的特征以及雷閃的特性。雷電流是建筑物損害損的原因，根據(jù)雷擊點(diǎn)相對(duì)與建筑物的位置，應(yīng)考慮以下情況：—S1：雷擊建筑物；〔source〕—S2：雷擊建筑物鄰近區(qū)域；—S3：雷擊與建筑物連接的公共設(shè)施；—S4：雷擊與建筑物連接的公共設(shè)施鄰近區(qū)域。雷擊建筑物鄰近區(qū)域能引起：(S1)—由于雷電磁沖擊〔LEMP〕使內(nèi)部系統(tǒng)失效或工作失常3〕雷害源的效應(yīng)雷擊入戶公共設(shè)施的鄰近區(qū)域能導(dǎo)致：(S4)—與建筑物連接的線路上和傳輸?shù)浇ㄖ锏母袘?yīng)過電壓使內(nèi)部系統(tǒng)失效或工作失常。4〕雷擊損害的類型5〕建筑物中可能出現(xiàn)的損失的類型：—

L1：人員傷亡；—L2：公共設(shè)施損毀；—L3：文化遺產(chǎn)損失；—L4：經(jīng)濟(jì)損失〔建筑物及建筑物內(nèi)的設(shè)備〕。可以不考慮雷電流侵入或耦合到公共設(shè)施中的人員傷亡6〕雷電防護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益為減少L4經(jīng)濟(jì)損失，還應(yīng)當(dāng)評(píng)估所提供防雷措施的經(jīng)濟(jì)利益〔假設(shè)防雷措施投入大于雷擊風(fēng)險(xiǎn)損失，不能認(rèn)為是適宜的措施〕。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)評(píng)定經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)R4。評(píng)定風(fēng)險(xiǎn)R4后，再評(píng)估經(jīng)濟(jì)損失的本錢以及是否采取防護(hù)措施。假設(shè)采取防護(hù)措施后的剩余損失CRL及防護(hù)措施的本錢CPM之和小于沒有防護(hù)措施前的總損失值CL，那么雷電防護(hù)是值得的：CRL+CPM<CL7〕防護(hù)措施為了減少風(fēng)險(xiǎn)，可以根據(jù)損害的類型采取防護(hù)措施。7.1〕減少接觸和跨步電壓對(duì)生命傷害的防護(hù)措施可能的防護(hù)措施如下：—對(duì)外露導(dǎo)電部件充分的絕緣；—采用網(wǎng)狀接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等電位化；—物理隔離和警告提示。7.2〕減少實(shí)體損害的措施7.3〕減少電氣電子系統(tǒng)失效的防護(hù)措施a)對(duì)建筑物—LEMP防護(hù)措施系統(tǒng)〔LEMPS〕包括以下單獨(dú)或共同采取的措施：l

接地和搭接措施l

磁屏蔽l

合理布線l

能量配合的浪涌保護(hù)器〔能量配合的SPD〕b〕對(duì)公共設(shè)施—沿著線路的不同位置和線路終端安裝浪涌保護(hù)器〔SPD〕—電纜磁屏蔽注1：埋地電纜最有效的防護(hù)是適當(dāng)厚度的連續(xù)金屬屏蔽。注2：線路冗余、設(shè)備冗余、自備發(fā)電機(jī)、不間斷電源、液體儲(chǔ)存系統(tǒng)、事故自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)都是減少業(yè)務(wù)損失和公共設(shè)施損失的有效措施。注3：增加設(shè)備和電纜絕緣耐受電壓是防止過電壓失效的有效防護(hù)措施。綜合防雷系統(tǒng)建筑物防護(hù)〔減少建筑物本身?yè)p害和建筑物內(nèi)人員傷害的防護(hù)措施〕SPD0A/151432LPZ0ALPZ1S22S33S44RsSPD0A/15LPZ0BLPZ0ALPZ0BsR被保護(hù)建筑物應(yīng)處于LPZ0B或更高的防護(hù)區(qū)內(nèi)。該目標(biāo)可以由防雷系統(tǒng)〔LPS〕來到達(dá)〔LPS包括外部防雷系統(tǒng)和內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩局部〕。

—攔截對(duì)建筑物的雷閃〔用接閃系統(tǒng)〕。—將雷電流平安引導(dǎo)入地〔用引下導(dǎo)體系統(tǒng)〕。—使雷電在大地消散〔用接地終端系統(tǒng)〕。外部防雷系統(tǒng)〔LPS〕的功能內(nèi)部防雷系統(tǒng)〔LPS〕的功能8〕進(jìn)入建筑物各點(diǎn)的雷浪涌8.1〕雷擊建筑物時(shí)的浪涌〔損害源S1〕雷擊建筑物直擊雷防護(hù)裝置〔LPS〕接閃器時(shí)，雷電流通過引下線流入接地終端系統(tǒng)〔地網(wǎng)〕。雷電流傳導(dǎo)至大地時(shí)，將在接地終端系統(tǒng)、外部導(dǎo)電部件及直接或通過SPD與它們連接的線路間分流。分流的比例與接地終端系統(tǒng)電阻有關(guān)，與線路電阻有關(guān)、與變電站接地電阻有關(guān)。這個(gè)分流比例到底多大？德國(guó)人與美國(guó)人有很大的分歧，德國(guó)人認(rèn)為線路分流可達(dá)50%，美國(guó)人認(rèn)為建筑物接地終端系統(tǒng)接地電阻已比變電站接地電阻與電源線直流電阻和雷擊電流沖擊阻抗之和小，因此，線路分流極小，在IEEE標(biāo)準(zhǔn)中，與傳導(dǎo)雷電流比較，已忽略〔我國(guó)老以帶學(xué)者幾乎都同意美國(guó)人的觀點(diǎn)〕。8.2〕雷擊與建筑物連接線路引起的浪涌

〔損害源S3〕雷電直擊與建筑物連接的電源線或通信線時(shí)，雷電流沿電源線或通信線以行波方式向兩個(gè)方向傳播，因此必須考慮線路絕緣擊穿問題。這個(gè)雷電流到底有多大，IEC62305-1的附錄E給出了“雷電引起的在與建筑物連接的線路上的浪涌過電流的期望值〞。這個(gè)值是極端值，為什么在這里要向大家展示和強(qiáng)調(diào)浪涌過電流的期望極值呢？因?yàn)檫x用通流容量SPD是過大的SPD是有害無益的。防護(hù)等級(jí)LPL低

壓

系

統(tǒng)通

信

線

路

對(duì)公共設(shè)施的直接雷擊和間接雷

建筑物附近雷擊

對(duì)公共設(shè)施的直擊雷擊和間接雷擊建筑物附近雷擊

損害源

S3(雷電直擊)波形：10/350μs[kA]損害源S4(間接雷擊)波形：8/20μs[kA]損害源S1或

S2(S1的感應(yīng)電流)波形：8/20μs[kA]

損害源

S3(雷電直擊)波形：10/350μs[kA]S4(間接雷擊)

用5/300μs

測(cè)試(用8/20μs

評(píng)估)[kA]

損害源S2(感應(yīng)電流)

波形：8/20μ[kA]III—IV

52,50,110,01(0,05)0,05I—II

1050,220,02(0,1)0,1IEC62305-1附錄E表E.2雷電引起的在與建筑物連接的公共設(shè)施上的浪涌過電流的期望值〔在P.37〕2、IEC62305系列標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介之IEC62305-4IEC62305-4雷電防護(hù)筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)1〕介紹了綜合防雷的具體做法，最能供我們借鑒。在前言中，提到“雷電是一個(gè)高能現(xiàn)象。閃電釋放數(shù)百兆焦耳的能量，與建筑物內(nèi)耐受能力為毫焦耳數(shù)量級(jí)的電氣和電子系統(tǒng)中的敏感電子設(shè)備相比，有必要另加防護(hù)措施去保護(hù)某些這樣的設(shè)備。本國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是由于電氣和電子系統(tǒng)受電磁影響失效而增加了故障本錢而產(chǎn)生的。特別重要的是那些用于數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和程序控制的電子系統(tǒng)以及高本錢、大規(guī)模和復(fù)雜的工廠的平安〔從本錢和平安的原因，這些工廠不允許生產(chǎn)中斷〕〞。鐵路屬于這種。雷電電磁脈沖〔LEMP〕可以引起電氣和電子系統(tǒng)的永久性失效：a)

通過連接導(dǎo)線將傳導(dǎo)浪涌和感應(yīng)浪涌傳輸給設(shè)備；b)

輻射電磁場(chǎng)效應(yīng)直接作用于設(shè)備上。建筑物外部或內(nèi)部都可產(chǎn)生浪涌〔傳導(dǎo)和輻射〕2〕IEC62305-4的第4章內(nèi)容介紹LEMP防護(hù)措施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝〔LPMS〕雷電電磁脈沖〔LEMP〕對(duì)電氣和電子系統(tǒng)是危險(xiǎn)的，因此應(yīng)采取LEMP防護(hù)措施防止內(nèi)部系統(tǒng)失效。對(duì)LEMP的防護(hù)是基于雷擊保護(hù)區(qū)〔LPZ〕概念：包含被保護(hù)系統(tǒng)的空間可劃分成LPZ。這些區(qū)域是理論上指定的空間，該空間的LEMP嚴(yán)重程度和該空間內(nèi)的內(nèi)部系統(tǒng)的耐受水平所兼容〔見圖1〕。后續(xù)的區(qū)域，其LEMP全列強(qiáng)烈程度也隨之顯著的變化。LPZ的邊界由采用的防護(hù)措施來定義〔見圖2〕。電力線天線金屬支柱或柵欄水管通信線設(shè)備LPZ2LPZ1LPZ0LPZ2的界面LPZ1的界面連接點(diǎn)進(jìn)入建筑物的設(shè)施直接或通過合適的SPD搭接本圖是一個(gè)建筑物在劃內(nèi)部分LPZ的示例。所有進(jìn)入建筑物的金屬公共設(shè)施用搭接母線在LPZ1邊界做搭接。同時(shí)，進(jìn)入LPZ2（例如計(jì)算機(jī)機(jī)房）的金屬公共設(shè)施應(yīng)用搭接母線在LPZ2邊界做搭接。IEC62305-4的圖1劃分不同LPZ的總原那么〔一定注意：這些區(qū)域是理論上指定的空間，該空間的LEMP嚴(yán)重程度和該空間內(nèi)的內(nèi)部系統(tǒng)的耐受水平所兼容〕雷電防護(hù)區(qū)〔LPZ〕根據(jù)雷電威脅定義了如下的雷電防護(hù)區(qū)LPZ〔與IEC62305-1一致〕：外層區(qū)LPZ0區(qū)是這樣的一個(gè)區(qū)域，該空間受到未衰減的雷電電磁場(chǎng)危害，同時(shí)，電路受到全部或局部雷電電流產(chǎn)生的浪涌的危害。LPZ0又分為：LPZ0A：直接雷擊及全部雷電電磁場(chǎng)危害的空間。電路受到全部雷電電流產(chǎn)生的浪涌的危害。LPZ0B：對(duì)直接雷擊進(jìn)行了防護(hù)但可遭全部雷電電磁場(chǎng)危害的空間。電路受到浪涌以至局部雷電電流產(chǎn)生的浪涌的危害。內(nèi)層區(qū)〔直接雷擊防護(hù)區(qū)〕LPZ1：電路中的浪涌通過邊界上分流和邊界上的SPD得到限制。雷電電磁場(chǎng)能被空間屏蔽衰減。LPZ2……n：電路中的浪涌進(jìn)一步被邊界上分流和邊界上的SPD得到限制，雷電電磁場(chǎng)進(jìn)一步被空間屏蔽衰減。LPS+屏蔽LPZ1I0,H0

部分雷電流設(shè)備(被保護(hù)設(shè)備)機(jī)箱U1,I1LPZ0LPZ2LPZ1SPD1/2(SB)SPD0/1(MB)U2,I2U0,I0H2

H1

H0

屏蔽LPZ2圖2a–采用空間屏蔽和協(xié)調(diào)配合的SPD防護(hù)的LPMS:對(duì)傳導(dǎo)浪涌(U2<<U0andI2<<I0)和輻射磁場(chǎng)(H2<<H0)，設(shè)備得到良好的防護(hù)

IEC62305-4的圖2LEMP防護(hù)措施系統(tǒng)(LPMS)設(shè)計(jì)LPS+屏蔽LPZ1I0,H0

部分雷電流設(shè)備(被保護(hù)設(shè)備)機(jī)箱U1,I1LPZ0LPZ1SPD0/1(MB)U0,I0H1

H0

圖2b–采用LPZ1空間屏蔽和LPZ1入口安裝SPD的LPMS，對(duì)傳導(dǎo)浪涌(U1<U0andI1<I0)和輻射磁場(chǎng)(H1<H0)，設(shè)備得到防護(hù)局部雷電流I0,H0

LPS(無屏蔽)設(shè)備(被保護(hù)設(shè)備)LPZ0LPZ1SPD0/1/2(MB)屏蔽的機(jī)柜或機(jī)架等U2,I2U0,I0H0

H0

LPZ2H2

H2

圖2c–采用內(nèi)部線路屏蔽和在LPZ1入口安裝SPD的LPMS:對(duì)傳導(dǎo)浪涌(U2<U0andI2<I0)和輻射磁場(chǎng)(H2<H0)設(shè)備得到防護(hù)

圖2d–僅采用協(xié)調(diào)配合的SPD防護(hù)的LPMS:對(duì)傳導(dǎo)浪涌(U2<<U0andI2<<I0)設(shè)備得到防護(hù)但對(duì)輻射磁場(chǎng)(H0)卻無防護(hù)作用注1–SPD可以在下列位置安裝(參閱D.1.2):LPZ1的界面（例如主配電盤MB）LPZ2的界面（例如次配電盤SB）靠近設(shè)備（例如電源插孔SA）注2–詳細(xì)的安裝規(guī)則參閱IEC60364-5-53。注3–屏蔽()和非屏蔽()的界面設(shè)備(被保護(hù)設(shè)備)機(jī)箱U1,I1LPZ1SPD(SA)SPD1/2(SB)U2,I2H0

I0,H0

部分雷電流LPS(無屏蔽)LPZ0SPD0/1(MB)U0,I0H0

3〕綜合防護(hù)的實(shí)踐3-1〕接地和連接〔Bonding〕適宜的接地和連接是一個(gè)完整的接地系統(tǒng)〔圖5〕組合：a.接地終端系統(tǒng)〔使雷擊電流泄放入土壤〕，b.連接網(wǎng)絡(luò)〔最大地減小電位差和減小磁場(chǎng)〕。接地終端系統(tǒng)連接網(wǎng)絡(luò)

圖中所畫的連接既有建筑物結(jié)構(gòu)的金屬件之間的已有連接，又有正在進(jìn)行的連接。其中有些連接金屬可能將雷電流攔截、傳導(dǎo)和泄放入地。

IEC62305-4的圖5搭接網(wǎng)絡(luò)與接地終端系統(tǒng)互連構(gòu)成三維接地系統(tǒng)的例如3.1.1)接地終端系統(tǒng)建筑物的接地終端系統(tǒng)可以采用A類接地布置，有敏感性電子系統(tǒng)的建筑物內(nèi)，建議采用B類接地布置[IEC62305-3定義的A類接地布置：此種排列由水平或垂直接地體組成，接地體的數(shù)目不應(yīng)小于2。B類接地布置：此種排列由建筑物外部的環(huán)形導(dǎo)體〔至少其總長(zhǎng)度的80％〕與土壤或與根底接地體接觸而成。此類接地體可為網(wǎng)格狀]。建筑物四周圍或建筑物地基周圍混凝土中的環(huán)狀接地電極，應(yīng)與建筑物下和建筑物四周的網(wǎng)狀格柵結(jié)合，網(wǎng)狀格柵的典型寬度為5m。這將大大的改善接地系統(tǒng)的性能。在建筑物地下室地板中的鋼筋混凝土，構(gòu)成了良好的相互連接的網(wǎng)格，也應(yīng)和接地終端裝置連接，典型的每隔5m連接一次。采用有足夠截面積的屏蔽電纜，兩端都和接地系統(tǒng)連接，可以將電位差減小到可以忽略的程度。3.1.2)搭接網(wǎng)絡(luò)為了防止內(nèi)部LPZ內(nèi)所有設(shè)備出現(xiàn)電位差的危險(xiǎn)，低阻抗等電位連接網(wǎng)絡(luò)是必要的。同時(shí)這一網(wǎng)絡(luò)可減小磁場(chǎng)強(qiáng)度。將建筑物或者內(nèi)部系統(tǒng)中的每一導(dǎo)電部件集成為網(wǎng)狀連接網(wǎng)，以及在每一LPZ的邊界將所有金屬或?qū)щ姷脑O(shè)施直接或通過適宜的SPD連接，可以實(shí)現(xiàn)低阻抗的連接網(wǎng)。可以用網(wǎng)孔寬度典型值為5m構(gòu)成一個(gè)三維網(wǎng)狀搭接網(wǎng)〔圖5〕。要求建筑物上和建筑物內(nèi)的金屬部件多重相互連接〔如混凝土鋼筋、電梯導(dǎo)軌、吊架、金屬屋頂、金屬墻面、金屬門框和窗戶框架、金屬地板框架、金屬管道和電纜槽〕。同樣還要做一個(gè)連接母線〔例如環(huán)型母線、在不同樓層面的連接接母線等〕以及LPZ的磁屏蔽連接到一起。圖7和圖8是連接網(wǎng)的實(shí)例

IEC62305-4的圖71接閃器導(dǎo)體2屋頂護(hù)墻的金屬層3鋼筋4迭加在鋼筋上的網(wǎng)格形導(dǎo)體5網(wǎng)狀導(dǎo)體的接頭6為內(nèi)部搭接母線準(zhǔn)備的接頭7焊接或卡接8任意連接9混凝土中的鋼筋〔有迭加的網(wǎng)格形導(dǎo)體〕10環(huán)形接地電極〔有可能有，也有可能無〕11根底接地體

a迭加的網(wǎng)狀格形導(dǎo)體典型的寬度為5mb鋼筋網(wǎng)格的典型寬度為1m1電力設(shè)備2鋼梁3建筑物正面的金屬板4搭接接頭5電氣或電子設(shè)備6搭接母線7混凝土中的鋼筋〔有迭加的網(wǎng)格形導(dǎo)體〕8根底接地體9各種公共設(shè)施的公共入口

IEC62305-4的圖8鋼筋結(jié)構(gòu)建筑物的等電位連接辯異：a.環(huán)形〔狀〕導(dǎo)體〔ringconductor〕:圍繞建筑物外形成的一個(gè)導(dǎo)體回路，它與建筑物雷電引下導(dǎo)體相互連接并使雷電流在各引下導(dǎo)體間分布比較均勻。〔環(huán)形的目的是使建筑物任意一個(gè)部位遭到雷擊后，都可能以最短的路徑泄放到大地〕b.環(huán)形連接導(dǎo)體〔boningringconductor〕：圍繞高層建筑物樓層室內(nèi)形成的一個(gè)導(dǎo)體回路，目的是連接同層的金屬構(gòu)件，使其到達(dá)同層局部等電位。〔實(shí)際是多層建筑同一樓層的共用連接網(wǎng)，代替大地〕c.接地匯流排〔mainearthingconductor〕:在建筑物、控制室、配電總接地端子板內(nèi)設(shè)置的公共接地母線。可以敷成環(huán)形或條形，所有接地線均由接地匯流排引出。〔特定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的定義：接地聚集線：電子設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)用以完成等電位連接的金屬帶，也稱公共接地母線。可以敷成環(huán)形或條形，所有接地線均由接地聚集線引出〕〔須說明的是環(huán)形接地匯流排是不封閉的，環(huán)形的目的是室內(nèi)分散布置的電子設(shè)備可以就近接地，使連接導(dǎo)線的電阻最小。〕 ITU-TK31用戶大樓內(nèi)電信設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)和接地圖1T0506130-93/d02Optionalo

local

accessCBN

or

toreen

terminalTETEchangeProtectora)ToearthingnetworkCBNPENTTECommon

bonding

network

(see

Recommendation

K.27)Protective

earth

conductorNetwork

terminationTerminal

equipmentFIGURE

2/K.31Example

bonding

configuration

and

earthingfor

an

ISDN

installationNOTE

–

If

NT

and

TE

have

non-conducting

cases,

then

the

PE

is

not

connected

to

the

case.a)If

required

(see

Recommendation

K.11)cable

screenNTTof

scof

TEPEMain

earthingterminalTelecom

conductorsto

exPE機(jī)柜、機(jī)箱、機(jī)架以及電氣和電子系統(tǒng)的保護(hù)地線PE應(yīng)當(dāng)根據(jù)右圖結(jié)構(gòu)與連接網(wǎng)連接。星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)基本的等電位連接網(wǎng)格單點(diǎn)連接法多點(diǎn)連接法與共用接地系統(tǒng)CBN連接方法A、內(nèi)部星狀隔離連接法B、內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接法C、內(nèi)外網(wǎng)狀多點(diǎn)連接法無法實(shí)現(xiàn)A、內(nèi)部星狀隔離連接法〔STAR-IBN〕：如圖1A所示，內(nèi)部星狀連接，但與共用接地系統(tǒng)CBN〔如建筑鋼結(jié)構(gòu)〕只有一個(gè)點(diǎn)連接。B、內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接法〔MESH-IBN〕：如圖1B所示，內(nèi)部網(wǎng)格狀連接，但與共用接地系統(tǒng)CBN〔如建筑鋼結(jié)構(gòu)〕只有一個(gè)點(diǎn)連接。C、內(nèi)外網(wǎng)狀多點(diǎn)連接法〔MESH-BN〕：如圖1C所示，內(nèi)部網(wǎng)格狀連接，外部也是與共用接地系統(tǒng)CBN網(wǎng)格狀連接〔與建筑鋼結(jié)構(gòu)多點(diǎn)連接〕。內(nèi)部星狀隔離連接網(wǎng)〔STAR-IBN〕連接結(jié)構(gòu)與接地方式的原理分析內(nèi)部星狀隔離連接網(wǎng)〔STAR-IBN〕，在宏觀方面來說，是局站內(nèi)通信系統(tǒng)之間的連接采用星狀方式，這是我國(guó)電子系統(tǒng)目前最普遍采用的一種設(shè)備接地方法，即各電子信息系統(tǒng)或?qū)I(yè)機(jī)房作為一個(gè)整體，都單點(diǎn)〔即引一條主干地線〕連接到總接地排上去，而系統(tǒng)之間不再建立其它的地線連接通道，如以下圖所示。這里實(shí)際上隱含了另外一個(gè)關(guān)鍵要求：設(shè)備機(jī)殼對(duì)建筑物鋼筋的絕緣，因?yàn)橐坏┰O(shè)備機(jī)殼對(duì)建筑鋼筋不絕緣，不同系統(tǒng)之間的設(shè)備就是又其它接地連接通道了，影響這種連接和接地方法的使用效果。動(dòng)力系統(tǒng)/機(jī)房交換系統(tǒng)/機(jī)房數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)/機(jī)房傳輸系統(tǒng)/機(jī)房配線系統(tǒng)/機(jī)房圖3采用內(nèi)部星狀隔離連接模式接地的通信局站原理圖從微觀方面來說，內(nèi)部星狀隔離連接網(wǎng)也可以是一個(gè)通信系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)機(jī)架都引地線到機(jī)柜〔架〕的總接地排或接地帶上，而機(jī)柜外殼對(duì)建筑金屬必須保證隔離、絕緣，因此機(jī)架之間不再建立其它的接地連接通道了，見圖4所示。…..………邏輯地機(jī)殼地單點(diǎn)接地排SPCB直流電源配電柜機(jī)柜1邏輯地參考平面機(jī)柜2機(jī)柜3正極地正極線正極線正極線至總地排CBN圖4采用內(nèi)部隔離連接網(wǎng)STAR-IBN方式的通信系統(tǒng)至直流正極從圖4中可以看出，每個(gè)機(jī)柜的機(jī)殼地、邏輯地〔有的機(jī)型可能不單獨(dú)分出邏輯地〕、正極地都是從不同機(jī)架獨(dú)立引出的，并且按接地用途類型分別匯總后，再進(jìn)一步匯總，最后匯總到一個(gè)接地點(diǎn)上下地，這就是星狀接地方法的典型模式。其根本特征是系統(tǒng)內(nèi)連接成星型狀，但系統(tǒng)與周邊共用接地系統(tǒng)〔CBN〕呈隔離狀態(tài)。但是為了保證每個(gè)設(shè)備的地都是單獨(dú)連接到接地匯流排，就必須做好設(shè)備的絕緣措施，否那么機(jī)殼金屬與建筑鋼結(jié)構(gòu)或設(shè)備走線架、固定架金屬有電氣接觸，相當(dāng)于有多條地線與接地匯流排連接，也可能導(dǎo)致設(shè)備機(jī)柜之間的電氣連接。內(nèi)部星狀隔離連接網(wǎng)接地方式的主要特點(diǎn)是：1〕

通信系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)機(jī)柜之間的接地相對(duì)獨(dú)立，相互之間的干擾很小，系統(tǒng)工作狀態(tài)比較穩(wěn)定。比方日本NEAX61交換機(jī)就是采用這樣的內(nèi)部星狀〔嚴(yán)格來說是星樹狀〕結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作地、保護(hù)地、邏輯地的接地處理。從理論上講，這樣的系統(tǒng)可以獲得從直流到數(shù)十千赫的屏蔽效果。2〕

通信系統(tǒng)只能通過一個(gè)指定位置〔SPCB〕與地網(wǎng)或公用接地系統(tǒng)CBN單點(diǎn)連接，其它任何地方IBN的通信系統(tǒng)與CBN要隔離。3〕

地線上地位比較穩(wěn)定，直擊雷在建筑鋼筋上的雷電脈沖不會(huì)直接涌入通信系統(tǒng)內(nèi)。4〕

直流正負(fù)極的電流對(duì)稱一致，不會(huì)出現(xiàn)直流電流迂回其它回路流回去的問題。理論上講，從CBN或其它通信系統(tǒng)流進(jìn)本系統(tǒng)的漏電流可以忽略不計(jì)。4〕缺點(diǎn)是：一旦有強(qiáng)雷電脈沖進(jìn)入通信系統(tǒng)內(nèi)部地線上，會(huì)產(chǎn)生很高的地位升高。內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接網(wǎng)〔MESH-IBN〕連接結(jié)構(gòu)與接地方式的原理分析內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接網(wǎng)是另外一種隔離連接網(wǎng)絡(luò)，它是大型電子信息系統(tǒng)普遍采用的接地連接方式。它在系統(tǒng)內(nèi)將所有機(jī)架用多條金屬拉桿〔固定桿〕連接起來，而整個(gè)電子信息系統(tǒng)金屬外殼與建筑鋼筋及其它金屬構(gòu)架要隔離絕緣，只通過系統(tǒng)的工作地線或保護(hù)地線才與公共地線系統(tǒng)〔CBN〕有單點(diǎn)連接。…..直流電源配電柜機(jī)柜………多點(diǎn)互連的地電位參考平臺(tái)圖5采用內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接網(wǎng)MENSH-IBN方法的通信系統(tǒng)至總地排CBN至直流正極單點(diǎn)連接點(diǎn)SPC內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接網(wǎng)接地方式的主要特點(diǎn)1〕通信系統(tǒng)內(nèi)諸多機(jī)柜〔架〕金屬殼體通過縱橫交錯(cuò)的金屬條緊密連接成一個(gè)整體，連接一個(gè)等電位平臺(tái)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以有效平緩?fù)饨缛肭值碾娢粵_擊脈沖，保證各個(gè)機(jī)柜的電位差趨于最小。2〕在電子系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)柜上，直流正極與外殼完全相通，也就是說在系統(tǒng)內(nèi)部，直流工作地與機(jī)殼保護(hù)地已經(jīng)完全融為一體。3〕在電子系統(tǒng)與地網(wǎng)或公用接地系統(tǒng)(CBN)的連接只有通過單點(diǎn)連接點(diǎn)〔SPC〕來實(shí)現(xiàn)。4〕要求電子系統(tǒng)所有機(jī)柜必須保證與建筑鋼筋或其它任何金屬構(gòu)件〔CBN的一局部〕完全隔離。1〕

缺點(diǎn)是：長(zhǎng)時(shí)間來看，保持與CBN的絕緣有一定困難，需要有強(qiáng)有力的建設(shè)安裝、維護(hù)檢查措施。〔鐵路信號(hào)系統(tǒng)符合內(nèi)部網(wǎng)狀隔離連接網(wǎng)接地方式的條件〕3.1.3)連接母線連接部件的材料和尺寸等電位連接部件

材

料

截面積mm2

等電位連接帶（銅或鍍鋅鋼）銅，鐵50連接導(dǎo)體，從等電位連接帶到接地系統(tǒng)或等電位連接帶之間的距離銅鋁鐵142250連接導(dǎo)體，從裝備的內(nèi)部金屬到等電位連接帶的連接銅鋁鐵5816連接導(dǎo)體，對(duì)SPD注：用其它材料代替銅時(shí)，應(yīng)具有等效截面Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)銅5313.2)磁屏蔽和線纜布放內(nèi)部線路的屏蔽屏蔽只限于被保護(hù)系統(tǒng)的線路和設(shè)備：為此，可采用采用金屬屏蔽電纜、金屬密封電纜管和將設(shè)備置于金屬殼內(nèi)。內(nèi)部線路的布放合理布放內(nèi)部線路可以將感應(yīng)回路減到最小并降低內(nèi)部浪涌的數(shù)值。將電纜布放在接近建筑物天然接地部件，以及將電源線和信號(hào)線鄰近布放，電氣和信號(hào)電纜相鄰布線可以將回路面積減到最小〔為了防止干擾，在沒有屏蔽的電源線和信號(hào)線之間有必要一段距離〕。外部線路的屏蔽進(jìn)入建筑物的外部線路的屏蔽包括：電纜屏蔽、密封金屬電纜管或混凝土電纜管與鋼筋相互連接的等。外部線路的屏蔽是有益的，但往往不在LPM的規(guī)劃者的職權(quán)范圍內(nèi)〔外部線路的產(chǎn)權(quán)多數(shù)歸屬于網(wǎng)絡(luò)供給者〕。3.3)協(xié)調(diào)配合的浪涌防護(hù)護(hù)內(nèi)部系統(tǒng)防止浪涌，需要在電力及信號(hào)系統(tǒng)有一個(gè)協(xié)調(diào)配合的SPD防護(hù)設(shè)備。電子和信號(hào)系統(tǒng)SPD協(xié)調(diào)配合的根本方法相同。但是，由于電子設(shè)備性能的較大差異〔模擬或數(shù)字、直流或交流、低頻到高頻〕，SPD系統(tǒng)選擇和安裝的規(guī)那么不同于電氣系統(tǒng)。選擇和安裝協(xié)調(diào)配合的SPD防護(hù)應(yīng)當(dāng)和以下標(biāo)準(zhǔn)一致：l

電源系統(tǒng)防護(hù)應(yīng)符合應(yīng)符合IEC61643-12和60364-5-53；l

通信和信號(hào)系統(tǒng)防護(hù)應(yīng)符合IEC61643-22。3.3.1)SPD的選擇選擇時(shí)考慮防護(hù)水平被保護(hù)設(shè)備額定沖擊耐受電壓為UW，SPD的防護(hù)水平Up必須小于UW：對(duì)于開關(guān)電源和UPS，這個(gè)數(shù)值只有幾百伏。規(guī)定。在以下情況，內(nèi)部系統(tǒng)需要防護(hù)：a)

內(nèi)部系統(tǒng)沖擊耐受電壓UW大于或等于SPD的防護(hù)水平Up；b)

需要與上位SPD能量配合時(shí)。

SPD的防護(hù)水平Up是定義的標(biāo)稱電流時(shí)的殘壓。當(dāng)流過SPD的電流大或小時(shí)，Up數(shù)值都會(huì)相應(yīng)的變化。當(dāng)SPD與被保護(hù)設(shè)備連接時(shí)，連接導(dǎo)線的感應(yīng)電壓降ΔU應(yīng)和SPD的防護(hù)水平Up相加。最終的防護(hù)水平變成：UP＋ΔU適用于限壓型SPD最大值〔UP，ΔU〕適用于開關(guān)型SPD當(dāng)SPD攜帶局部雷電流時(shí)，假定每m線路的壓降ΔU＝1kV，或者考慮20％的裕量。假設(shè)SPD僅攜帶感應(yīng)電流，那么ΔU可以忽略。SPD的防護(hù)水平Up和設(shè)備的耐受電壓UW應(yīng)在相同的測(cè)試條件下〔過電壓和過電流波形、能量及供能設(shè)備等〕比較。選擇時(shí)考慮安裝位置和放電電流IEC62305-1附錄E規(guī)定，SPD應(yīng)能在安裝點(diǎn)上承受預(yù)期的放電電流。SPD的選用，取決于它們的耐受能力。電源用SPD由IEC61643-1分類，通信系統(tǒng)的SPD由IEC61643-21分類。電源分類：I類測(cè)試的SPD〔用標(biāo)稱放電電流In、1.2/50μS沖擊電壓和最大沖擊電流Iimp進(jìn)行的試驗(yàn)〕II類測(cè)試的SPD〔用標(biāo)稱放電電流In、1.2/50μS沖擊電壓和最大沖擊電流Imax進(jìn)行的試驗(yàn)〕III類測(cè)試的SPD(用組和波1.2/50μS、8/20μS進(jìn)行的試驗(yàn))SPD的安裝點(diǎn)a)在建筑物的外線入口〔在LPZ1邊界，即在電力線路主配電盤MB上〕：l

在LPZ0A/LPZ1邊界用Iimp測(cè)試的SPD(典型波形10/350，即I類測(cè)試的SPD)；要求SPD的沖擊電流Iimp應(yīng)當(dāng)包含安裝點(diǎn)根據(jù)IEC62305-1附錄E.1和/或E款選擇LPL后預(yù)期的〔局部〕雷電流〔典型的10/350浪涌〕。l

在LPZ0B/LPZ1邊界用In測(cè)試的SPD(典型波形8/20，即II類測(cè)試的SPD)；外線完全在LPZ0B或損害源S1和S3造成的失效風(fēng)險(xiǎn)可以忽略時(shí)采用這種類型的SPD。根據(jù)IEC62305-1附錄E.1和/或E.2款，要求SPD的標(biāo)稱放電電流In應(yīng)當(dāng)包含安裝點(diǎn)預(yù)期的浪涌〔典型的8/20電流波形〕。b)靠近被保護(hù)設(shè)備〔在LPZ2或更高的邊界，即在分配電盤SB上，或在插座SA〕。l

用In測(cè)試的SPD(典型波形8/20，即II類測(cè)試的SPD)；要求SPD的標(biāo)稱放電電流In應(yīng)當(dāng)包含根據(jù)IEC62305-1附錄E.3選擇LPL〔雷電防護(hù)水平〕確定的安裝點(diǎn)預(yù)期的浪涌〔典型的8/20電流波形〕。l

用組合波測(cè)試的SPD(典型電流波形8/20，即III類測(cè)試的SPD)：選擇組合波發(fā)生器所要求的開路電壓Uoc時(shí)應(yīng)當(dāng)保證其相應(yīng)的短路電流包含根據(jù)IEC62305-1附錄E.3選擇LPL〔雷電防護(hù)水平〕確定的安裝點(diǎn)預(yù)期的浪涌。美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞防雷標(biāo)準(zhǔn)中的電源SPD的安裝位置美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞防雷標(biāo)準(zhǔn)中的電源SPD的安裝位置如以下圖，與IEC62305-4比較一致，但對(duì)SPD的要求有所不同。圖38防護(hù)裝置的安裝場(chǎng)合電力系統(tǒng)—C類場(chǎng)合系統(tǒng)暴露等級(jí)峰值電壓峰值電流高中低

20kV10kV6kV

10kA5kA3kA

電力系統(tǒng)—B類場(chǎng)合系統(tǒng)暴露等級(jí)峰值電壓峰值電流高中低

6kV4kV2kV3kA2kA1kA電力系統(tǒng)—A類場(chǎng)合系統(tǒng)暴露等級(jí)峰值電壓峰值電流高中低

6kV4kV2kV500A333A167A源自原著UL1449，從BS6651:1999復(fù)制

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)IEEE62.41-2002在C類場(chǎng)合用20kA、10kA、5kA。安裝位置

波形中等暴露程度的電壓或電流峰值負(fù)載類型類別描述A0.5μs，100Hz的衰減振蕩波6kV200A高阻抗低阻抗B1.2/50μs、8/20μs0.5μs，100H的衰減振蕩波6kV3kA6kV500A高阻抗低阻抗高阻抗低阻抗C1.2/50μs、8/20μs8/20μs6kV20kA70kA高阻抗低阻抗高暴露環(huán)境和高危險(xiǎn)處所，例如山頂?shù)耐ㄐ耪続S1768-19991的規(guī)定協(xié)調(diào)配合的SPD防護(hù)安裝由于振蕩的防護(hù)距離lpo由于感應(yīng)現(xiàn)象的防護(hù)護(hù)距離lpi建筑物或附近建筑物地面遭受雷擊時(shí)會(huì)在SPD與被保護(hù)設(shè)備構(gòu)成的回路內(nèi)感應(yīng)出過壓，它加于UP上降低了SPD的防護(hù)效果。感應(yīng)過電壓隨回路〔線路路徑：線路長(zhǎng)度、保護(hù)地PE與相線的距離、電力線與通信線間的回路面積〕尺寸增加而增加，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減而減少〔空間屏蔽和/或線路屏蔽〕。防護(hù)護(hù)距離lpi是SPD與被保護(hù)設(shè)備間最大線路長(zhǎng)度，在此距離內(nèi)，SPD對(duì)被保護(hù)設(shè)備的防護(hù)才是有效的〔考慮感應(yīng)現(xiàn)象〕。總的原那么是在雷電產(chǎn)的生磁場(chǎng)極強(qiáng)時(shí)，減小SPD與設(shè)備間的回路。或那么用以下方法減小磁場(chǎng)強(qiáng)度：l

建筑物〔LPZ1〕或房間〔LPZ2或更高區(qū)域〕空間屏蔽；l

線路屏蔽〔使用屏蔽電纜或電纜管道〕。假設(shè)提供了足夠的屏蔽，可以不考慮防護(hù)距離lpi。以上介紹了IEC62305-4標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電氣、電子設(shè)備的防護(hù)的概念。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)IEEE系列也在全世界的到廣泛的應(yīng)用。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與IEC62305系列標(biāo)準(zhǔn)以前的標(biāo)準(zhǔn)〔即IEC61643系列〕有不小的差異，這以現(xiàn)象得到世界防雷界的關(guān)注。2004年IEC第68屆大會(huì)上，確定IEC62305-4由美國(guó)人為WG3的召集人，IEC防雷標(biāo)準(zhǔn)的歐洲化趨勢(shì)會(huì)得到抑制3.4)與電源用SPD有關(guān)的IEC標(biāo)準(zhǔn)IEC61643-12低壓SPD第12局部：與低壓配電系統(tǒng)連接的SPD，選擇與應(yīng)用原那么。在IEC61643-12〔2002-02〕第6章“低壓配電系統(tǒng)SPD的應(yīng)用〞6.1.5“與試驗(yàn)類別有關(guān)的SPD安裝位置選擇〞說：“根據(jù)建筑物入口點(diǎn)進(jìn)入的雷電強(qiáng)度，可以選擇Ⅰ類測(cè)試、Ⅱ類測(cè)試、Ⅲ類測(cè)試的SPD。考慮浪涌強(qiáng)度是正確選擇SPD的關(guān)鍵。Ⅱ類測(cè)試、Ⅲ類測(cè)試的SPD適合于靠近被保護(hù)設(shè)備安裝。〞從以上引文中，可以看出，根據(jù)雷電強(qiáng)度，建筑物入口處的SPD“可以選擇Ⅰ類測(cè)試、Ⅱ類測(cè)試、Ⅲ類測(cè)試的SPD〞，說明Ⅰ類測(cè)試的SPD不是該處唯一的選擇。這與IEC62305-4對(duì)安裝點(diǎn)MB主配電板的情形一致，即“從可能遭受直擊雷的LPZ0A區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的輸入線路，可以流過局部雷電流。因此，LPZ0A與LPZ1的接口處應(yīng)當(dāng)安裝用Ⅰ類測(cè)試的SPD 〞。“從不可能遭受直擊雷的LPZ0B區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的輸入線路，由于全部電磁場(chǎng)的影響存在，只攜帶局部感應(yīng)浪涌。在LPZ0B與LPZ1的接口處應(yīng)當(dāng)安裝用根據(jù)IEC61643-1用8/20波形進(jìn)行Ⅱ類測(cè)試的SPD，或者用適當(dāng)?shù)慕M合波進(jìn)行Ⅲ類測(cè)試的SPD〞。可以說，從架空線進(jìn)入建筑物時(shí)，在MB處選擇安裝用Ⅰ類測(cè)試的SPD，假設(shè)地下電纜進(jìn)入建筑物時(shí)，在MB處選擇安裝用Ⅱ類測(cè)試的SPD，甚至Ⅲ類測(cè)試的SPD。為了讓讀者理解這一規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)的資料性附錄G“應(yīng)用實(shí)例〞特意給出了3個(gè)例如。一例為民用建筑的電源防護(hù)。一例為工業(yè)建筑的電源防護(hù)，一例為高山無線基站的電源防護(hù)。由于原文較長(zhǎng)，本文局部引用原文，讀者可在IEC61643-12〔2002-02〕的175-183頁(yè)查到原文。 該附錄G的民用建筑例如G.1。MV輸電條件：10km架空高壓線；LV輸電條件：高壓變?yōu)榈蛪骸?30V/400V〕后，低壓架空線輸電1km，然后用200m地下電纜進(jìn)入建筑物。該地區(qū)Ng=2次/km2/年。建筑物處于平原地區(qū)，并且有建筑物防護(hù)措施。電力線入口處安裝有過流保護(hù)器，MB(主配電板)在底層〔groundfloor〕，一樓〔firstfloor〕有分配電板SB。建筑物地線電阻為50Ω，供電系統(tǒng)接地方式為TT，室內(nèi)有洗衣機(jī)、計(jì)算機(jī)、報(bào)警器、錄像機(jī)和TV等。經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)分析后認(rèn)為，該建筑物處于高雷閃頻度地區(qū)，變壓器兩側(cè)有架空高壓線和低壓架空線，建筑物內(nèi)有易損電子設(shè)備，因此應(yīng)當(dāng)安裝SPD。圖13（原文圖G.1）最后，該例安裝的SPD如圖13〔原文圖G.1〕，MB上的SPD：每線標(biāo)稱放電電流In≥5kA，8/20波形〔Ⅱ類測(cè)試〕。Up≤1.5kV。其它SPD：每線標(biāo)稱放電電流In≥2kA，8/20波形〔Ⅱ類測(cè)試〕。Up≤0.8kV。〔原文圖G.3〕

該附錄G的工業(yè)建筑例如G.2。在原文中只給出了SPD的〔原文圖G.3〕安裝示意圖，未給出SPD的選擇方法〔原文說，選擇方法正在考慮中〕。

該附錄G的高山無線基站例如G.3。塔上有直接雷防護(hù)系統(tǒng)LPS；MV輸電條件：10km架空高壓線；LV輸電條件：低壓架空線輸電500m進(jìn)入建筑物。該地區(qū)Ng=6次/km2/年，處于山頂。中性線在山下接地；設(shè)備就地接保護(hù)地PE；被保護(hù)建筑物接地電阻10Ω；變壓器接地電阻10Ω；供電系統(tǒng)接地方式為TT。經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)分析后認(rèn)為，“在相線與本地的地線間、在相線與中性線間、在中性線與本地的地線間應(yīng)當(dāng)安裝Ⅰ類測(cè)試的SPD。由于雷電直擊時(shí)有很大一局部雷電流擊中天線塔，因此該SPD的耐流能力應(yīng)大于Ⅰ類測(cè)試的20kA。線路設(shè)備側(cè)的SPD的防護(hù)水平應(yīng)當(dāng)為1.5kV，而線路變壓器側(cè)的防護(hù)水平應(yīng)當(dāng)相同或高一些〔最多4kV〕。原文圖G.4SPD的協(xié)調(diào)安裝圖。關(guān)于各種接地方式的電源系統(tǒng)如何配置SPD1)低壓供電電源的接地方式低壓配電系統(tǒng)是指高壓〔中壓〕供電系統(tǒng)經(jīng)低壓配電變壓器變?yōu)榈蛪弘娫春螅蛴脩艄╇姷南到y(tǒng)。目前，按照配電變壓器低壓側(cè)的接地方式和用戶電氣系統(tǒng)中裸露導(dǎo)體的接地方式，有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)等三種根本的接地方式。第一個(gè)字母T表示供電電源的接地方式為直接接地，I表示所有的帶電局部與地絕緣，或電源的一點(diǎn)通過阻抗接地。第二個(gè)字母T表示無論電源如何接地，用戶裸露導(dǎo)體直接接地。N表示用戶裸露導(dǎo)體直接與配電變壓器工作地即中性線與保護(hù)地連接。TN系統(tǒng)中有一點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部通過保護(hù)地線接地。以后的字母意義如下：S表示中性線與保護(hù)地分開，如TN-S系統(tǒng)，即一種三相五線制；C表示中性線與保護(hù)地合一，如TN-C系統(tǒng)，即一種的三相四線接零制；對(duì)與TN-C-S那么表示中性線〔N〕與保護(hù)地線〔PE〕在配電變壓器處合一，在用戶處分開的另一種三相五線制。TN—S系統(tǒng)L1L2L3NPE

外露可導(dǎo)電局部TN系統(tǒng)中有一點(diǎn)直接接地，用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部通過保護(hù)地線接地。以后的字母意義如下：S表示中性線與保護(hù)地分開，如TN-S系統(tǒng)，即一種三相五線制；C表示中性線與保護(hù)地合一，如TN-C系統(tǒng)，即一種的三相四線接零制；對(duì)與TN-C-S那么表示中性線〔N〕與保護(hù)地線〔PE〕在配電變壓器處合一，在用戶處分開的另一種三相五線制。PEL1L2L3PEN外露可導(dǎo)電部分TN-C-S系統(tǒng)三相四線制TN—C系統(tǒng)L1L2L3PENN

外露可導(dǎo)電局部IT系統(tǒng)IT系統(tǒng)稱為三相三線制，用戶處專設(shè)回流地線，一般很少用L1L2L3外露可導(dǎo)電局部阻抗

TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)在用戶專設(shè)一個(gè)保護(hù)地線〔PE〕，該地線與配電變壓器無關(guān)聯(lián)L1L2L3N低壓供電電源的接地方式與安保裝置的配合為了人身和設(shè)備的平安，現(xiàn)代用戶電源系統(tǒng)都接入了適當(dāng)?shù)陌脖Ｑb置，可供選擇的設(shè)備有1〕過流保護(hù)器；2〕漏電保護(hù)器；3〕絕緣監(jiān)視裝置；4〕故障電壓短路裝置等。各種接地系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與適當(dāng)?shù)陌脖Ｑb置配合使用。在電源系統(tǒng)中，第一重要的是人身保護(hù)，電源內(nèi)部浪涌保護(hù)或雷電浪涌保護(hù)必須附屬于人員間接接觸平安保護(hù)措施，不能因?yàn)榻尤肓死擞勘Ｗo(hù)設(shè)備而使人身平安保護(hù)設(shè)備在人員間接接觸時(shí)不動(dòng)作。同時(shí)，還必須保證，防雷器失效時(shí)不致使過流保護(hù)器和漏電保護(hù)器誤動(dòng)作。常用的電源SPD的接入方式

IEC一直推薦使用三相五線制系統(tǒng)，我國(guó)在電網(wǎng)改造中也在大力推廣TN-S〔三相五線制〕系統(tǒng)。在新建民用建筑中，大局部為TN-S，但我國(guó)鐵路目前TN-C〔三相四線接零制〕較多。下面介紹IEC62643-12中推薦的各種SPD的接入圖。TN-系統(tǒng)中，間接接觸下的平安保護(hù)應(yīng)當(dāng)使用過流保護(hù)器和漏電保護(hù)器。這時(shí)，SPD只能安裝在安保設(shè)備之后，我們稱之為“下位〔downstream〕〞，這樣，一旦純壓敏電阻型SPD出現(xiàn)劣化短路，就迫使上位〔upstream〕的過流保護(hù)器動(dòng)作，確保切斷故障SPD與電源的聯(lián)系，防止出現(xiàn)SPD爆裂或自燃。由于純壓敏電阻型SPD在電壓波動(dòng)較大的供電系統(tǒng)使用時(shí)，劣化短路的概率較高，因此，廠家往往設(shè)計(jì)了一套利用低溫焊錫和機(jī)械翻板的“狀態(tài)顯示機(jī)構(gòu)〞，該小機(jī)構(gòu)一方面可以作為SPD的工作狀態(tài)顯示，正常工作時(shí)窗口顯示綠色，SPD劣化短路時(shí)利用短路電流將低溫焊錫熔化，彈簧機(jī)械翻板機(jī)構(gòu)拉離壓敏電阻閥片，使SPD脫離電源，確保了SPD不爆裂或不自燃，同時(shí)窗口顯示紅色，告訴用戶該SPD應(yīng)當(dāng)更換了。實(shí)際上，電路中有兩套電流保護(hù)裝置，一套在主電路入口處，一套安裝SPD的分支電路上，許多模塊式SPD往往將其放在模塊內(nèi)，我們稱它為“獨(dú)立后備熔短器〞。TN—C系統(tǒng)〔三相四線接零制〕SPD的安裝1設(shè)備入口配電盤總接地端子或接地母線浪涌保護(hù)器浪涌保護(hù)器接地連接，可任接5a或5b被保護(hù)設(shè)備F浪涌保護(hù)器制造商申明的保護(hù)器(例如，熔斷器，回路開關(guān)，漏電流保護(hù)器)RA用戶接地裝置電阻Rg電源系統(tǒng)接地裝置電阻浪涌保護(hù)器在TN-S系統(tǒng)用戶入口的典型安裝浪涌保護(hù)器在TN-C-S系統(tǒng)安裝入口的

典型安裝Ent入口a用戶側(cè)浪涌保護(hù)器b此浪涌保護(hù)器用于防止中性線電位過高從以上三個(gè)圖看出，TN系統(tǒng)的三種配置中，三個(gè)規(guī)格完全一樣的SPD，每一個(gè)安裝在一條相線與保護(hù)地線PE之間。對(duì)于TN-C-S和TN-S系統(tǒng)，在中性線N和保護(hù)地線PE之間的還安裝了一個(gè)SPD。TN-S系統(tǒng)SPD劣化時(shí)故障電流流向示意

i

i1

i2

SPD

SPDS

SPD

SPD

i

=

i1+

i2

、i1≥i2三種TN-系統(tǒng)中相線與保護(hù)地線之間任意一個(gè)SPD出現(xiàn)劣化短路都可以形成右圖2故障電流回路。SPD劣化短路后與SPD相關(guān)的相線上的電流i應(yīng)當(dāng)通過故障SPD流向配電變壓器的中性線，形成電流回路，使故障SPD發(fā)熱產(chǎn)生高溫，將低溫焊錫熔融后使SPD退出電源系統(tǒng)。當(dāng)然，假設(shè)是后備熔斷器，短路電流就會(huì)將其熔斷使SPD退出電源系統(tǒng)，大家看出，這是兩種截然不同的故障保護(hù)機(jī)理。對(duì)于TN-系統(tǒng)，故障電流i從SPD流出后到達(dá)PE線，但是，這種配置的PE線和N線由導(dǎo)體相連，有共同連接點(diǎn)，因此電流到達(dá)PE后沿導(dǎo)線完成回路。回路的電阻完全由導(dǎo)線的電阻確定，一般導(dǎo)線電阻較小，因此非常容易使SPD的低溫焊錫熔融，使故障SPD脫離電源系統(tǒng)。TT系統(tǒng)安裝圖11設(shè)備入口2配電盤3總接地端子或接地母線4浪涌保護(hù)器5浪涌保護(hù)器接地連接，可任接5a或5b被保護(hù)設(shè)備漏電流保護(hù)器(RCD)F浪涌保護(hù)器制造商申明的保護(hù)器