建筑物防雷设计规范 GB50057-2010

6.4.1 复杂的电气和电子系统中，除在户外线路进入建筑物处，LPZO_A或LPZO_B进入LPZ1区，按本规范第4章要求安装电涌保护器外，在其后的配电和信号线路上应按本规范第6.4.4～6.4.8条确定是否选择和安装与其协调配合好的电涌保护器。
6.4.2 两栋定为LPZ1区的独立建筑物用电气线路或信号线路的屏蔽电缆或穿钢管的无屏蔽线路连接时，屏蔽层流过的分雷电流在其上所产生的电压降不应对线路和所接设备引起绝缘击穿，同时屏蔽层的截面应满足通流能力(图6.4.2)。计算方法应符合本规范附录H的规定。

图6.4.2  用屏蔽电缆或穿钢管线路将两栋独立的LPZ1区连接在一起

6.4.3 LPZ1区内两个LPZ2区之间用电气线路或信号线路的屏蔽电缆或屏蔽的电缆沟或穿钢管屏蔽的线路连接在一起，当有屏蔽的线路没有引出LPZ2区时，线路的两端可不安装电涌保护器(图6.4.3)。

图6.4.3  用屏蔽的线路将两个LPZ2区连接在一起

6.4.4 需要保护的线路和设备的耐冲击电压，220／380V三相配；电线路可按表6.4.4的规定取值；其他线路和设备，包括电压和电流的抗扰度，宜按制造商提供的材料确定。

表6.4.4  建筑物内220／380V配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值

注：Ⅰ类——含有电子电路的设备，如计算机、有电子程序控制的设备；
2 Ⅱ类——如家用电器和类似负荷；
3 Ⅲ类——如配电盘，断路器，包括线路、母线、分线盒、开关、插座等固定装置的布线系统，
以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等的一些其他设备；
4 Ⅳ类——如电气计量仪表、一次线过流保护设备、滤波器。

6.4.5 电涌保护器安装位置和放电电流的选择，应符合下列规定：
      1 户外线路进入建筑物处，即LPZO_A或LPZO_B进入LPZ1区，所安装的电涌保护器应按本规范第4章的规定确定。
      2 靠近需要保护的设备处，即LPZ2区和更高区的界面处，当需要安装电涌保护器时，对电气系统宜选用Ⅱ级或Ⅲ级试验的电涌保护器，对电子系统宜按具体情况确定，并应符合本规范附录J的规定，技术参数应按制造商提供的、在能量上与本条第1款所确定的配合好的电涌保护器选用，并应包含多组电涌保护器之间的最小距离要求。
      3 电涌保护器应与同一线路上游的电涌保护器在能量上配合，电涌保护器在能量上配合的资料应由制造商提供。若无此资料，Ⅱ级试验的电涌保护器，其标称放电电流不应小于5kA；Ⅲ级试验的电涌保护器，其标称放电电流不应小于3kA。
6.4.6 电涌保护器的有效电压保护水平，应符合下列规定：
      1 对限压型电涌保护器：

      2 对电压开关型电涌保护器，应取下列公式中的较大值：

式中：——电涌保护器的有效电压保护水平（kV）；
            ——电涌保护器的电压保护水平（kV）；
            ——电涌保护器两端引线的感应电压降，即L×（di/dt），户外线路进入建筑物处可按1kV/m计算，在其后的可按计算，仅是感应电涌时可略去不计。

      3 为取得较小的电涌保护器有效电压保护水平，应选用有较小电压保护水平值的电涌保护器，并应采用合理的接线，同时应缩短连接电涌保护器的导体长度。

6.4.7 确定从户外沿线路引入雷击电涌时，电涌保护器的有效电压保护水平值的选取应符合下列规定：
      1 当被保护设备距电涌保护器的距离沿线路的长度小于或等于5m时，或在线路有屏蔽并两端等电位连接下沿线路的长度小于或等于10m时，应按下式计算：

      2 当被保护设备距电涌保护器的距离沿线路的长度大于10m时，应按下式计算：

式中：U_i——雷击建筑物附近，电涌保护器与被保护设备之间电路环路的感应过电压(kV)，按本规范第6.3.2条和附录G计算。
      3 对本条第2款，当建筑物或房间有空间屏蔽和线路有屏蔽或仅线路有屏蔽并两端等电位连接时，可不计及电涌保护器．与被保护设备之间电路环路的感应过电压，但应按下式计算：

      4 当被保护的电子设备或系统要求按现行国家标准《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》GB／T 17626.5确定的冲击电涌电压小于U_w时，式(6.4.7-1)～式(6.4.7-3)中U_w应用前者代入。
6.4.8 用电气系统的电涌保护器的最大持续运行电压值和接线形式，以及用于电子系统的电涌保护器的最大持续运行电压值，应按本规范附录J的规定采用。连接电涌保护器的导体截面应按本规范表5.1.2的规定取值。

 

条文说明
 

6.4 安装和选择电涌保护器的要求
6.4.2 图6.4.2引自IEC 62305—4:2010第18页的图3b。
6.4.3 图6.4.3引自IEC 62305—4:2010第19页的图3d。
6.4.5～6.4.7 这些条文是根据IEC 62305—4:2010和IEC 61643——12:2008Ed．2．0 [Surge protective devices connected to low-voltage power distribution system—Part 12：Selection and application principles.低压配电系统的电涌保护器(SPD)——第12部分：选择和使用导则]修改的。
首先要考虑的第一个准则是：安装的SPD越靠近引来线路入户处(安装在总配电箱处)，建筑物内将被这处SPD保护到的设备越多(经济利益)。其次要考虑的第二个准则应是核对：SPD越靠近需要保护的设备，其保护越有效(技术利益)。设计人员要根据这些条文的规定进行技术经济比较。
IEC 62305—4:2010第78页(附录C.2.1)中有以下的规定：
“在以下条件下建筑物内系统得到保护：
      1 它们在能量上与上游的SPD配合好。
      2 满足下列条件之一：
        1)当SPD与要保护的设备之间的电路长度是很小时(典型的情况是SPD安装在设备的接线端处)：U_P／f≤U_w；
        2)当电路长度不大于10m时(典型的情况是SPD安装在分配电箱处或安装在插座处)：U_P／f≤0.8U_w；
注：在建筑物内系统发生故障会危及人员或公共服务设施之处，应考虑由于振荡而将电压加倍，要求 U_P／f≤U_w/2。
        3)当电路长度大于10m时(典型的情况是SPD安装在线路进入建筑物处或在某些情况安装在分配电箱处)：U_P／f≤(U_w-U_i)／2。当建筑物(或房间)有空间屏蔽、有线路屏蔽(采用有屏蔽的线路或金属线槽)时，在大多数情况下感应电压U_i很小，可略去不计。”
闪电击到建筑物上或附近，能在SPD与被保护设备之间的电路环路中感应出过电压U_i，它加到了U_P／f上，所以降低了SPD的保护效率。当建筑物(或房间)无空间屏蔽、线路无屏蔽时，SPD与被保护设备之间电路环路的感应电压U_i随环路的尺寸增大而加大，该环路的大小取决于线路路径、电路长度、带电体与PE线之间的距离、电力线与信号线之间的环路面积等。U_i的计算见本规范附录G。
《低压配电系统的电涌保护器——第12部分：选择和使用导则》IEC 61643—12:2008第43页、第44页6.1.2的规定和说明：
“6.1.2振荡现象对保护距离(某些国家叫分开距离)的影响：当用SPD保护特定设备或当位于总配电箱处的SPD不能对一些设备提供足够保护时，SPD应安装在尽可能靠近需要保护的设备处。如果SPD与被保护设备之间的距离过大时，振荡通常能导致设备端子上的电压升高到2倍U_P，在某些情况下甚至可能还超过这一电压水平。虽然安装了SPD，这一电压可能损坏被保护的设备。可接受的距离(称为保护距离)取决于SPD的形式、系统的形式、所进来电涌的陡度和波形以及所连接的负荷。特别仅在以下情况下才可能将电压加倍：设备是一高阻抗负荷或设备在内部被断开。通常，对小于10m的距离可不管振荡现象。有时，设备设有内部保护元件(如压敏电阻)，这甚至在更长的距离下也将显著减小振荡现象。”
IEC 61643—12:2008第136页、第137页附录M：
“附录M设备的抗扰度和耐绝缘强度：IEC 61000—4—5是一试验标准，其试验在于确定电子设备和系统对电压和电流电涌的抗扰度。被试验的设备或系统被看作是一黑盒子，由以下标准判定试验的结果：1)运行正常；2)不需要维修的功能暂时受到破坏或运行暂时降级；3)需要维修的功能暂时受到破坏或运行暂时降级；4)功能受到破坏，具有对设备的永久损坏(这意味试验失败)。
虽然，IEC 61000—4—5的试验在于考察比较低的电流电涌对电子设备和系统的可能效应的全范围，但是，还有其他有关的试验标准，它们不是这样多地涉及功能的暂时破坏，而是更多地涉及设备的实际损坏或毁坏。 IEC 60664—1标准涉及的是低压系统内设备的绝缘配合，而IEC 61643—1标准涉及的是连接到低压配电系统上SPD的试验标准。此外，这两个标准还涉及暂时过电压对设备的效应。而IEC 61000—4—5及IEC 61000系列标准中的其他标准不考虑暂时过电压对设备或系统的效应。
永久损坏是难以被接受的，因为它造成系统停止工作和要花维修或替换的费用。这类损坏通常是由于不合适的保护或无电涌保护造成的，这类保护允许能引起运行中断、元器件损坏、永久破坏绝缘或者引发火灾、烟气或电击的高电压和高电涌电流进入设备的电路系统。但不希望设备或系统经受任何的功能破坏或降级，特别是对那些特别重要的设备或系统，并且对在电涌活动期间必须维持运行的设备或系统更是如此。
对IEC 61000—4—5的试验，所加的试验电压水平值及其结果的电涌电流将对设备产生效应。简而言之，如果设备没有设计提供一个合适的电涌抗扰度，则电涌电压越高，功能受到的破坏或降级的可能性越高。
对用于低压配电系统的SPD做试验，IEC 61643—1的Ⅲ级试验等级规定采用有设定内阻抗2Ω的混合波发生器，它在短路时产牛8／20μs电流波形，而在开路时产生1.2／50μs电压波形。IEC 6100—4—5标准对供了电的设备和系统做电涌抗扰度试验时采用同样的混合波发生器，但有不同的耦合元件，有时还加入一串联阻抗。IEC 61000—4—5标准的试验电压水平，其意义与IEC 61643—1标准的开路峰值电压U_oc是相同的。这一电压确定发生器接线端的短路峰值电流。由于试验方法不同，试验结果不可直接比较。
设备或系统的电涌抗扰度或由内置保护元件或SPD或外置SPD实现。对SPD最重要的选择标准之一是电压保护水平U_P，规定和描述于IEC 61643—1标准中。这一参数应等同于IEC60664—1。标准规定的设备耐压水平U_w，并且它是在做试验的特定条件下预期在SPD接线端上产生的最大电压。U_P仅用于在IEC 61643—12标准中对设备的耐压水平相一致。电压保护水平值在可比应力上还应低于设备按IEC 61000—4—5标准试验后在这一可比应力上的电压抗扰度水平，但这点在现在还无规定，特别是因为这两个标准之间的波形总是不可比的。
通常，按IEC 61000—4—5标准确定的电涌抗扰度水平是低于按IEC 60664—1标准确定的绝缘耐压水平的。”