雷電的防護及數(shù)值計算

雷電的防護GB50057-94中對雷防提出的總則（1.0.1條）規(guī)定:“為使建筑物(含構(gòu)筑物,下同)放雷設(shè)計因地制宜地采取放雷措施,防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡和文物、財產(chǎn)損失，做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，制定本規(guī)范經(jīng)濟的合理照本規(guī)范設(shè)計的防雷裝置的安全度不是100%。直擊雷的防護防直擊雷的外部裝置包括接閃器（避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)、引下線、接地裝置，另外也包括屏蔽措施，通過這些裝置迅速地將把雷電流泄放放入地。電涌的防護為保護設(shè)備安全和抑制各種雷電感應(yīng)引起的浪涌過電壓，必須采取系統(tǒng)有效的保護措施，即在電源線信號線上加裝浪涌抑制器。等電位連接為防護雷電流引起電磁感應(yīng)和地電位反擊的破壞作用，所有允許連接的設(shè)備金屬外殼，接地的金屬管(但不允許連接的導(dǎo)體之間防反擊是以保持足夠的距離實現(xiàn)——防閃絡(luò))SPD器件把不能連續(xù)與地連接的通電導(dǎo)體（電源線、信號線）與地連接起來。屏蔽用于防護雷電引起的電磁脈沖輻射的破壞作用。防閃絡(luò)措施對于不能采取等電位連接和使用點涌保護器防護時，通過保持距離抑制雷電引起的地點位反擊和電磁（下圖為基站防雷系統(tǒng)圖）1雷電流的特性每次雷擊的電流波形是隨機的，差別很大。雷電流波形一般都是前沿陡而后沿時間相對較長的波形，一般前沿時間在幾個微秒到幾十個微秒，后沿的半值值時間一般在幾十到幾百微秒。雷擊有正閃擊或負閃擊，負閃擊占多數(shù)（約占80~90。正閃擊平均的電流強度比負閃擊要大（負閃擊的電流峰值以20~50KA居多，而正閃擊的峰值往往在100KA以上，一次雷擊大多數(shù)分成3~4放電（但正閃擊通常由一個單閃擊構(gòu)成。一般第一次閃擊的電流峰值值最大，但首次雷擊以后的負閃擊的前沿更陡。雷電流近似于典型曲線是雙指數(shù)函數(shù)曲線雙指數(shù)函數(shù)： i＝

-αteＩ（ e0

-βt)I0——雷電流值峰α——波前衰減系數(shù)；β——波尾衰減系數(shù)；2另外，還有等值斜角波、等值余弦、冪指數(shù)波形等（略）雷電流的電荷量雷電流的電荷量的近似計算公式：2 Q= (1/0.7)·I·TT2 式中, Q:電荷量,單位：庫侖（c）I：雷電流幅值，單位：安培（A）雷電流的單位能量（即流過1歐姆電阻消耗的能量，近似計算公式：2W/R=0.5·(1/0.7)·I2·T2式中,W/R：單位能量，單位：焦耳/歐姆（J/Ω）I（A）T2：雷電流形的半值時間，單位：秒（S）1.建筑物防雷工程名詞術(shù)語解釋見下表3PAGEPAGE5本規(guī)范名詞接閃器

解釋直接截受雷擊的避雷針、避雷帶（線、避雷網(wǎng)，以及用作接閃器的金屬屋面和金屬構(gòu)件等。引下線接地裝置接地體接地線防雷裝置直擊雷雷電感應(yīng)

連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體接地體和接地線的總合埋入土壤中和混凝土基礎(chǔ)中作散流用的導(dǎo)體從引下線斷接卡或換線處至接地體的連接導(dǎo)體接閃器、引下線、接地裝置、過電壓保護器及其他連接導(dǎo)體的總合雷電直接擊在建筑物上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力者雷電放電時，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花。靜電感應(yīng)由于雷云先導(dǎo)的作用，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出與先導(dǎo)通道符號相反的電荷，雷云在主放電時，先導(dǎo)通道中的電荷迅速中和，在導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷得到釋放，如不就近泄入地中就會產(chǎn)生很高的電位。電磁感應(yīng)由于雷電流迅速變化在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。雷電波侵入由于雷電對架空線路或金屬管道的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備過電壓保護器用來限制存在于某兩物體之間的沖擊過電壓的一種設(shè)備，如放電間隙、避雷器或半導(dǎo)體器具。防雷建筑物的分類及要求分類的根據(jù)：按GB50057-94的規(guī)定進行劃分“建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求分為三類， 具體類見標準，概括為：第一類是爆炸危險大，后果嚴重的建筑物第二類是特別重要建筑物，或爆炸危險但較小、后果不太嚴重的；或年預(yù)計雷擊次數(shù)較高、較重要和人員密集的建筑；第三類，相對于第二類各因素次之但也屬需加強防雷要求的建筑物。建筑物的年預(yù)計雷擊次數(shù)N=kNgAe式中：N——建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)（次/a）k——校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況取相應(yīng)數(shù)值：2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處以及特別潮濕的建筑物取為1.5。Ng——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/(km2·a)]。1.3gN=0.024T1.3g（式中：Td——當?shù)啬昶骄妆┤眨〢e——與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積。計算方法如下：1）100米時，其每邊擴大寬度D按下式計算：D=√H（200—H）對于長、寬、高為L×W×H長方體形建筑，有：Ae=[LW+（L+·√（200—）+πH（200—H）]·10-6（km2）2)當建筑物高度等于或大于100H進行計算。這時有：eA=LW+（L+·H+H2]·1-6 （k2）3）當建筑物各部位的高度不同時，應(yīng)按建筑物周邊逐點算出最大擴大寬度，其等e效面積Ae應(yīng)按每點最大擴大寬度外端的連接線所包圍的面積計算。(參考公式:國防科工委研究得出的計算公式：N=0.015TK1K2H2·10–4——年平均雷暴日；雷擊概率（年；K1—落雷不均勻系數(shù)，易受雷擊的建筑物K1=1.5~2.0；K2—建筑材料影響系數(shù)，金屬材料K2=1.5，非金屬材料K2=0.15；H—避雷針高度(m)]。)接閃器的保護范圍（滾球法）滾球法：滾球法是以hr為半徑的的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球只觸及接閃器（包括被利用做接閃器的金屬物，或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承收雷擊的金屬物范圍應(yīng)符合本規(guī)范（GB50057-94）附錄四的規(guī)定。單支避雷針的保護范圍有關(guān)的計算公式：r=√h(2h-h) -√h(2h-h)x r x r xr=√h(2h-h)0 rrh滾球半徑，按防雷級別確定（見下附表；rr h——建筑物的高度（當h≥h時，取h=hr h———避雷針高度中間的的某個高度；rx h———相對于rx

高度的保護范圍（圓形）的半徑；x———相對于地面上保護范圍（圓形）的半徑。0滾球半徑h滾球半徑h(m)r避雷網(wǎng)尺寸(m)附表附表級別建筑物防雷第一級防雷建筑3010×10第二級防雷建筑4515×15第三級防雷建筑6020×206PAGEPAGE10雙支等高避雷針的保護范圍（當兩針h≤h

兩針2r

時,r

-h)）r， 0 0 r兩針外側(cè)的保護范圍按單支避雷針計算。兩針之間保護范圍的上邊線是以中心線距局地面h的的一點O,為圓心，以r√（hr

+(D/2)2

為半徑所做的圓弧。兩針之間的保護范圍，在任一高度hC（E）所處的垂直平面上以h做假想針，按單支避雷χ χ針的方法逐點確定的。χ—χˊ平面上保護范圍（略）參考：IEC1024-1規(guī)定避雷針布置的保護角（我國標準規(guī)定用滾球法，不用保護角法，表中規(guī)定的防雷級別和滾球半徑也與我國規(guī)定不同）見下表：避雷針防雷級別保護高度20304560避雷針網(wǎng)格寬滾球半徑I20255II30352510III4545352510IV606045352520注：表中滾球半徑、避雷針高度、避雷網(wǎng)格的單位為米，雷電流參量的規(guī)定表 首次雷擊參量首次雷擊首次雷擊防雷建筑的類別第一類第二類第三類幅值I(KA)200150100波頭T(μs)1101010半值時間T(μs)2350350350電荷Q(As)1007550單位能量W/R(MJ/Ω105.62.5首次雷擊以后的負雷擊參量防雷建筑物的類別防雷建筑物的類別首次雷擊以后負雷擊第一類第二類第三類I(KA)5037.525T(μs)10.250.250.25半值時間T(μs)2100100100注：當計算導(dǎo)線的寄生電感引起的電壓時應(yīng)按此表參數(shù)計算。表長時間雷擊的雷電流參量雷電流參數(shù)雷電流參數(shù)防雷建筑類別一類二類三類QL電荷量（C）200150100T時間（s）0.50.50.5注：平均電流I=Q/TL接地裝置的工頻接地電阻與沖擊接地電阻沖擊接地電阻計算公式：R～＝ARi式中，R——在接地裝置各支線的長度取值小于或等于接地體有效長度～ele ，或者有支線大于le 而取其等于l 時的工頻接地電阻。e（注：用接地電阻測試儀測量出的是工頻接地電阻。對一般形狀的接地體有給定的公式可計算工頻電阻）R≥R.～ ie （l ———有效長度，按公式l=2√ρ 計算，ρ為該處的土壤電阻率）e eA換算系數(shù)，其數(shù)值宜按附圖3.1確定（略，見標準A的數(shù)值與比值l/l反比l是接地體最長支線的實際長度還與ρ成反比。eR——所要求的接地裝置的沖擊接地電阻。i環(huán)繞建筑物的環(huán)形接地體應(yīng)按以下方法確定沖擊接地電阻：當環(huán)形接地體周長的一半大于或等于接地體的有效長度le該引下線的連接點起沿兩側(cè)接地體各取le長度算出的工頻接地電阻（換算系數(shù)A等于1。當環(huán)形接地體周長的一半小于接地體的有效長度實際長度算出工頻接地電阻再除以A

le時，引下線的沖擊接地電阻應(yīng)為以接地體的與引下線連接的基礎(chǔ)接地體20米時，其沖擊接地電阻應(yīng)為以換算系數(shù)A120工頻接地電阻的計算公式單根垂直安裝的棒形接地體的接地電阻計算公式（引自GBJ79-85190）Rc=(ρ/2πl(wèi))·Ln[4l（l+2h）/d(l+4h)]n注：近似計算時可用：R=(ρ/2πl(wèi))·L（4l/d）n式, Rc：工接地電阻，單位：歐姆h接地體頂面埋深，單位：米（m）;ρ：大地電阻率，單位：歐姆·米（l：接地體長度，單位：米（m；d（m。確定如下表：接地體形狀等效直徑dd=0.714√b接地體形狀等效直徑dd=0.714√bb(b2+b2)(b1 2 1 2 1,b為不等2邊角鋼的寬度)圓板d=d，（d，為圓板直徑）矩形板/√πab為板的邊長)鋼棒/鋼管直徑/外徑扁鋼等邊角鋼d=b/2d=0.84(bb(b不等邊角鋼nR=Rnc c

/nηcc式中, R：單根垂直安裝的接地體的接地電阻cn: 相同的垂直接地體個數(shù)ηc：垂直接地體的利用系數(shù)，具體可查閱GBJ79-85《工業(yè)企業(yè)2.1、2.2、2.3。附表見后面單根水平安裝的接地體的接地電阻計算公式（引自GBJ79-85190）PR=(ρ/2πl(wèi))·[n（2/hd）+A]PPR：單根水平安裝的接地體的工頻電阻，單位：歐姆（Ω；Ph（m）ρ：大地電阻率，單位：歐姆·米（l：接地體長度，單位：米（m；d：接地體等效直徑，單位：米m確定同上面表d。A：水平接地體的形狀系數(shù)。見下表AA水平接地體的形狀系數(shù)形狀形狀A(yù)00.3780.8672.145.273.811.690.48分析:上表說明,對水平接地體，在同樣的L、h、d的情況下，不同的形狀接地電阻不同，而形狀越復(fù)雜，接地電阻越大（但有時受可用面積限制而不得不采用復(fù)雜形狀。2.5.4.d)n=R R=nP P

/nηp式中，RP：單根水平安裝的接地體的接地電阻；n ：相同的水平接地體個數(shù)；ηp：水平接地體的利用系數(shù)，具體可查閱GBJ79-85《工業(yè)企業(yè)通信接2.1、2.2,附表附后。e)單塊板式接地體的接地電阻當h>2d時（h——埋深，d——等效直徑，見上表d）R=ρ/4d(1+d/6h)bc f）ηηc 具體可查閱GBJ79-85《工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計規(guī)范》中附表2.1、2.2。1直列式接地裝置的利用系數(shù)表a/L垂直接地體數(shù)量nηcηp20.850.90130.780.8250.700.75100.600.62200.490.4220.900.9330.870.90250.800.87100.730.75150.700.67200.690.5920.940.9530.900.94350.860.93100.800.84200.700.68注:1)表中,a為垂直接地體間的距離,L為垂直接地體的長度.（間距大，并聯(lián)系數(shù)值高）2)本表適用于管長/管徑≥20230.500.7540.450.6560.400.60100.350.55200.250.50400.200.4030.600.8040.550.7560.500.70100.400.66200.300.6130.750.9040.700.8560.650.80100.560.75a/L每列垂直接地體的數(shù)量nηcηp12a/L每列垂直接地體的數(shù)量nηcηp1233并聯(lián)帶狀水平接地裝置的利用系數(shù)每條帶狀水平帶狀水平接地體帶間距離（米）接地體的長度的數(shù)量12.5510151520.630.750.830.920.9650.370.490.600.730.79100.250.370.490.640.722550.350.450.550.660.73100.230.310.430.570.665020.600.690.780.880.9350.330.400.480.580.65100.200.270.350.460.53各類防雷建筑物的防雷措施要點第一類防雷建筑物：a)（獨立的接閃器和其獨立接地，防閃擊的距離要求i)接閃器：獨立的避雷針或避雷線（網(wǎng)（二、三類不要求獨立的避雷針、網(wǎng)?！贡槐Ｗo的建筑物及風帽、放射管等突出屋面的物體均處于接閃器的保護范圍內(nèi)（對排放有爆炸危險物的有更嚴格的要求——有管帽見表3.2.1,無管帽5米半球。——架空避雷網(wǎng)的網(wǎng)格規(guī)定不應(yīng)大于5×（或6×10×1（m或12×8（m）ii)引下線：——獨立避雷針桿塔、架空避雷線（網(wǎng)）的各支柱應(yīng)至少設(shè)一根引下線。iii)接地：——獨立的避雷針、線、網(wǎng)應(yīng)有獨立的接地裝置（分開并保持距離，——每一引下線的沖擊接地電阻102.6.1.b)防閃擊：——獨立避雷針和避雷線（網(wǎng)）的支柱及其接地裝置至被保護建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的距離（地上、地下）有公式規(guī)定，但又不得小于3——獨立的避雷線和避雷網(wǎng)至屋面的風帽、放散管等物體之間的距離有公式規(guī)定，但又3c)防雷電感應(yīng)：防雷電感應(yīng)的接地裝置與電氣設(shè)備的接地裝置應(yīng)共用，工頻接地電阻不應(yīng)大于10歐姆。防雷電感應(yīng)接地裝置與獨立的避雷針、架空避雷線(網(wǎng))的接地裝置之間的距離應(yīng)符合標準規(guī)定。ii)等電位連接（目的是防止電位差引起的反擊發(fā)生：——設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗和突出屋面的放散管、風管等金屬物都要接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上?！饘傥菝妗摻罨炷恋奈菝娴匿摻睿ū仨毨υ]合好）應(yīng)每隔18～24米應(yīng)采用引下線接地一次。——平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜外皮等長金屬物，凈間距小于100mm時應(yīng)跨接，跨接點的間距300.03Ω時,應(yīng)跨接——屋內(nèi)接地干線與防雷電感應(yīng)的接地不應(yīng)少于兩處。d)防雷電波侵入：纜穿鋼管直接埋地引入，埋地長度應(yīng)符合:l≥2√ρ（l——埋地長度，ρ——埋地處的土壤電阻率）但又不應(yīng)小于15米。并且，在電纜與架空線的連接處還應(yīng)裝避雷器，避雷器、電纜外皮、鋼管和絕緣子鐵角、金具等應(yīng)連接一起接地，沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。架空金屬管道，進出建筑物處應(yīng)與防雷電感應(yīng)地連接，10025米接地一次，其沖擊接地電阻不應(yīng)大于20Ω，并利用金屬支架或鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋作引下線，鋼筋混凝土基礎(chǔ)宜作接地裝置。埋地或地溝內(nèi)的金屬管道，進出建筑物時應(yīng)與防雷電感應(yīng)地相連。e)建筑物太高或其他原因不能架設(shè)獨立避雷針、線、網(wǎng)時，5564或由其混合組成的接閃器直接裝在建筑物上，避雷網(wǎng)應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)。并必須使所有避雷針用避雷帶互連。排放爆炸危險氣體、粉塵的管道的保護空間要求符合標準引下線：不少于兩根，均布，間距不大于12（前述有獨立避雷針時，防雷電感應(yīng)接地引下線為間距18～241每引下線沖擊電阻小于10Ω。等電位：建筑物應(yīng)裝設(shè)均壓環(huán)，環(huán)間垂直距離不應(yīng)大于12米，所有引下線、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)均接到環(huán)上，均壓環(huán)可利用電器設(shè)備的接地干線環(huán)路。接地裝置：防直擊雷接地裝置應(yīng)圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)形接地體，引下線不得少于兩根，每根引下線的沖擊接地電阻小于10Ω，并應(yīng)和電器設(shè)備接地裝置及所有進入建筑物的此接地裝置可兼做防雷電感應(yīng)之用。另外，對不同土壤電阻率的情況下，環(huán)形包圍的面積要求不同（，土壤電阻率越高，面積要求越大，當環(huán)形面積達不到要求時必須在每一引下線接地處補加垂直或水平接地體（。過電壓保護：在電源引入的總配電柜處宜裝設(shè)過電壓保護器30米（等于一類建筑物的滾球半徑）要加防側(cè)擊雷措施：30630（此條與上面的均壓帶要求有交叉，但均壓帶強調(diào)建筑物內(nèi)部的金屬物——注）附近樹高于建筑物且不在接閃器保護范圍時:樹與建筑物間距離應(yīng)不小于5米。第二類防雷建筑物防雷措施要點防直擊雷措施接閃器：——不要求使用獨立的接閃器，而采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)（帶）或避雷針或由其混合組成的接閃器，避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)，組成網(wǎng)格不大于1×1m）或128（，所有避雷針應(yīng)采用避雷帶連接?！欧疟ㄎｋU氣體、蒸汽、粉塵的管道保護空間要求同第一類?！欧艧o爆炸危險氣體、蒸汽、粉塵的管道：金屬的可不裝接閃器，但應(yīng)和屋面防雷裝置相連；非金屬的應(yīng)裝接閃器，并應(yīng)和屋面防雷裝置相連。引下線：不少于兩根，沿建筑四周均布，間距不大于18米，每根引下線沖擊接地電阻不應(yīng)大于10Ω。接地裝置：防直擊雷接地宜和防雷電感應(yīng)、電器設(shè)備等接地共用同一接地裝置，并宜與埋地管道相連。當不共用時——兩者在地中距離有公式（S≥0.3kc?Ri）規(guī)定但2米。b)利用建筑物的鋼筋做防雷裝置的規(guī)定:非爆炸危險的第二類建筑物均可利用建筑物內(nèi)綱筋作為接閃器。第二類建筑物均宜利用鋼筋混凝土屋面、梁、柱和基礎(chǔ)內(nèi)地鋼筋作為引下線。當基礎(chǔ)采用硅酸鹽水泥和周圍土壤含水量不低于4%及基礎(chǔ)表面無防腐層或有瀝青質(zhì)的防腐層時，宜利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。標準對鋼筋的規(guī)格有規(guī)定要求（截面積或表面積——略。對鋼筋間連接方法有要求（焊接或捆扎——略。當土壤電阻率小于或等于3000Ω?m且防雷接地裝置與其他接地裝置和進出建筑物的管道相連的情況下可不計及接地電阻，但對接地體有規(guī)定要求。防雷電感應(yīng)措施：就近接至防直擊雷接地接地裝置或電器設(shè)備的保護接地裝置上，可不另設(shè)接地裝置。平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架、和電纜外皮等長金屬物應(yīng)按規(guī)定跨接（注：同一類接（注：比一類寬。建筑物內(nèi)防雷電感應(yīng)接地干線與接地裝置的連接不應(yīng)少于兩處。 防止雷電流流經(jīng)引下線和接地裝置時產(chǎn)生的高電位對附近金屬物或電器線路的（有公式規(guī)定——略）要考慮金屬物是否與接地裝置連通（或用SPD連接、與引下線間有否金屬屏蔽物和其他隔離物。供電線路加裝避雷器的規(guī)定。防雷電波侵入低壓架空線應(yīng)改換一段埋地金屬鎧裝電纜穿鋼管直接埋地引入同一類鋼管應(yīng)接防雷接地裝置。架空線與電纜轉(zhuǎn)接處應(yīng)加避雷器。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管應(yīng)和絕緣子鐵腳、金具等一起接地且沖擊地電阻要求不大于10Ω。高度超過45米（等于第二類防雷建筑物的滾球半徑）的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)建筑物還應(yīng)采取防側(cè)擊和等電位措施，45與防雷裝置連接。有爆炸危險的密閉氣罐的規(guī)定(略)第三類防雷建筑物的防雷措施防直擊雷避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸：不大于2×2（，平頂屋面寬不大于20雷帶。突出屋面物體保護同二類防雷建筑。引下線：不應(yīng)少于兩根，均布，間距不應(yīng)大于25米2540米的建筑可只設(shè)一根（高度不超4030Ω2.0.4規(guī)定的建筑物（預(yù)計雷擊次數(shù)大于等于0.012次,0.6次的部、省級辦公建筑物幾其他重要或人員密集的公共建筑物）不得大于10Ω。接地裝置:防雷接地裝置與電器設(shè)備等接地裝置共用,2米。防止雷電流流經(jīng)引下線和接地裝置產(chǎn)生高電位反擊附近金屬物的要求。有公式，與二類不同。防雷電波侵入的措施：未要求埋地引入，低壓架空線轉(zhuǎn)接電纜處加避雷器，避雷器和金具鐵腳的接地30歐，進出建筑物架空金屬管道應(yīng)接地要求。宜利用鋼筋混凝土屋面板、梁、柱和基礎(chǔ)的鋼筋作為接閃器、引下線、接地裝置的規(guī)定。關(guān)于土壤電阻率ρ≤3000Ω?m時，防雷接地裝置同其他接地裝置和進出建筑物的金屬管道相連情況下關(guān)于煙筒防雷的有關(guān)規(guī)定，突出屋面的物體的保護方式同二類建筑物。60米的三類建筑，防側(cè)擊和等電位措施除60米以上外,其余同二類建筑。一座建筑中兼有第一、二、三類防雷建筑的情況：第一類占總面積30%及以上時，整座宜按第一類防雷。30%30%30%30%時，該建筑宜定為二類；但對其中的第一類建筑物部分防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入，應(yīng)采取第一類的保護措施。當?shù)谝?、二類面積之和小于總面積30%，且不可能遭直接雷擊時，改建筑可定為三類，但對其中一、二類部分的防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入應(yīng)采取各自類別的措施；當可能遭直接雷擊時，宜按各類別采取防雷措施。防電磁脈沖一般規(guī)定當建筑物設(shè)有電子信息系統(tǒng)時設(shè)、維護投資預(yù)測分析后綜合考慮，做到安全、適用、經(jīng)濟。過電流和過電壓采取的措施。一建筑物內(nèi)電磁場要受到如窗戶這樣的洞和金屬導(dǎo)體（如等電位連接帶、電纜屏蔽層、管道）上電流的影響以及電纜路徑的影響。電磁脈沖的主要措施：等電位連接、合適的接地方法、屏蔽。 的的金屬支架、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構(gòu)件、金屬管道、配電的保護接地等與防雷裝置組成一個共用接地系統(tǒng)。防雷區(qū)的劃分LPZ0A區(qū)——可能遭直接擊雷擊和導(dǎo)走全部雷電流。本區(qū)電磁廠無衰減。LPZ0B區(qū)——不可能遭受大于所選滾球半徑對應(yīng)的雷電流直接雷擊，但本區(qū)內(nèi)電磁場沒有衰減。LPZ1區(qū)——本區(qū)內(nèi)的各物體不可能遭受直接雷擊，流經(jīng)各導(dǎo)體的電流比LPZ0B區(qū)更小，本區(qū)內(nèi)的電磁場強度可能衰減——這取決于屏蔽措施。(LPZ0B區(qū))d)LPZ0n+1區(qū)——后續(xù)防雷區(qū)：當需要進一步減小流入的電流和電磁場強度時，應(yīng)增設(shè)后續(xù)防雷區(qū)，并按照需要防護的對象所要求的環(huán)境區(qū)選擇后續(xù)防雷區(qū)的要求條件。n=1、2……..e)在兩個界面處應(yīng)將所有通過界面的金屬物做等電位連接，并宜采用屏蔽措施。符合要求的等電位連接例：(GB50057-94圖6.2 略)LPZ0ALPZ0BLPZ1區(qū)界面處和LPZ1LPZ2區(qū)的界面處分別設(shè)等電位連接12，并對進出線路進行等電位連接。將建筑物的外屏蔽連接到等電位連接帶1，將內(nèi)屏蔽連接到2121與防雷裝置連接。屏蔽、接地、和等電位連接要求為減少電磁干擾的感應(yīng)效應(yīng)，宜采用以下基本屏蔽措施：建筑物和房間的外部屏蔽措施，以合適的路徑敷設(shè)線路，線路屏蔽。屏蔽是減少電磁干擾的基本措施。相連，如屋頂金屬表面、立面金屬表面、混凝土內(nèi)鋼筋和金屬門窗框架。在需要保護的空間內(nèi)，采用屏蔽電纜時其屏蔽層應(yīng)至少在兩端（僅一端做等電位連接只能防靜電感應(yīng)，不能防磁場變化感應(yīng)的電壓）并宜在防雷區(qū)交界處做等電位連接。在分開的各建筑物之間的非屏蔽電纜應(yīng)（不能斷，且電纜屏蔽層也應(yīng)分別連在各分開建筑的等電位連接帶上。建筑物或房間的大空間屏蔽是由諸如金屬支撐物、金屬框架、或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構(gòu)件組成的大格柵屏蔽，穿入這類屏蔽的導(dǎo)電金屬物應(yīng)就近與其做等電位連接。大格柵屏蔽下雷電流的產(chǎn)生的磁場強度計算公式雷閃擊于格柵形大屏蔽空間以外附近的情況下,當無屏蔽時產(chǎn)生的無衰減磁場強度H0,LPZ區(qū)內(nèi)的磁場強度,應(yīng)按下面（公式1）計算；當有屏蔽時，在格柵形大空間的屏蔽內(nèi)，即在LPZ0 1區(qū)內(nèi)的磁場強度從H減為H（2）計算。0 100 0H=i/(2π·S1,6.3.2-1)式中:00 00i——雷電流，單位：A66.16.20aS——雷擊點與屏蔽空間之間的距離，單位：maH=H/1 0

…………(26.3.2-2)SF(單位dB)材料25kHz(1)1MHz（2）銅/鋁20·log(8.5/w)20·SF(單位dB)材料25kHz(1)1MHz（2）銅/鋁20·log(8.5/w)20·log(8.5/w)鋼（3）20·log[(8.5/w)/√1+18·10-6/r2]20·log(8.5/w)r注1適用于首次雷擊的磁場；注2適用于后續(xù)雷擊的磁場；注3相對磁導(dǎo)系數(shù)μ≈200;r注4表中：w——格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬（單位：m）,適用于w≤5m;r——格柵形屏蔽網(wǎng)格導(dǎo)體的半徑（。S[另注上表6.3.2的計算僅對在LPZ1區(qū)屏蔽層有一定安全距離ds/1的安全空間V 才有效(見圖S6.3.2-2),ds/1應(yīng)按下式計算:d =s/1

w·SF/10 (m)………(式6.3.2-3)]00

區(qū)的格柵形大空間屏蔽上的情況下，其內(nèi)部LPZ1

空間內(nèi)某點的磁場強度H1應(yīng)按下式(6.3.2.4式)計算：1 H 0 w H=k·i·w/(d·√d ) （A/m1 H 0 w 式中：1A/；H k——形狀系數(shù)，單位：1/√m；K=0.01(1/√m)H r 1w 1d被考慮的點距LPZ區(qū)屏蔽頂部的最短距離，單位：m；d——被考慮的點距LPZ區(qū)屏蔽側(cè)壁的最短距離,單位：m；w——LPZ1r 1w 1s/2 S 另注：上面公式僅對距屏蔽格柵dV內(nèi)才有效,ds/2 S s/2 求:d=w,信息設(shè)備僅應(yīng)安裝在V空間V內(nèi),s/2 2流過包圍2

區(qū)及以上的格柵形屏蔽的分雷電流將不會有實質(zhì)的影響作用，處LPZnn+1區(qū)內(nèi)的LPZn+1區(qū)的磁場強度將由LPZn區(qū)內(nèi)的磁場強度Hn減至LPZn+1區(qū)的H ，其值可近n+1似地按下式計算：

Hn+1=Hn/10SF/20 （A/m）S注：上式適用于LPZn+1內(nèi)距其屏蔽有一安全距離ds/1的空間V，ds/116-1）中(式6.3.2-3)計算。S雷擊時在環(huán)路中感應(yīng)的電壓和電流和能量的計在不同的線路結(jié)構(gòu)和敷設(shè)路徑（見GB50057-94附錄7、附圖7.1）以及不同的外部防雷裝置下當雷擊建筑物的防雷裝置時,在該等線路中預(yù)期的最大感應(yīng)電壓和能量的近似計算按附表7.1中的計算式計算.(略)格柵形屏蔽建筑附近遭雷擊時,在LPZ1LPZ1VS空間內(nèi)的磁場強度看成均勻的情況下（見圖6.3.2-16.3.2-27.2屏蔽線路所構(gòu)成的環(huán)路,其開路Uoc/max7.1Uoc/max=0·blH1/max/T1 (V)式中：0μ——真空導(dǎo)磁系數(shù)，其值等于4π·10-7[V·S/（A·m）](注：單位[V·S/（A·m）]又記作：H/m)；0b無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的寬度，單位：m；l——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的長度，單位：m；H1/max——LPZ1區(qū)內(nèi)最大的磁場強度，單位：A/m，按上面16-12(原文式6.3.2-2)計算；1T——雷電流的波頭時間，單位（）。10（注：此公式反映出感應(yīng)電壓值與μ環(huán)路大小b、l以及磁場強度0H1/max 成正比 H（又注：11離、隔柵的寬度又是成反比，而與雷電流的波頭時間T成反比。為優(yōu)針能降低雷電流的幅值并將波頭時間展寬，因此可抑制雷擊引起1的感應(yīng)電壓。2.7.5c)LPZ1區(qū)VS空間內(nèi)的磁場強度看成均勻的情況下（見圖6.3.2-16.3.2-27.2（最壞情況可按下式（7.2）確定:= i /= sc/max 0 1/max[式中：L——環(huán)路的自感H，矩形環(huán)路的自感可按下式計算：[

isc/maxL={0.8√l

+b2

-0.8(l+b)+0.4·l·ln(2b/r)/1+√1+(b/l)2]+0.·bln[(2l /r)/1+√1+(l /b)]}·1-6 (H)式中：l、b為環(huán)路的長和寬，單位：m；r——環(huán)路導(dǎo)體的半徑，單位：md）格柵形屏蔽建筑物遭直接雷擊時在LPZ1LPZ1區(qū)VS空間的磁場強度H116-26.3.2-4定。此種情況下，開路最大感應(yīng)電壓Uoc/max按下式（原文中的7.4）確定:oc/max 0 1/w H 1/ o/max U (1+l/d oc/max 0 1/w H 1/ o/max 0式中：μ——4π·10-7[A·S/（A·m）]0(注：單位[V·S/（A·m）]又記作：H/m)；b——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的寬度，單位：m；l——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的長度，單位：m；d1/w——環(huán)路至屏蔽墻的距離，單位：m；Hd1/r——環(huán)路至屏蔽頂?shù)钠骄嚯x，單位：m；k——形狀系數(shù)，單位：1/m；HW——：m；i ——LPZ0的雷電流最大值，單位：A（按建筑物防雷等級分別取200K/ A區(qū)150KA、100KA10/350μS。1TS應(yīng)取值為10μS=106S。1sc/max此種情況下，若略去導(dǎo)線的電阻（最壞情況，最大短路電流i 可按下式計算：sc/maxni (1+l/d r)·i /L(A)nsc/max 0 1/w H 1/ o/max0式中：μ——真空導(dǎo)磁系數(shù)，其值等于4π·10-7[A·S/（A·m）]0(注：單位[V·S/（A·m）]又記作：H/m)；b——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的寬度，單位：m；l——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的長度，單位：m；d1/w——環(huán)路至屏蔽墻的距離，單位：m；d1/r——環(huán)路至屏蔽頂?shù)钠骄嚯x，單位：m；H1/√m；W——：m；0max——LPZAA（按建筑物防雷等級分別200K、150KA、100KA10/350μS。L——環(huán)路的自感，單位：亨H；[（注：矩形環(huán)路的自感L可按下式計算：[{L=0.8√2+2{

-0.8(l+b)+0.4·l·ln(2b/r)/1+√1+(b/l)2]n+0.·bl[(2l/r)/1+√1+l/b)]}·1-6 (H)n式中：l、b為環(huán)路的長和寬，單位：m；r——環(huán)路導(dǎo)體的半徑，單位：m 。e）LPZn+1（n1，即≥2）內(nèi)的感應(yīng)電壓和電流LPZn+1V空間的磁場強度Hn+17.2S應(yīng)按格柵附近遭雷擊的方式計算,公式如下:最大感應(yīng)電壓Uoc/max的計算公式形式上與上面b）中公式同，具體如下:(V)U μ(V)oc/max 0 n+1/max 10式中：μ——真空導(dǎo)磁系數(shù)，其值等于4π·10-7[A·S/（A·m）](注：單位[V·S/（A·m）]又記作：H/m)；0b——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的寬度，單位：m；l——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的長度，單位：m；0Hn+1/max——LPZn+1區(qū)內(nèi)最大的磁場強度，單位：A/m，HHn+1/max.01T——雷電流的波頭時間，單位S）。10isc/max17-2）所列公式（7.2式）7.2H1/max16H逐漸推導(dǎo)出Hn+1/max具體如下:0= i μ·b·l·H /= sc/max 0 n+1/max式中：μ0

真空導(dǎo)磁系數(shù)，其值等于4π·10-7[A·S/（A·m）](注：單位[V·S/（A·m）]又記作：H/m)；b——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的寬度，單位：m；l——無屏蔽線路構(gòu)成的環(huán)路的長度，單位：m；n+1 Hn+1/max——LPZA/m，用前面給定的公式從Hn+1 L——環(huán)路的自感，單位：亨H；（注：矩形環(huán)路的自感L可按下式計算：{ [ L=0.8√2+2-0.8(l+b)+0.4·l·n(2b/r)/1+√1+(b/l2{ [ n+0.·bl[(2l/r)/1+√1+l/b)]}·1-6 (H)n式中：l、b為環(huán)路的長和寬，單位：m；r——環(huán)路導(dǎo)體的半徑，單位：m 。7.2注：1）當環(huán)路不是矩形時，應(yīng)轉(zhuǎn)換相同環(huán)路面積的矩形環(huán)路2）圖中的電力線路或信息線路也可以是臨近的兩端作了等電位連接的金屬物防雷區(qū)（防雷區(qū)（LPZ）的屏蔽d1/wd1/rl頂電力線路墻UOCi 信sc環(huán)路面積SPD等電位連接帶防雷培訓班教材之四防雷培訓班教材之四SPD的定義：在GB50057-9SPD定名是過電涌保護器放電涌電流的電器,它至少包括一個非線性元件SPD的分類：SPD可按幾種不同方法進行分類：按使用非線性元件的特性分類（設(shè)計電路拓樸）電壓開關(guān)型SPD：當沒有浪涌出現(xiàn)時呈高阻狀態(tài)；有浪涌電壓,時能立即轉(zhuǎn)變成低阻抗的SPD。開關(guān)型SPD常用的非線性元件有放電間隙、氣體放電管等、閘流管（硅可控整流器）和三端雙向可控硅開關(guān)元件。這類SPD有時也稱“短路型SPSPD具有通流容量（標稱放電電流和最大放電電流）大的特點，特別適用于易遭受直接雷擊部位的雷電過電壓保護（即LPZ0——直擊雷A非防護區(qū)。電壓限制型SPD：當沒有浪涌出現(xiàn)時具有高阻，但是隨著電涌電流和電壓的上升，其阻抗將持續(xù)SPD。常用的非線性元件有壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管。這類SPD有時也稱作“箝位型SP常用的過電壓保護器IEC（LPZ0（LPZ、B第二屏蔽防護區(qū)（LPZ2）的雷電過電壓防護。IEC標準要求將它們安裝在各雷電防護區(qū)的交界處。復(fù)合型SPD：由電壓開關(guān)型元件和電壓限制型元件組成的SPD。其特性隨所加電壓特性可以表現(xiàn)為電壓開關(guān)型、電壓限制型或兩者皆有。SPD的端口型式分類：一端口SPD：SPD與被保護電路并聯(lián)。一端口能分開輸入和輸出端，在這些端子之間沒有特殊的1SPD·串聯(lián)單口SPD·

并聯(lián)單口SPD··SPD總示意圖SPSPDb)SPD：有兩組輸入和輸出接線端子的SPD，在這些端子之間有特殊的串聯(lián)阻抗。（2）串聯(lián)感抗 串聯(lián)感抗輸入端（輸入端（IN）·輸出端（OUT）（IN） ·

輸出端（OUT）SSPDSPD總示意圖212SPD從外表上看是否串接或并聯(lián)在被保護電路中，SPD的非線性元件SPD分流泄入地中。按使用的性質(zhì)分類：由于雷電過電壓和投切過電壓（過去常稱為操作過電壓）可能沿供（配）電線路侵入，雷電過電壓還（含電話線SPD必須滿足不同系統(tǒng)的特殊要求。這樣，生產(chǎn)廠商又可將SPD按使用性質(zhì)將SPD分為：SPDSPDSPD。(此外，還可以按安裝的環(huán)境（位置）分為室內(nèi)用或戶外用；按可接觸性分為可接觸或不可接觸；按安裝方式分為固定式或卡接可移式等等。)表征SPD性能的主要技術(shù)參數(shù)：3.3.1使用條件GB18802.1—2002/IEC61643-1：1998《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器（SPD）第1部分：性能要求和試驗方法》中規(guī)定了用于低壓配電系統(tǒng)的SPD的使用條件是：48Hz62Hz之間電壓：持續(xù)施加在SPD的接線端子間的電壓不應(yīng)超過其最大持續(xù)工作電壓。2000m.使用和儲存溫度：——正常范圍：－5℃~+40℃；——極限范圍：—40℃~+70℃30％和90%之間。在此范圍之外的惡劣環(huán)境下和使用于戶外或暴露在日光中或處在其它輻射源之下的SPD應(yīng)有特別的設(shè)計要求，這是設(shè)計者、制造廠商和用戶要特別注意的。主要技術(shù)參數(shù)在進行參數(shù)介紹之前，有必要介紹一下過電壓的概念。在IEC60664-1《低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合》標準中，定義過電壓overvoltag（temporaryovervoltag）和瞬態(tài)過電壓transientovervoltag。這兩種過電壓的區(qū)分是短時過電壓是持續(xù)時間較長的工頻過電壓，而瞬態(tài)過電壓則是振蕩的或非振蕩的，通常為高阻尼，持續(xù)時間只有幾毫秒（ms）或更短的短時間過電壓。雷擊過電壓便屬瞬態(tài)過電壓。由于特定通斷操作或故障通斷，在系統(tǒng)中的任何位置出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓又稱投切過電壓（操作、通斷過電壓）（switchingovervoltagSPD不能抑制工頻的暫態(tài)過電壓。保護模式：SPD可連接在L（相線、N（中性線、PE（保護線）間，如L-L、L-N、L-PE、N-PE，這些連接方式稱為保護模式，保護模式的選擇與供電系統(tǒng)的接地型式有關(guān)。按GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，供電系統(tǒng)的接地型式可分為：TN系統(tǒng),具體有分為TN-S系統(tǒng)（三相五線、TN-C系統(tǒng)（三相四線）TN-C-S系統(tǒng)（由三相四線過渡到三相五線；IT系統(tǒng)（地極）和TT系統(tǒng)（三相四線，電源有一點與地直接連接，負荷側(cè)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分連接的接地極與電源接地極無電氣聯(lián)系。AC .2)系統(tǒng)標稱工作電壓U0：系統(tǒng)標稱的相線對中性線的電壓（交流電壓的有效值。在低壓配電系統(tǒng)220V、380V等，指的是相對地的電壓值也稱為供電系統(tǒng)的額定電壓，在正常運行條件下，在供電終端電壓波動值不應(yīng)超過±10%AC .3)UCSPD上的交流電壓有效值或直流電壓。其值等于額定電壓（制造商規(guī)定的）UC220/380V三相系統(tǒng)SPD時，其接線端的最大連續(xù)工作電壓Uc不應(yīng)小于下列規(guī)定：TTUC≥1.55UO（SPD安裝在剩余電流保護器的負荷側(cè)。UO=220V）TN、TTUC≥1.15UO（TTSPD安裝在剩余電流保護器的電源側(cè)。UO=220V.）ITUC≥1.15U(U為線間電壓,220/380U=380V)注：如果SPD因電涌而動作，在泄放規(guī)定波形的電涌后，SPDUC電壓以下時應(yīng)能切斷來自電網(wǎng)的工頻對地短路電流。這一特性在IEC標準中稱為可自復(fù)性。上邊提到的UC≥1.55Uo、UC≥1.15Uo、Uc≥UIEC60364-5-534，是從我國供電系統(tǒng)實際出發(fā)，取值IEC60364-5-534有專家認為原因是國外配電變電所接地電阻規(guī)定為1-2Ω4-10Ω，因而在發(fā)生低壓相線接地故障時另兩相對地電壓常偏大且由于長時間過熱很易燒毀SPDSPDUC值定的偏大又會因殘壓較高而影響SPD的防護效果。.4)點火電壓，開關(guān)型SPD火花放電電壓，是在電涌沖擊下開關(guān)型SPD電極間擊穿電壓。1mA3.3.2.5)U 啟動電壓(有稱壓敏電壓):,限壓型SPD從高阻向低阻轉(zhuǎn)折處的電壓，規(guī)定以漏電流等于1mAn 1mA時的電壓作為啟動電壓（標準要求在I沖擊前后測出的U 值的變化應(yīng)不大于±10%）n 1mA.6)限壓型SPD的漏電流:限壓型SPD在相當于U 的75%的電壓下的泄漏電流（有標準要求在1mAn I沖擊前后測出的U 值均應(yīng)小于20μA，變化率應(yīng)小于200%n res .7)殘壓U ，當放電電流通過SPD時，在其端子處呈現(xiàn)的電壓峰值(U 與沖擊電涌通過SPD時的波形和峰值電流有關(guān)。因此給出殘壓時必須給出試驗條件)res 1mA( .8)箝位電壓Uas，當浪涌電壓達到Uas值時，SPD進入箝位狀態(tài)不能認為箝位電壓即標稱壓敏電壓，因為U 是SPD上通過1mA電流時在其兩端測得的電壓。而實際上通過SPD1mA( 1mASPD兩端已經(jīng)抬高的U

（殘壓對設(shè)備保護的影響殘壓隨泄流值增大而增大。res從壓敏電壓至箝位電壓的時間比較長，對MOV而言約為100ns。.9)限制電壓:施加規(guī)定波形和幅值的沖擊電壓時，在SPD接線端子間測得的最大電壓峰值。.10)In:SPD8/20波形的電流峰值,用于IISPD分級以及III級試驗的SPD的予處理試驗。.11)沖擊電流IimpIpeak（10/350波形）Q確定。其試驗應(yīng)根據(jù)動作負載試驗的程序進行。這是用于I級試驗的SPD分類試驗。.12)UP（保護電平SPD先值的列表中選?。ㄈ?.0、0.0、1.、1.、1.、、10KV等，該值應(yīng)比在SPD端子測得的最大限制電壓(I、IIInSPD兩端的殘壓值，III級試驗用復(fù)合波測量的限制電壓)。T.13)暫態(tài)過電壓U，保護裝置應(yīng)能承受的，持續(xù)短時間的直流電壓或工頻交流過電壓有效值。它比最T大連續(xù)工作電壓UCSPD不能抑制暫態(tài)過電壓UT。(保護裝置承受UT應(yīng)能達到一定時間t，T這種特性稱作暫態(tài)過電壓特性TO。.14．電壓降（百分比：U=U—U ）/U×100%in out in其中UinSPD輸入端電壓，Uout指雙口SPD輸出端電壓，通過電流為阻性負載額定電流15)．ImaxSPD8/20波形電流的峰值，其大小按Ⅱ級動作負載的程序確定，Imax＞In（SPD1Imax的沖擊并允許損壞，但損壞的同時仍應(yīng)起到保護作用。f.16)．ISPD放電動作剛剛結(jié)束的瞬間，跟著來的流過其的由電源提供的工頻電流。f.17)劣化MOVSPD表現(xiàn)為漏電流變大，當漏流大到一定程度可能引起器件發(fā)熱（有熱脫扣裝置的器件能脫扣保護。．18）響應(yīng)時間：SPD兩端施加的壓敏電壓到SPD箝位電壓的時間（注：如6所說明的MOV從壓敏電壓到箝位電壓的時間約為100n。.19插入損耗：在特定頻率下，連接到給定電源系統(tǒng)的SPD插入損耗定義為：電源上緊靠SPD接入點之后，在被試SPD接入前后的電壓比，結(jié)果用dB表示。.20)熱穩(wěn)定性：當進行操作規(guī)定試驗引起SPD溫度上升后，對SPD兩端施加最大持續(xù)工作電壓，在指定環(huán)境溫度下，在一定時間內(nèi)，如果SPD溫度逐漸下降，則說明SPD具有良好的穩(wěn)定性。.21)外殼保護能力（IP代碼（IEC60529）.22)過電流保護裝置SPD外部的一種防止當SPD不能阻斷工頻短路電流而引起發(fā)熱和損壞的過電流保護裝置(如熔絲、斷路器)。.23)漏流保護裝置(RCD)：一種當漏電流或不平衡電流達到一定值時便斷開電路接點的機械開關(guān)或組件，又稱剩余電流保護器。.24)SPDEmax：SPD未退化時能承受的最大能量，又稱SPD的耐沖擊能量。.25)SPD的脫離器:把SPD從電源系統(tǒng)斷開所需的裝置(內(nèi)部的和/或外部的)。.26)沖擊試驗及分類Ⅰ類試驗：對樣品進行額定放電電流I，1.2／50μs沖擊電壓，最大沖擊電流I

.n Ⅱ類試驗：對樣品進行額定放電電流I，1.2／50μs沖擊電壓和最大放電電流I

.n maxb) Ⅲ類試驗：對樣品進行混合波(1．2／50μs沖擊電壓，短路時施加8／20μs沖擊電流)的試驗。SPD在低壓系統(tǒng)中的選擇在低壓供（配）電系統(tǒng)裝置中的各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值。在低壓供（配）電系統(tǒng)裝置中的設(shè)備均應(yīng)具有一定的耐受浪涌能力（耐沖擊過電壓能力，不同于暫態(tài)過電壓和連續(xù)過電壓——注220/380VIEC60664-11表1 220/380V三相系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值設(shè)備的位置 電源處的設(shè)備

配電線路和最后分支線路的設(shè)備

用電設(shè)備

特殊需要保護的設(shè)備耐沖擊過Ⅳ類電壓類別耐沖擊電壓額定6值（kV）

Ⅲ類 Ⅱ類 Ⅰ類4 2.5 1.5/0.5Ⅱ類——如家用電器、手提工具和類似負荷；Ⅲ類——如配電盤、斷路器、布線系統(tǒng)（包括電纜、母線、分線盒、開關(guān)、插座，應(yīng)用于工業(yè)的設(shè)備和一些其他設(shè)備（例如永久接至固定裝置的固定安裝的電動機Ⅳ類——如電氣計量儀表、一次線過流保護設(shè)備、波紋控制設(shè)備。在IEC60364-4-443中也將建筑物電氣裝置的電氣設(shè)備按其所在裝置內(nèi)的位置劃分為4類耐雷電或投切過電壓的區(qū)域。（主要指該信息系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)停頓的風險500V46KV，因此必須考慮SPD的選擇問題。IEC60364-4-443中提出低壓電氣裝置設(shè)置防止雷電或投切過電壓保護裝置圖4 各類安裝位置電氣設(shè)備示例 31PAGEPAGE32SPD的考慮需考慮的因素有：所在地區(qū)多年平均雷暴日數(shù)是否超過25天/年；供電線路使用裸線或電纜以及是否25天/年這個指標，也不能僅用是否使用埋地電纜供電來決定是否選用SPDSPDSPD，SPD能量承受能力的分析。關(guān)于用戶是否應(yīng)使用SPD，可參考如下參數(shù)進行綜合考慮：環(huán)境參數(shù)Ng：建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度（次/km2.年）環(huán)境系數(shù)的分析應(yīng)考慮到直擊雷對建筑物閃擊造成的電阻耦合和電感耦合，也應(yīng)考慮到閃擊到輸電線路或通訊線路上的影響。風險分析要考慮到直接雷擊和間接雷擊的各種能量，雷電流可能通過外部防雷裝置（LPS，電線（纜，通訊線，以及各種金屬管線的侵入。光纖電纜如果沒有金屬外護層或金屬加強芯，一般情況下不會帶來雷電波侵入。要充分考慮所在配電系統(tǒng)的投切（操作）過電壓產(chǎn)生的頻次和嚴重程度。當一建筑物受到雷擊時，除LPS系統(tǒng)接閃引下過程中產(chǎn)生電磁耦合，可至使設(shè)備損害外。進入地中的雷電流在接地裝置和遠處大地之間產(chǎn)生一個數(shù)百kV量級的電壓，即地電位升。此電壓值取決于接地電阻。這是部分雷電流流入建筑物并引至遠處大地的導(dǎo)體（如電纜）的原因。建筑物和設(shè)備的位置——地形——鄰近高大建筑物和森林與山谷和低矮地區(qū)相比，位于高山或山地頂部的設(shè)備更易遭受雷擊，高塔架上的設(shè)備也是這樣。一些位于低處的設(shè)備會因鄰近更高物的保護遭受直擊雷次數(shù)較少，但不能解決雷電流通過金屬線纜引入的危險。設(shè)備和器材設(shè)備耐沖擊類型和抗沖擊等級設(shè)備的耐各種沖擊的能力應(yīng)由設(shè)備制造商提供，一般來說耐受能力越低則雷擊風險越高。通常在不了解（或廠商未提供有關(guān)資料）設(shè)備耐受能力時，可以按設(shè)備內(nèi)部無耐沖擊能力進行防電涌設(shè)計。正確的防護方案是：在建筑物入口處將最大的電涌能量分流使進入設(shè)備的電涌降到最低程度。接地系統(tǒng)——接地電阻和阻抗——不同接地系統(tǒng)的間距——不同接地系統(tǒng)的連接在應(yīng)用SPD中最重要的一點是在SPD接地端的接地和等電位連接。供電系統(tǒng)的設(shè)計——架空電力線——埋地電力線纜——兼有架空和埋地的電力線纜雖然埋地電力線纜雷擊概率較架空電力線更低，但仍有因埋地電纜附近遭受雷電直接閃擊而產(chǎn)生的過電壓，對于高阻值土壤電阻率的地區(qū)更是這樣。在兼有架空和埋地電力線纜的防雷設(shè)計中，設(shè)計者要進一步進行精確的計算。一般來說，架空線路很長和架設(shè)高度較高的線路，風險較大。經(jīng)濟損失和業(yè)務(wù)中斷業(yè)務(wù)量下降或業(yè)務(wù)損失因雷電災(zāi)害損壞設(shè)備至使業(yè)務(wù)工作運轉(zhuǎn)困難或中斷造成的損失。如工業(yè)自動化控制系統(tǒng)或計算機處理系統(tǒng)，在故障的短時間內(nèi)改為人工操作是不可能的。經(jīng)營損失由于計算機、通訊設(shè)備等信息系統(tǒng)在瞬態(tài)過電壓影響下無法使用會造成商業(yè)的營運和工業(yè)生產(chǎn)的停頓的直接損失。設(shè)備更換、修理的損失安全如果存在著絕緣擊穿危及人身安全，那么有必要選用SPD。防護所需費用含：設(shè)計費、材料費和安裝費用。選擇SPD的基本原則在低壓系統(tǒng)中確定使用SPDSPDSPD則應(yīng)包含：防護分區(qū)、利用分流、劃分等級、區(qū)分系統(tǒng)和分別安裝，簡稱“五分法防護分區(qū)：前面,已有對雷電防護區(qū)（LPZ）的概念和實際意義的說明，其作用之一是便于確定在不同的LPZ交SPDSPDLPZ0LPZ1區(qū)交界處因沖擊電流幅值較大22 （20～100k（T為35μSPDEma）值，所以應(yīng)選用開關(guān)型SPD，但由于開關(guān)型SPD的弱項是響應(yīng)時間較長和大多帶有續(xù)流和殘壓較大等，LPZ1LPZ2SPD，在敏感電子設(shè)備前端選用SPD……SPDnLPZ2LPZ322 在一多層建筑物中，LPZ的劃分與SPD5。SPD：電涌保護器PZ：保護區(qū)LPZ：雷電防護區(qū)5343.4.3.2）利用分流：進入建筑物的各種設(shè)施之間雷電流的分配見圖6。在圖6示意說明了通過低壓配電線路進入建筑物的雷電流僅為全部雷電流的17%，在相線和中性線上各為4.3%SPD的放電參數(shù)Iimp（最大沖擊電流）200KA×4.3%=8.6kA（10/350μs）,20kA（10/350μs）SPD即能滿足要求。IEC50%50%In能計算每次雷擊電流的分配，但可以設(shè)定有50%的電流通過外部防雷裝置泄入地中。余下的50%，稱I，S它平均分配于進入建筑物的各種設(shè)施（外來導(dǎo)電物、電力線和通信線等，流入每一設(shè)施中的電流=I/n，此處nVi要除以芯線數(shù)V=I/m。所以，在防雷工程設(shè)計時需認真計算分流系數(shù)，充分利用分流這一理論，做到在盡可能節(jié)約的情況下達到安全防護的目的。環(huán)型接地I墻 （100%）

49%入地金屬水管17%

雷電流分量·· 等電位連接帶SPD

17%··金屬管（燃氣管）· · SPD17%相線 中性線圖6 雷擊中建筑物外部設(shè)施時的電流分布劃分等級：在IEC61312-1中給出了首次雷擊的雷電流參量，首次以后雷擊的雷電流參量（后續(xù)雷擊）和長時間雷擊的雷電流參量（1～表3）此表中防雷建筑物類別是由建筑物的重要性、使35是在防雷絕對保護與耗費之間取得折衷方案。簡單的說：就是對易發(fā)生雷電事故，且事故后果嚴重的重要建筑物在防雷設(shè)計中取較大的雷電流參數(shù)（如200KA10/35μ但是這種分類并未考慮到建筑物內(nèi)部電子設(shè)備的復(fù)雜性和設(shè)備的耐受沖擊電流的能力（抗擾性，也未考慮到雷擊通過電磁場干擾的屏蔽效力等因子。但是，在目前國內(nèi)外尚無一比較系統(tǒng)的風險估算方式可以為我們提供一定量計算的方法時，利用GB50057-94建筑物防雷分類并與其它因以往的雷擊事故歷史，也要從一次性投資的經(jīng)費寬裕程度考慮，3.4.3.4）區(qū)分系統(tǒng)(指供電系統(tǒng))：區(qū)分系統(tǒng)是指SPD的選擇和安裝要區(qū)分開是在IT還是TT或TN系統(tǒng)。在選擇220/380V三相系統(tǒng)中的電涌保護器時，其接線端的最大連續(xù)工作電壓Uc不應(yīng)小于下列規(guī)定。7TT系統(tǒng)中，Uc1.55Uo。(SPD接在剩余電流保護器的負載側(cè))1——裝置的電源；2——配電盤；3——總接地端或總接地連接帶；——電涌保護器SP；5——電涌保護器的接地連接，5a或6——需要保護的設(shè)備；

7——剩余電流保護器；F——電涌保護器制造商指定的保護器（如熔絲、斷路器、剩余電流保護器；R——本裝置的接地電阻；RRAR——供電系統(tǒng)的接地電阻；B36圖7 TT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的負荷側(cè)3.4.3.4b)按圖8和圖9接線的TN和TT(SPDc不應(yīng)小于1.15。1——裝置的電源； 6——需要保護的設(shè)備；2——配電盤； F——電涌保護器制造商指定的保護器（如3——總接地端或總接地連接帶； 熔絲、斷路器、剩余電流保護器；4——電涌保護器SP； 5——電涌保護器的接地連接，5a或5b；

——本裝置的接地電阻；A——供電系統(tǒng)的接地電阻；B圖8 TN系統(tǒng)中的電涌保護器TN-SNPE線連接處電涌保護器用三個，在其以N與PE線分開處安裝電涌保護器時用四個（即在N與PE線間增加一個。371——裝置的電源；2——配電盤；3——總接地端或總接地連接帶；4——電涌保護器SP；

6——需要保護的設(shè)備；7——剩余電流保護器，可位于母線的上方或下方；F——電涌保護器制造商指定的保護器（如熔4——放電間隙或電涌保護器，它們應(yīng)能承受 絲、斷路器、剩余電流保護器電源變壓器高壓側(cè)碰外殼短路產(chǎn)生的過電壓； RA——本裝置的接地電阻；5——電涌保護器的接地連接，5a或5b； RB——供電系統(tǒng)的接地電阻；圖9 TT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的電源側(cè)c)10ITUc1.15U。注：U是低壓系統(tǒng)相線對相線的電壓，在220/380V三相系統(tǒng)中，U=380V。開路或接1——裝置的電源；2——配電盤； 7——剩余電流保護器；3——總接地端或總接地連接帶； F——電涌保護器制造商指定的?！娪勘Ｗo器SP； 護器（如熔絲、斷路器、剩余——電涌保護器的接地連接5a或； 電流保護器；B6——需要保護的設(shè)備； RA——本裝置的接地電阻；R——供電系統(tǒng)的接地電阻；B圖10 IT系統(tǒng)中電涌保護器安裝在剩余電流保護器的負荷側(cè)383.4.3.5）不同特性SPD的區(qū)別安裝：在本文參數(shù)定義和SPDSPD的非線性元件可按其特性分可控硅整流器及壓敏電阻雪崩二極管等，常用符號參見圖11。SPD在浪涌（8/20μs）12。從圖12SPD具有不同的箝位電壓和響應(yīng)曲線，利用混合型采用不同元件和串（并）聯(lián)方式又能取得新的參數(shù)。雪崩二極管 壓敏電阻 放電間隙 可控整流器氣體放電管

·串聯(lián)混合型

11

·并聯(lián)混合型開關(guān)型SPD浪涌電壓混合型IN OUT圖12 各種SPD在浪涌（8/20μs）下響應(yīng)曲線39關(guān)于不同沖擊波形下,SPD的Q值。IEC61024-1-210/350μs8/20μs脈沖情況20倍，即：Q10/35μ=2Q（8/2：13示意看出，其中脈沖電流曲線包絡(luò)下的面積即Q值。13從計算公式也可以推導(dǎo)出，在電流幅值相同情況下，不同波形下Q的比值應(yīng)為：Q（10/350μs）=1/0.7×I×T2Q（8/20μs）=1/0.7×I×T2I值相同，T2不同，10/350μsT2350μs，8/20μsT220μs，分別代入式中，其比值為；Q（10/350μs）/Q（8/20μs）=17.5≈201/0.7×I×T21/0.7×I×T2

350= 2010/350μs的首次雷擊電流，如選用Ⅱ類試驗（8/20μs波形）的SPD，其額20倍。IEC61643-2中特別指出，雷電沖擊電流有二個關(guān)健性的參數(shù)：①di，雷電流幅值上升速度快，陡度大dt②持續(xù)時間，一般用T2表示，如T2=350μs時，對Ⅲ類防雷建筑物I=100KA，40Qs=∫idt50C。因此，在不同的位置，對不同的設(shè)備分別安裝SPD是一重要原則。常規(guī)安裝要求SPD在低壓系統(tǒng)中的選擇，安裝位置及其所提供的保護可用圖14表示。1 1 保護模式盡可能安裝在建筑物入口處2 振蕩現(xiàn)象安裝應(yīng)靠近被保護設(shè)備3 連接導(dǎo)線的長度SPD的連接線盡可能短和直4 附加保護的需要安裝SPD1后，第二SPD2應(yīng)靠近設(shè)備安裝5 SPD的安裝位置取決于試驗類型Ⅰ、Ⅱ、類試驗的SPD可用于入口處，Ⅱ、Ⅲ類試驗的SPD可用于安裝在靠近設(shè)備處6 雷電防護區(qū)的概念SPD安裝在雷電防護區(qū)（LPZ）的交界處圖14 SPD的安裝位置及其所提供的保護對于固定式SPD，常規(guī)安裝應(yīng)遵循下述步驟：確定放電電流路徑縮短在設(shè)備終端引起的額外電壓降的導(dǎo)線，見圖1（）和1（。說明：在圖15中，Ures是Ⅰ、Ⅱ類SPD的殘壓或更一般地說是限制電壓。3）為避免不必要的感應(yīng)回路，應(yīng)縮短每一設(shè)備的接地PE導(dǎo)體，圖1（31（）16。說明：如果不可能進行單一接地則需要兩個SPD(如圖15（4）所示)。4）SPD之間建立等電位連接。SPD的能量協(xié)調(diào)15。41壓而減少。見圖1（。——一般來說，將被保護導(dǎo)線和沒被保護的導(dǎo)線分開比較好，而且，應(yīng)該與接地線分開。同時，為了避免動力電纜和通信電纜之間的瞬態(tài)正交耦合，應(yīng)該進行必要的測量?！c防護距離有關(guān)的振蕩效應(yīng)：2“當SPD1用來保護設(shè)備或安裝在輸入口配電盤上卻不能對某些設(shè)備提供足夠的保護時，SPD的安裝位置應(yīng)該盡可能地靠近被保護的設(shè)備22倍于Up甚至更高的振蕩電壓，盡管對設(shè)備使用了SPD保護，但這個振蕩電壓仍會使設(shè)備損壞。見圖17距離（）與SPD類型、系統(tǒng)類型、進入的浪涌源的陡度和波形及相連的負載有關(guān),為了解釋此現(xiàn)象，圖18給出了這類情況下出現(xiàn)電壓倍增的一個例子。要使回路盡量小合格方式 （b）若U和U和足夠小合格W1 W2（d）（c）合格方式 (d)合格方式和15單口SPD的安裝42較好的方法合格但不夠好的方法（a）設(shè)備大回路區(qū)di/dt產(chǎn)生的dφ/dt較大較好的方法 （b）設(shè)備小回路產(chǎn)生的dφ/dt較小最好的方法 （c） 設(shè)備電纜的外護層與芯線dφ/dt≈0（d） 合格上游 下游負載（e）負載 不合格的方法電感耦合圖16 安裝合格或不合格的例示43物理圖解浪涌SPD

[Lr]被保護設(shè)備[C]

電氣設(shè)計圖U浪涌SPD

U'=k·UL rC由r決定的L與C之間的振蕩，使設(shè)備終端U'kUk高阻時k＜2圖17 SPD與被保護設(shè)備之間可能出現(xiàn)的振蕩設(shè)備終端電壓SPD終端電壓（殘壓）沖擊電源5kA（8/20μs） 10m導(dǎo)線SPD（MOV）

電容：5μF起負載作用圖18 電壓倍增圖示4410米時不會產(chǎn)生振蕩1810米，也有可能產(chǎn)生（如壓敏電阻即使距離較遠，振蕩也會顯著減少。此時應(yīng)注意SPD與設(shè)備內(nèi)部保護元件的協(xié)調(diào)。說明：一般來說，僅在靠近被保護設(shè)備處安裝一個SPD是不夠的。由于電磁兼容原因（（避免導(dǎo)線之間的閃絡(luò)，最好在設(shè)備的入口處安裝SP。如果設(shè)備不在入口處安裝的SPD護范圍內(nèi)，有必要在靠近設(shè)備處另行安裝一個SPD，此時也應(yīng)考慮其協(xié)調(diào)性。說明：這種現(xiàn)象可以通過由與浪涌頻率和導(dǎo)線長度相關(guān)的振蕩和行波來解釋?！B接線長度的影響為獲得最佳過壓保護SPD的連接導(dǎo)線盡可能短。如導(dǎo)線太長將引起SPD電壓降，為提供有效的保護有必要降低安裝于此的SPD的保護等級。轉(zhuǎn)移至設(shè)備的殘壓為由SPD上和導(dǎo)線上感應(yīng)電壓的總和。這兩種電壓不一定同時達到峰值。一般情19說明連接線的感應(yīng)如何導(dǎo)致SPD殘壓的增加。圖19b)表示脈沖發(fā)生器先加在金屬氧化物壓敏電阻然后通過幾米連接導(dǎo)線后的結(jié)果。盡可能避免的方式 建議使用的方式ll對應(yīng)1 2b] 的電感A、BSPD的終端電壓（殘壓）與由于導(dǎo)線l、l

產(chǎn)生電壓降1 2之和SPD的終端電壓沖擊電流

合格的設(shè)計圖19 與SPD連接導(dǎo)線對SPD的影響451μH／m1kA／μs1kV／m，而且，如果di／dt陡度更大時，感應(yīng)電壓值將增加。在可能情況下，當這種感抗的影響被認為是由于環(huán)路的分離而顯著減小時，最好選用方案c)；當方案c)不能采用時，則采用方案d)，盡可能避免采用方案a)。注意：如果回流線與進線是通過緊湊接線方式磁耦合，感抗將減小。需要附加保護之處：當建筑物進線處浪涌電壓較低時，在靠近進線處安裝一個SPD便行。但在某些特殊情況下，例如安裝了非常敏感的設(shè)備（電子設(shè)備，計算機或這些需要保護的設(shè)備離安裝在入口處的SPD太遠、在建筑物內(nèi)由于雷電放電和內(nèi)部干擾源而產(chǎn)生電磁場時，有必要在靠近被保護設(shè)備處或設(shè)備內(nèi)部安裝附加的SPD。電源系統(tǒng)和信號網(wǎng)絡(luò)線進入防護區(qū)時，應(yīng)彼此靠近并連接在同一金屬物上，實現(xiàn)等電位連接，這一點對由非屏蔽金屬（如木材、磚混結(jié)構(gòu)）建筑物尤為重要。P2要考慮系統(tǒng)中多數(shù)被保護的電子敏感設(shè)備的耐壓水平。對安裝在設(shè)備最近處的SPD，必須使其UP20SPD在保護范圍內(nèi)，如果進線處的SPD的UPl乘以一個過壓因子后低于U，那么，只能使用進線處的SPD（見P220）20需要符合設(shè)備情況說明：用戶應(yīng)注意設(shè)備的抗擾性可按IEC6l000-4-5標準，用混合波發(fā)生器進行試驗得出。在這種情況下，低阻抗設(shè)備的抗擾性不只是根據(jù)耐壓UW來定義，且部分浪涌電流通過設(shè)備分流，需設(shè)計一合理的協(xié)調(diào)。46在建筑物內(nèi)部當可能出現(xiàn)一些高能量的開關(guān)浪涌（投切過電壓）時，此時需安裝附加SPDSPD應(yīng)具備的功能和附加要求SPD的基本功能對于正常工作狀態(tài)下的低壓系統(tǒng)，安裝后的SPD不應(yīng)對系統(tǒng)和系統(tǒng)裝置內(nèi)的設(shè)備工作特性有明顯的影響。對于出現(xiàn)浪涌等非正常工作狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，SPD應(yīng)及時對浪涌作出反應(yīng)，通過SPD能限制瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流的特性，將過電壓降到IEC60664-1規(guī)定的各類別位置設(shè)備耐沖擊過電壓額定值以下。對于經(jīng)歷了非正常狀態(tài)的低壓系統(tǒng)，即經(jīng)過浪涌后恢復(fù)正常狀態(tài)的SPD，應(yīng)恢復(fù)其高阻抗特性，并采取措施防止或抑制電力線上的續(xù)流。SPD的附加要求對直接接觸進行保護。SPD接觸采取保護（如安置隔離罩等。發(fā)生SPD時，SPD可能會失效或被損壞。SPD的失效模式大致分為開路和短路兩種方式。處于開路模式時很難發(fā)現(xiàn)SPDSPD替換掉，必須要求SPD具備指示失效的功能。處于短路模式時，系統(tǒng)出于SPD效的SPD。因為失效的SPD燒。在這種情況下，被保護系統(tǒng)沒有合適的器件使其與失效的SPD發(fā)生脫離，對于短路失效模式的SPD要求安裝一個合適的脫離裝置（斷路器或熔斷器。3．SPD的選擇步驟：SPD的選擇有如下六