建筑物防雷设计规范GB50057

1Lightning&SurgeProtection雷电及过电压保护讲座蔡振新（高工）231997年对超过8722多件案例损坏原因的分析过电压31,68%(雷击及操作过电压)盗窃7,01%火灾4,88%水灾6,22%不小心/误操作22,67%其它26,76%风暴0,78%4中国各主要城市雷暴天数地名平均全年日期最早初日(日/月)最晚终日(日/月)海口104.31/130/12上海32.214/210/10重庆40.114/21/12拉萨75.49/33/11武汉26.711/120/12北京36.730/33/11呼和浩特29.520/324/10哈尔滨28.920/410/105建筑物被烧毁6电路板及元器件损坏7配电柜被损坏8雷暴引起感应雷击及过电压直击雷或邻近雷击:击在外部防雷系统，如保护框架（工业装置上.）电缆上等。浪涌电流在接地电阻Rst上引起电压降。闭合环路感应产生过电压信息系统电源系统L1L2L3PEN20kVRst2c1a1b12a2b11a1b远处雷击:击在远处架空输送线缆上雷云之间的放电通过架空线缆引起感应雷电波及过电压。在野外,雷电击中通信线缆2a2b2c9邻近建筑物之间危险的浪涌雷击几100kA几10kV几100kV几kA几10kA几10kV通信线缆OV230V~几10kA几kAWater/Gas几kA几几kA几几kA几230V10StandardIEC61024ProtectionofstructuresagainstlightningStandardIEC61312ProtectionagainstLEMPStandardIEC61643Lightningprotection-TelecommunicationlinesTechnicalReportIEC61662AssessmentofriskofdamageduetolightningPublished:1995-04Amendment1toIEC61662Published:1996-05TechnicalReportIEC61819/Ed.1TestparameterssimulatingtheeffectsofLPScomponentsIEC81/145/CDVForecast:2001TRPart1:GeneralprinciplesIEC61024-1Published:1990-03Section1:GuideASelectionofprotectionlevelsforlightningprotectionsystemsIEC61024-1-1Published:1993-08Section2:GuideBDesign,installation,maintenanceandinspectionoflightningprotectionsystemsPublished:1998-05Part1:GeneralprinciplesIEC61312-1Published:1995-02Part2(technicalspecification):Shieldingofstructure,bondinginsidestructureandearthingIEC61312-2TSPublished:1999-08Part3(technicalspecification):Requirementsofsurgeprotectivedevices(SPDs)IEC61312-3TSPublished:2000-07Amendment1:AnnexDCoordinationofSPDwithinexistingstructuresIEC81/150/CDForecast:2001Part4(TechnicalReport):ProtectionofequipmentinexistingstructuresPublished:1998-09IECTC81雷电保护Part1:FibreopticinstallationsIEC61643-1Published:1999-07Part2:LinesusingmetallicconductorsIEC81/164/FDISForecast2001Part5:ApplicationGuideIEC81/165/CDForecast:2000IEC61024-1/Ed.2Protectionofstructureagainstfire,explosionandlifehazardsIEC81/151/CDVStatus:MCRcirculatedForecast:2001IEC61662/Ed.2TSRiskduetolightningIEC81/156/CDForecast:200111国际标准总则IEC61312-1防雷器的选择IEC61312-3(pending)雷击保护IEC61024-1设备保护IEC61000-4-5低压防雷器IEC61643-1-1低压防雷器的安装IEC61643-1-2(pending)低压线路上的过电压IEC62066(pending)通信防雷器IEC61643-2-1(pending)12国内标准国家标准:建筑物防雷设计规范(GB50057-94)行业标准:通信工程电源系统防雷技术规定(YD5078-98)移动通信基站防雷与接地设计规范(YD5068-98)微波站防雷与接地设计规范(YD2011-93)通信局(站)接地设计暂行技术规定(YDJ26-89)计算机信息系统防雷保安器(GA173-1998)电力系统通信站防雷运行管理规程(DL548-94)13建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年局部修订版)总则建筑物的防雷分类建筑物的防雷措施防雷装置接闪器的选择和布置防雷击电磁脉冲14雷击风险问:我们需要关注雷击吗?答:是的，当然要，因为:高技术类的敏感设备越来越多延长设备正常工作时间，减小出错的概率设备停机带来昂贵的间接损失防雷保护会影响到购买保险公司的判断15浪涌电压的定义16雷电流对比图17LEMPLEMPIntermediatefloorLPZ2LPZ3SEMPLPZ1LPZ0ALPZ1防雷分区概念电源系统信息网络系统电源系统üüüü局部汇流排设备再次层屏蔽室内次层屏蔽基础接地极加强筋防雷等电位连接雷电流SPDü局部等电位过压保护器SPD空调装置接闪系统LPZ0BMüLPZ0Büüü摄像机灯光插座“滚球半径20mLPZ0BLEMPüüLPZ防雷保护区18230/400V,50Hz避器器配电箱屏蔽室里的钢筋接地系统金属结构作为建筑物屏蔽建筑物用钢筋网屏蔽建筑物屋顶的外部接闪装置接闪装置到钢筋的接点钢筋墙作为建筑的屏蔽和引下线数据线避雷器等电位连接EBBLPZ1LPZ2通信和数据的电源过压保护LPZ0LPZ0到LPZ1到LPZ2的界面地下的钢筋用作建筑物屏蔽和接地系统雷电保护系统依据IEC61312-1:1995-02基础接地装置通信线避雷器19防雷保护方案20浪涌过压保护主要针对感应雷电﹑操作过电压的防护低压电源防护数据通讯防护等电位连接完备的接地系统21SPD防雷保护22进出线缆端口的防雷等电位连接Z阴极保护输送管基础接地极等电位汇流排EBB水管燃气管电源外部防雷系统23低压浪涌保护器（SPD）标准SurgeProtectionDevice:SPD•国际标准IEC61643-1•法国标准NFC61740•德国标准VDE0675•美国标准UL1449•英国标准BS665124低压浪涌保护器（SPD）防雷器标准:IEC61643-1(issuedFeb.98)防雷器的选择与应用:IEC61643-2(inwork)联合标准:直击雷保护:IEC61024-1电磁辐射脉冲保护:IEC61312-1(LightningElectromagneticPulse)国际标准25低压防雷器的等级安装位置进线端分配端设备端国际标准ClassIClassIIClassIII法国标准ImaxenhancedStandard采用国际标准德国标准ClassBClassCClassD美国标准ClassCClassBClassA英国标准ClassCClassBClassA26低压防雷器的特性安装位置线路入口分配端设备端国际标准10/350µs8/20µs8/20µs1.2/50µsIimp=20kAmaxIn=20kAmaxIsc=10kAmax法国标准In20kAIn5kA德国标准10/350µsIn=5kAIn=1.5kA0.5-50kA美国标准10kA3kA500A英国标准10kA3kA500A27防雷器IEC61643-1国际标准TestClassI:ForaSDP(calledLightningCurrentArrester)intendedtobeinstallinainstallationequippedwithaLPSwhereapartofthecurrentofthedirectlightningstrikecouldcrossthedevice.TestClassII:ForaSDPintendedtobeinstallattheelectricalentranceorinsideaclassicalinstallation.TestClassIII:Adifferentway(americantype..)totestaSPD:moreadaptedto«lowpower»SDP.28低压浪涌保护器-选择按防雷等级选择:«ClassI»SPD要求可以防止直击雷(LPSoninstallation)«ClassII»SPD可安装与线路进口或建筑内部分线端«ClassIII»SPD安装设备侧选择放电电流:对于高暴露性防护选择70kA(或更以上)对于标准安装选择40kA对于设备侧选择10kA防雷器的选择原则:高敏感设备(限制电压低)广泛应用(secondaryovershoots)配合熔断丝或断路器优先使用防雷熔断丝或延迟断路器29SPD的安装30SEM4kVIII2.5kVII防浪涌和过压类型（依据DINVDE0110Part1）230/400V1.5kVICBDnone依据EDINVDE0675Part6/A1、SPD级别的区分6kVIV31电源系统保护32避雷器在电源技术网络中的应用LPZ=防雷保护区SEB=配电柜EBB=等电位连接排PENkWhEBBL1L2L3PENSEB电表主配电柜分配电柜设备避雷器浪涌避雷器浪涌避雷器EBBLPZ0LPZ1LPZ233SPD的安装34电源防雷器工作原理当电网由于雷击出现瞬时脉冲电压时,防雷器在纳秒内导通，将脉冲电压短路于地泄放，后又恢复为高阻状态，从而不影响用户设备的供电。设备3550%(100kA,10/350µs)的电流是通过接地系统泄放的.50%(100kA,10/350µs)的电流是被内部的供应系统泄放的.(电源系统,信息技术系统,金属管道等.)如果在最坏的情况里仅有电源系统，它将承受50％的雷电流.假设最坏的情况仅有两条导线(L;PEN),则每根导线要承受50kA(10/350µs)的电流.这是一个避雷器承受的最坏情况.它有以下的参数:电流峰值50kA(10/350µs)电量25As单位能量0.625MJ/Ｂ类防雷等电位连接避雷器36假设雷电流的泄放100%等电位连接排50%通讯系统电源系统金属管道外部防雷装置接地系统50%50%37火花间隙成份避雷器的特性电压电流火花间隙的击穿电压浪涌电压1.2/50µs雷电流电源系统中的电流电源系统电压火花间隙灭弧µs大约100µs大约10ms几kA100kA38敞开式火花间隙的剖面模型39喷弧技术功能图电极1电极2(驱动电极)隔离气体流向的材料气体流向-径向-纵向弧光44TN-C系统B级防雷器安装示意图L1F1F4F6F5F4-F6250AgLrequiredonlyifF1-F3250AgLL2L3PENF2F3Con