建筑物防雷设计规范-6.4对电涌保护器

第四节  对电涌保护器和其它的要求

641  当电源采用TN系统时,从建筑物内总配电盘(箱)开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。

642  本章原则上规定要在各防雷区界面处做等电位连接,但由于工艺要求或其它原因,被保护设备的安装位置不会正好设

在界面处而是设在其附近,在这种情况下,当线路能承受所发生的电涌电压时,电涌保护器可安装在被保护设备处,而线路的金属保

护层或屏蔽层宜首先于界面处做一次等电位连接。

643  在屏蔽线路从室外的LPZ0ALPZ0B区进入LPZ1区的情况下,线路屏蔽层的截面SC应符合下式规定:

            SC ≥ iiρclc106Ub (mm2           6.4.3-1

式中  ii ──流入屏蔽层的雷电流(kA),按图6.3.4-1确定;

ρc──屏蔽层的电阻率(Ω.m),20时铁为138×109Ω.m,铜为17.24×109Ω.m,铝为28.264×109Ω.m

lc ──线路长度(m),按表6.4.3-1确定;

Ub──线路绝缘的耐冲击电压值(kV),电力线路按表6.4.3-2确定;通信线路,纸绝缘为1.5kV,塑料绝缘为5kV

 

按屏蔽层敷设条件确定的线路长度              6.4.3-1                          电缆绝缘的耐冲击电压值      6.4.3-2

屏蔽层敷设条件

lcm

屏蔽层与电阻率ρΩ.m

的土壤直接接触

当实际长度>8时,取lc = 8

当实际长度<8时,取lc = 线路实际长度

屏蔽层与土壤隔离或敷设在大气中

lc = 建筑物与屏蔽层最近接地点之间的距离  

电缆的额定电压(kV

绝缘的耐冲击电压UbkV

≤0.05

5

0.22

15

10

75

15

95

20

125

注:当流入线路的雷电流大于以下数值时,绝缘可能产生不可接受的温升;对屏蔽线路Ii = 8Sc;对无屏蔽的线路 I'i = 8n'S'c

    式中  Ii ──流入屏蔽层的雷电流(kA);

       Sc ──屏蔽层的截面(mm2);

       I'i ──流入无屏蔽线路的总雷电流(kA);

       n' ──线路导线的根数;

S'c──每根导线的截面(mm2)。

644  电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流,并应符合以下两个附加要求:通过电涌时的最大压,有能力

灭在雷电流通过后产生的工频续流。在建筑物进线处和其它防雷区界面处的最大电涌电压,即电涌保护器的最大压加上其两端

引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低,其两端的引线应

做到最短。在不同界面上的各电涌保护器还应与其相应的能量承受能力相一致。

当无法获得设备的耐冲击电压时220380V三相配电系统的设备可按表6.4.4选用。

 220/380V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值             6.4.4

设备的位置

电源处的设备

配电线路和最后分支线路的设备

用电设备

特殊需要保护

的设备

耐冲击过电压类别

耐冲击电压额定值(kV

6

4

2.5

1.5

注:──需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备;

  ──如家用电器、手提工具和类似负荷;

  ──如配电盘,断路器,包括电缆、母线、分线盒、开关、插座的布线系统,以及应用于工业的设备和永久接至固定

                               装置的固定 安装的电动机等一些其他设备;

  ──如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。

[说明在第二段中为使最大电涌电压足够低,其两端的引线应做到最短。见图6.6中的ab图所示。当引线长,产生的电压大,

能时,也可采用图中的cd图接线。

645  选择220380V三相系统中的电涌保护器时,其最大持续运行电压Uc应符合下列规定。

一、按图6.4.5-1接线的TT系统中,Uc不应小于1.55Uo

二、按图6.4.5-2和图6.4.5-3接线的TNTT系统中,Uc不应小于1.15Uo

三、按图6.4.5-4接线的IT系统中Uc不应小于1.15UU为线间电压)。

注:Uo是低压系统相线对中性线的标称电压,在220/380V三相系统中,Uo=220V

 

 1──装置的电源;                                         6──需要保护的设备;

2──配电盘;                                                 7──剩余电流保护器,应考虑通雷电流的能力;

3──总接地端或总接地连接带;     F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;   

4──电涌保护器(SPD);                            RA──本装置的接地电阻;

5──电涌保护器的接地连接,5a5b;  RB──供电系统的接地电阻。

6.4.5-2  TN系统中的电涌保护器

 1──装置的电源;                                                6──需要保护的设备;

2──配电盘;              7──PEN线的连接带;

3──总接地端或总接地连接带;      F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;

4──电涌保护器(SPD);         RA──本装置的接地电阻;

5──电涌保护器的接地连接,5a5b;   RB──供电系统的接地电阻;

 注:当采用TN-C-STN-S系统时,在NPE线连接处电涌保护器用三个,在其以后NPE线分开处安装电涌保护器时用四个,即在NPE线

间增加一个,类似于图6.4.5-1

 

6.4.5-3  TT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的电源侧

 1──装置的电源;                                                6──需要保护的设备;

2──配电盘;                                                        7──剩余电流保护器,可位于母线的上方或下方;

3──总接地端或总接地连接带;                        F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;

4──电涌保护器(SPD);                                   RA──本装置的接地电阻;

4a──电涌保护器或放电间隙;                          RB──供电系统的接地电阻;

5──电涌保护器的接地连接,5a5b         

注:当电源变压器高压侧碰外壳短路产生的过电压加于4a设备时不应动作。在高压系统采用低电阻接地和供电变压器外壳、低压系统中性点合用同一

接地装置以及切断短路的时间小于或等于5s时,该过电压可按1200V考虑。

6.4.5-4  IT系统中电涌保护器安装在剩余电流保护器的负荷侧

 1──装置的电源;                                          6──需要保护的设备;

2──配电盘;                                                  7──剩余电流保护器;

3──总接地端或总接地连接带;                  F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;

4──电涌保护器(SPD);                            RA──本装置的接地电阻;

5──电涌保护器的接地连接,5a5b    RB──供电系统的接地电阻;

 说明系数1.150.1考虑系统的电压偏差,0.05考虑电涌保护器的老化。

 646  在供电的电压偏差超过所规定的10%以及谐波使电压幅值加大的场所,应根据具体情况对氧化锌压敏电阻SPD提高本章第6.4.5

所规定的Uc值。

[说明Uc值与产品的使用寿命、电压保护水平有关。Uc选高了,寿命长了,但电压保护水平,即SPD的残压也相应提高。要综合考虑。

 647  LPZ0ALPZ0B区与LPZ1区交界处,在从室外引来的线路上安装的SPD,应选用符合I级分类试验的产品。

应按本章第6.3.4条的规定确定通过SPD10/350μs雷电流幅值。当线路有屏蔽时,通过每个SPD的雷电流可按上述确定的雷电流的30%考虑。

SPD宜靠近屏蔽线路末端安装。以上述得出的雷电流作为Ipeak来选用SPD

当按上述要求选用配电线路上的SPD时,其标称放电电流In不宜小于15kA

 [说明现举一例说明如何在LPZ0ALPZ0B区与LPZ1区交界处选用所安装的SPD

建筑物属于第二类防雷建筑物,从室外引入水管、电力线、信息线。电力线为TN-C-S,在入口于界面处在电力线路的总配电箱上装设三台SPD

在此以后改为TN-S系统。

因为是第二类防雷建筑物,按附表6.1和附表6.2,雷电流幅值分别为150kA37.5kA波头时间分别为10μs0.25μs

按图6.3.4-1ii1 = 15023 = 25kAii2 = 37.5/2/3 = 6.25kA

每个SPD通过得电流为iV1 = 253=8.3kAiV2 = 6.253 =2.1kA

所以,选用I级分类试验的SPD时,其Ipeak8.3kA10/350μs)。

当电力线有屏蔽层时,所选用的I级分类试验的SPD,其Ipeak0.3×8.3kA = 2.5kA

I级分类试验的SPD,在其电压保护水平为4kV的情况下,当SPD上、下引线长度为1m时(电感为1μH/m),电流最大平均陡度为

iV2T1= 2.1×0.25 = 8.4kAμs(线路无屏蔽层)和iV2T1=0.3×2.10.25=2.52kAμs(线路有屏蔽层)。

因此,最大电涌电压(图6.6aAB之间的电压)为UAB=4kV+8.4×1=12.4kV(无屏蔽层)和U'AB=4kV+2.52×1=6.52kV(有屏蔽层)。

 648  在按本章第6.4.7条要求安装的SPD所得到的电压保护水平加上其两端引线的感应电压以及反射波效应不足以保护距其较远处的被保护

设备的情况下,尚应在被保护设备处装设SPD,其标称放电电流In不宜小于820μs3kA。当被保护设备沿线路距本章第6.4.7条要求安装的SPD

大于10m时,若该SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的80%,一般情况在被保护设备处可不装SPD

 说明]  SPD两端引线的电压见第6.4.7条说明。根据被保护设备的特性(如高电阻型、电容型)或开路时,反射波效应最大可将侵入的电涌电压加倍。

80%是考虑多种安全因素的系数。

 649  当本章第6.4.7条和第6.4.8条要求安装的SPD之间设有配电盘时,若第一级SPD的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配

电盘内的设备,应在该盘内安装第二级SPD,其标称放电电流不宜小于820μs5kA

6410  在考虑各设备之间的电压保护水平时,若线路无屏蔽尚应计及线路的感应电压,应按附录七计算,雷电流参量应按附表6.2选取。在考虑被

保护设备的耐压水平时宜按其值的80%考虑。

6411  在一般情况下,当在线路上多处安装SPD且无准确数据时,电压开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不宜小于10m,限压型SPD之间

的线路长度不宜小于5m

6412  在一般情况下,仅对表6.4.4中的III类设备宜考虑采取防操作过电压的措施。

 [说明根据IEC60364-4-4431995(防大气和操作过电压)的以下内容编写的。其443.3条注2在大多数情况下,不需要考虑控制操作过电压,因为统计

所测量的数值得出的评价是,操作过电压高于表6.4.4II类耐压水平的危险度是低的

注:保护信息线路和设备的SPD另按国家有关规定确定。