電涌保護(hù)器安裝級數(shù)分析

1、１電涌保護(hù)器安裝級數(shù)分析電涌保護(hù)器安裝級數(shù)分析關(guān)象石關(guān)象石1）余立平余立平2）孫丹波孫丹波2）（1中國氣象學(xué)會雷電防護(hù)委員會，北京100081；2.深圳市氣象局，深圳518001）[摘要]根據(jù)國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)和《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的內(nèi)容，對《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中要求安裝多級電涌保護(hù)器的內(nèi)容進(jìn)行了分析。[關(guān)鍵詞]電涌保護(hù)器安裝級數(shù)引言引言《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》以GB50343形式于2004年6月實(shí)施

2、，其中對電涌保護(hù)器（SPD、文中用浪涌保護(hù)器）的安裝級數(shù)規(guī)定了：在電源線路上4級（雷電防護(hù)等級A）、3級（雷電防護(hù)等級B）、2級（雷電防護(hù)等級C和D），在傳輸線路上3級或2級（雷電防護(hù)等級A）、2級（雷電防護(hù)等級B）、1級或2級（雷電防護(hù)等級C和D）。這種要求是否符合防雷設(shè)計(jì)應(yīng)“做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理”[1]的要求？本文依據(jù)文獻(xiàn)[1]和IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析如下。1建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)可能不需防雷保護(hù)建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)可能不

3、需防雷保護(hù)文獻(xiàn)[1]中第一、二章中規(guī)定“建筑物防雷設(shè)計(jì)，應(yīng)在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護(hù)的特點(diǎn)等的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置”（第1.0.3條）。按建筑物的“重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果”將建筑物分為第一、二、三類防雷建筑物，當(dāng)然還有一大批不屬以上三類而無需防直擊雷的建筑物。在2000年局部修訂條文增加的第六章中，對“一個(gè)信息系統(tǒng)是否需要防雷擊電磁脈沖，應(yīng)在完成直接、間接

4、損失評估和建設(shè)、維護(hù)投資預(yù)測后認(rèn)真分析綜合考慮，做到安全、適用、經(jīng)濟(jì)”（第6.1.2條）。針對可能出現(xiàn)的建筑物無需防直擊雷和內(nèi)部電氣、電子系統(tǒng)有防雷擊電磁脈沖（LEMP）需求的矛盾，文獻(xiàn)[1]規(guī)定“在設(shè)有信息系統(tǒng)的建筑物需防雷擊電磁脈沖的情況下，當(dāng)該建筑物沒有裝設(shè)防直擊雷裝置和不處于其它建筑物或物體的保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，宜按第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防雷措施”（第6.1.3條）。為什幺在防LEMP時(shí)要防直擊雷，第6.3.4條以圖和文的說明

5、，介紹了進(jìn)入建筑物的各種設(shè)施之間雷電流的分配，其要點(diǎn)是分流。這一部分可參見文獻(xiàn)[2]“閃電擊中建筑物防雷裝置時(shí)10350μs雷電流在低壓系統(tǒng)中的分配”。在IEC623051雷電防護(hù)第1部分總則中第六章中指出：“為評估是否需要防雷，應(yīng)根據(jù)IEC623052所列程序進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估?！绻L(fēng)險(xiǎn)（R1：生命危害、R2：公共設(shè)施的損失、R3：文物損失）高于可承受風(fēng)險(xiǎn)RT，則有必要防雷”，防雷要講經(jīng)濟(jì)效益，“如果采用防雷措施后仍會發(fā)生的損失CRL和

6、采用防雷措施所用的成本CPM之和低于沒有防雷措施時(shí)可能出現(xiàn)的總損失額CL，即CRLCPM＜CL，則采用防雷措施是有益的”。雖然IECTC81文件中沒有從另一方面闡述，我們可理解為：當(dāng)RT＞R（R1R2R3）時(shí)，以及CRLCPM＞CL時(shí)建筑物及其內(nèi)部系統(tǒng)可不進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)與施工，少數(shù)特殊建筑物除外。在《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱50343）第4章和附錄A中也提及雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估，但與文獻(xiàn)[1]和IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有很大差異。5034

7、3規(guī)定：“當(dāng)N≤NC時(shí)，可不安裝防雷裝置”。其中N是建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，其計(jì)算方法抄自文獻(xiàn)[1]中的附錄一。關(guān)于NC在50343中給出了NC=5.8101.5C這一公式，其出處可能是QX32000中附錄A中NC=5.8103C，也可能如50343條文說明（4.2條中）的NFC17102中的附錄３（GB16895.122001idtIEC603644443）中規(guī)定：在建筑物電氣裝置僅防由配電系統(tǒng)傳導(dǎo)來的大氣瞬態(tài)過電壓以及操作過電壓時(shí)（注

8、：這種雷擊線路附近地面而傳導(dǎo)來的過電壓在IEC623052中被描述為S4型），“在電氣裝置全部由低壓地下系統(tǒng)而不含架空線供電的情況下，依據(jù)表44.B所規(guī)定的設(shè)備耐沖擊電壓值（注：對220380V三相系統(tǒng)，分別為6、4、2.5、和1.5kv）便足夠了，而不需要附加的大氣過電壓保護(hù)”（3.1.1條），“在電氣裝置由低壓架空線供電或含有低壓架空線供電的情況下，且外界環(huán)境影響為AQ1（雷暴日數(shù)＜25日年＝時(shí)，不需要附加的大氣過電壓保護(hù)”（3.1

9、.2條）。這里需說明的是，規(guī)定所指為S4型，不含建筑物可能遭受直接雷擊的S1型。同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)中對3.1.2注明：“在要求可靠性較高或預(yù)期有較高的危險(xiǎn)性（如火災(zāi)）的情況下，可考慮增設(shè)大氣過電壓保護(hù)”，這里的“大氣過電壓”指的是雷擊過電壓，上述技術(shù)措施稱之為“過電壓的自身抑制”（靠系統(tǒng)本身絕緣水平）。只有在“電氣裝置由架空線或含有架空線的線路供電，且當(dāng)?shù)乩纂娀顒臃贤饨缬绊憲l件AQ2（雷暴日數(shù)＞25日年）時(shí)，應(yīng)裝設(shè)大氣過電壓保護(hù)。保護(hù)裝置的保

10、護(hù)水平不應(yīng)高于表44.B列出的Ⅱ類過電壓水平（注：2.5kv）”（3.2.1條）。此時(shí)不是依靠系統(tǒng)本身絕緣水平的自身抑制，而是靠SPD的保護(hù)抑制。在該標(biāo)準(zhǔn)3.2.2條中指出，保護(hù)措施可“按照IEC603645534安裝具有Ⅱ類保護(hù)水平的電涌防護(hù)器；或通過其它方法提供至少等效的電壓衰減量”。在IEC623052中給出了如下圖表（見表1）。表1：雷擊類型和損害、損失類型：雷擊類型和損害、損失類型建筑物建筑物公共設(shè)施公共設(shè)施雷擊點(diǎn)雷擊點(diǎn)損害來