建筑物防雷设计规范实用教案

1、1第1页/共48页第一页，共49页。219971997年对超过年对超过87228722多件案例损坏多件案例损坏(snhui)(snhui)原因的分析原因的分析过电压 31,68%(雷击(lij)及操作过电压) 盗窃(doqi) 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% 第2页/共48页第二页，共49页。3中国各主要城市中国各主要城市(chngsh)雷暴天数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/

2、11武汉26.711/120/12北京36.730/33/11呼和浩特29.520/324/10哈尔滨28.920/410/10第3页/共48页第三页，共49页。4建筑物被烧毁(shohu)第4页/共48页第四页，共49页。5电路板及元器件损坏(snhui)第5页/共48页第五页，共49页。6配电柜被损坏(snhui)第6页/共48页第六页，共49页。7雷暴引起雷暴引起(ynq)感应雷击及过电感应雷击及过电压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(b h)环路感应产生过电压信息系统电源(dinyun)系统L1L2L3

3、PEN20 kVRst2c1a1b12a2b11a1b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2a2b2c第7页/共48页第七页，共49页。8邻近建筑物之间危险邻近建筑物之间危险(wixin)的浪涌的浪涌雷击雷击几 100 kA几 10 kV几 100 kV几 kA几 10 kA几 10 kV通信(tng xn)线缆OV230 V几 10 kA几 kAWater / Gas几 kA几 几 kA几 几 kA几 230V第8页/共48页第八页，共49页。9Standard IEC 61024Protection of structu

4、resagainst lightningStandard IEC 61312Protection against LEMPStandard IEC 61643Lightning protection-TelecommunicationlinesTechnical Report IEC 61662Assessment of riskof damage due to lightningPublished: 1995-04Amendment 1 toIEC 61662Published: 1996-05Technical Report IEC 61819 / Ed.1Test parameterss

5、imulating theeffects of LPScomponentsIEC 81/145/CDVForecast: 2001TRPart 1: General principlesIEC 61024-1Published: 1990-03Section 1: Guide ASelection of protectionlevels for lightningprotection systemsIEC 61024-1-1Published: 1993-08Section 2: Guide BDesign, installation,maintenance andinspection of

6、lightningprotection systemsPublished: 1998-05Part 1: General principlesIEC 61312-1Published: 1995-02Part 2 (technical specification):Shielding of structure, bonding inside structure and earthingIEC 61312-2 TSPublished: 1999-08Part 3 (technical specification):Requirements of surgeprotective devices (

7、SPDs)IEC 61312-3 TSPublished: 2000-07Amendment 1: Annex DCoordination of SPDwithin existing structuresIEC 81/150/CD Forecast: 2001Part 4 (Technical Report):Protection of equipment inexisting structuresPublished: 1998-09IEC TC 81 雷电雷电(lidin)保护保护Part 1: Fibre opticinstallationsIEC 61643-1Published: 19

8、99-07Part 2: Lines using metallic conductorsIEC 81/164/FDISForecast 2001Part 5: Application GuideIEC 81/165/CDForecast: 2000IEC 61024-1/Ed. 2Protection ofstructure againstfire, explosion and life hazardsIEC 81/151/CDVStatus: MCR circulatedForecast: 2001IEC 61662/Ed.2 TSRisk due to lightningIEC 81/15

9、6/CDForecast: 2001第9页/共48页第九页，共49页。10总则IEC 61312-1 防雷器的选择 IEC 61312-3 (pending) 雷击保护(boh)IEC 61024-1 设备保护(boh)IEC 61000-4-5 低压防雷器IEC 61643-1-1 低压防雷器的安装 IEC 61643-1-2 (pending)低压线路上的过电压 IEC 62066 (pending) 通信防雷器IEC 61643-2-1 (pending)第10页/共48页第十页，共49页。11国家标准(u ji bio zhn):建筑物防雷设计规范(GB50057-94)行业标准:通信

10、工程电源系统防雷技术规定(YD 5078-98)移动(ydng)通信基站防雷与接地设计规范(YD 5068-98)微波站防雷与接地设计规范(YD 2011-93)通信局(站)接地设计暂行技术规定(YDJ 26-89)计算机信息系统防雷保安器(GA 173-1998)电力系统通信站防雷运行管理规程(DL 548-94)第11页/共48页第十一页，共49页。12建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范(gufn)(gufn)GB50057-94 GB50057-94 (2000 (2000年局部修订版年局部修订版) ) 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(xunz)和布置

11、 防雷击电磁脉冲第12页/共48页第十二页，共49页。13雷击雷击(lij)风险风险问 : 我们(w men)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第13页/共48页第十三页，共49页。14浪涌电压浪涌电压(diny)的定义的定义第14页/共48页第十四页，共49页。15第15页/共48页第十五页，共49页。16Intermediate floor防雷分区防雷分区(fn q)概念概念电源(dinyun)系统信息(xnx)网络系统电源系统局部汇流排设备再次层

12、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SPD局部等电位过压保护器 SPD空调装置接闪系统M摄像机灯光插座“滚球半径 20 m防雷保护区第16页/共48页第十六页，共49页。17230/400 V,50 Hz避器器配电箱屏蔽(pngb)室里的钢筋接地(jid)系统金属结构作为(zuwi)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EBBLPZ 1LPZ 2通信和数据的电源过压保护LPZ 0LPZ 0 到 LPZ 1 到 LPZ 2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雷电保护系统依据

13、IEC 61312-1: 1995-02IEC 61312-1: 1995-02基础接地装置通信线避雷器第17页/共48页第十七页，共49页。18第18页/共48页第十八页，共49页。19浪涌过压保护浪涌过压保护(boh)主要主要(zhyo)针对感应雷电操作过电压的针对感应雷电操作过电压的防护防护 低压(dy)电源防护 数据通讯防护 等电位连接 完备的接地系统第19页/共48页第十九页，共49页。20SPD 防 雷 保 护第20页/共48页第二十页，共49页。21进出(jnch)线缆端口的防雷等电位连接Z阴极保护输送管基础(jch)接地极等电位(din wi)汇流排水管电源外部防雷系统第21页

14、/共48页第二十一页，共49页。22国际标准国际标准(biozhn)(biozhn)IEC IEC 61643-1 61643-1 法国标准法国标准(biozhn)(biozhn)NFC NFC 61740 61740 德国标准德国标准(biozhn)(biozhn)VDE VDE 0675 0675 美国标准美国标准(biozhn)(biozhn)UL UL 1449 1449 英国标准英国标准(biozhn)(biozhn)BS BS 66516651第22页/共48页第二十二页，共49页。23 防雷器标准 : IEC 61643-1 (issued Feb.98) 防雷器的选择与应用(y

15、ngyng) : IEC 61643-2 (in work) 联合标准: 直击雷保护 : IEC 61024-1 电磁辐射脉冲 保护: IEC 61312-1(Lightning Electromagnetic Pulse)国际标准(u j bio zhn) 第23页/共48页第二十三页，共49页。24安装位置 进线端 分配(fnpi)端 设备端 国际标准(u j bio zhn)Class I Class II Class III 法国标准 Imax enhancedStandard 采用国际标准(u j bio zhn)德国标准 Class B Class C Class D美国标准 Cl

16、assC ClassB ClassA英国标准 Class C Class B Class A 第24页/共48页第二十四页，共49页。25安装 位置 线路(xinl)入口 分配端 设备端 国际标准(u j bio zhn)10/350 s 8/20 s 8/20 s 1.2/50 s Iimp=20 kA max In=20 kA max Isc=10 kA max 法国标准 In 20 kA In 5 kA德国标准 10/350 s In = 5 kA In = 1.5 kA 0.5-50 kA 美国标准 10 kA 3 kA 500 A英国标准 10 kA 3 kA 500 A第25页/共

17、48页第二十五页，共49页。26 Test Class I : Test Class I : For a SDP (called Lightning Current Arrester) For a SDP (called Lightning Current Arrester) intended to be install in a installation equipped with intended to be install in a installation equipped with a LPS where a part of the current of the direct a L

18、PS where a part of the current of the direct lightning strike could cross the device. lightning strike could cross the device. Test Class II : Test Class II : For a SDP intended to be install at the electrical For a SDP intended to be install at the electrical entrance or inside a classical installa

19、tion. entrance or inside a classical installation. Test Class III : Test Class III : A different way (american type.) to test a SPD : more A different way (american type.) to test a SPD : more adapted to adapted to low powerlow power SDP. SDP.第26页/共48页第二十六页，共49页。27 按防雷等级选择 : Class I SPD 要求可以防止直击雷 (L

20、PS on installation) Class II SPD 可安装与线路进口(jn ku)或建筑内部分线端 Class III SPD 安装设备侧 选择放电电流 : 对于高暴露性防护选择 70 kA (或更以上) 对于标准安装选择 40 kA 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 (secondary overshoots) 配合熔断丝或断路器 优先使用防雷熔断丝或延迟断路器 第27页/共48页第二十七页，共49页。28SPD的安装(nzhung)第28页/共48页第二十八页，共49页。29SEM230/400 V第29页/共48页第二十九页

21、，共49页。30第30页/共48页第三十页，共49页。31避雷器在电源技术网络避雷器在电源技术网络(wnglu)中的应用中的应用LPZ = 防雷保护区SEB =配电柜EBB =等电位(din wi)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EBBLPZ 0LPZ 1LPZ 2第31页/共48页第三十一页，共49页。32第32页/共48页第三十二页，共49页。33电源防雷器工作电源防雷器工作(gngzu)原理原理 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(dunl)于地泄放，后又恢复为高阻状态，从而

22、不影响用户设备的供电。设备第33页/共48页第三十三页，共49页。3450 % (100 kA, 10/350 s) 50 % (100 kA, 10/350 s) 的电流是通过接地系统泄放的的电流是通过接地系统泄放的. .50 % (100 kA, 10/350 s) 50 % (100 kA, 10/350 s) 的电流是被内部的电流是被内部(nib)(nib)的供应系统的供应系统泄放的泄放的.( .(电源系统电源系统, , 信息技术系统信息技术系统, , 金属管道等金属管道等.) .) 如果在最坏的情况里仅有电源系统，它将承受如果在最坏的情况里仅有电源系统，它将承受5050的雷电流的雷电

23、流. . 假设最坏的情况仅有两条导线假设最坏的情况仅有两条导线(L; PEN) , (L; PEN) , 则每根导线要承受则每根导线要承受 50 50 kA (10/350 s) kA (10/350 s) 的电流的电流. . 这是一个避雷器承受的最坏情况这是一个避雷器承受的最坏情况. . 它有它有以下的参数以下的参数 : :电流峰值电流峰值 50 kA (10/350 s) 50 kA (10/350 s)电量电量 25 As 25 As单位能量单位能量 0.625 MJ/ 0.625 MJ/类防雷等电位类防雷等电位(din wi)连接避连接避雷器雷器第34页/共48页第三十四页，共49页。

24、35假设假设(jish)雷电流的泄雷电流的泄放放100%等电位(din wi)连接排50%通讯系统电源系统金属(jnsh)管道外部防雷装置接地系统50%50%第35页/共48页第三十五页，共49页。36火花间隙火花间隙(jin x)成份避雷器的特性成份避雷器的特性电压(diny)电流火花间隙的击穿(j chun)电压浪涌电压1.2/50 s雷电流电源系统中的电流电源系统电压火花间隙灭弧s大约 100 s大约 10 ms几 kA100 kA第36页/共48页第三十六页，共49页。37敞开式火花间隙敞开式火花间隙(jin x)的剖面模的剖面模型型第37页/共48页第三十七页，共49页。38喷弧技术

25、喷弧技术(jsh)功能图功能图电极(dinj) 1电极(dinj) 2(驱动电极(dinj)隔离气体流向的材料气体流向-径向-纵向弧光第38页/共48页第三十八页，共49页。39串联式滑动火花间隙(jin x)工作原理第一个滑动火花(huhu)间隙第二个滑动(hudng)火花间隙接线端子1零件1零件2零件3接线端子2第39页/共48页第三十九页，共49页。密闭式、无火花释放密闭式、无火花释放(shfng)蠕动放电蠕动放电火花间隙火花间隙外壳(wi k)电极(dinj)1产生气体的绝缘材料电极2从电极伸出的4个火花连络点第40页/共48页第四十页，共49页。41火花间隙火花间隙(jin x)避雷器自动灭弧电避雷器自动灭弧电流波形图流波形图动作(dngzu)电流后续(hux)电流第41页/共48页第四十一页，共49页。42火花火花(huhu)间隙避雷器自动灭弧电间隙避雷器自动灭弧电压波形图压波形图浪涌电压(diny)电弧(dinh)电压工作电压/市电电压