天津市工程建设标准雷电电磁脉冲建筑防护标准Word格式.docx
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天津市工程建设标准雷电电磁脉冲建筑防护标准Word格式.docx
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本标准依据国际电工委员会(IEC)、国际电信联盟(ITU)和我国最新相关技术标准,吸收了各行业雷电电磁脉冲防护方面的成熟技术,认真总结天津市防雷实践经验,在征求有关方面意见的基础上编制了该标准。
修订后本标准主要内容有:
总则、术语、雷电防护区、雷电防护水平、雷电防护等级和风险评估、雷电电磁脉冲的防护措施、屏蔽措施和线缆敷设、等电位连接和接地、浪涌保护器、施工、检测与验收、维修。
共分12章3个附录。
本标准由天津市城乡建设和交通委员会负责管理,由天津市中力防雷技术有限公司(地址:
华苑产业园区物华道8号,邮编:
300384)和天津市建筑设计院(地址:
天津市河西区气象台路95号,邮编:
300074)负责具体技术内容解释。
本标准主编单位:
天津市中力防雷技术有限公司
本标准参编单位:
天津城市建设学院天津大学铁道部第三勘察设计研究院机械工业第五设计院
天津大学建筑设计研究院天津市房屋鉴定勘测设计院天津中怡建筑设计有限公司天津市建设工程质量安全监督管理总队
本标准主要起草人员:
尹秀伟孙巍巍黄民德王东林郭福雁王绍红
吴爱国马静波魏子璋孙绍国唐俐李玲
韩明华秘志伟张学习薛文安
本标准主要审查人员:
高攸纲裴少峰李建军赵军张建利孟庆龙沈廼文
目次
1总则……………………………………………………………………………………1
2术语………………………………………………………………………………………2
3雷电防护区(LPZ)…………………………………………………………………………5
4雷电防护水平(LPL)………………………………………………………………………7
5雷电防护等级和风险评估………………………………………………………………8
6雷电电磁脉冲的防护措施(LPMS)……………………………………………………12
7屏蔽措施和线缆敷设…………………………………………………………………15
8等电位连接和接地……………………………………………………………………17
9浪涌保护器(SPD)………………………………………………………………………21
10施工……………………………………………………………………………………28
11检测与验收……………………………………………………………………………30
12维修……………………………………………………………………………………32
附录A确定雷电防护等级的N和Nc的计算方法………………………………………34
附录B磁场屏蔽的评估…………………………………………………………………37
附录C浪涌保护器的安装………………………………………………………………40
本标准用词说明…………………………………………………………………………48
引用标准名录……………………………………………………………………………49
附:
条文说明………………………………………………………………………………50
Contents
1Generalprinciples………………………………………………………………………1
2Terms………………………………………………………………………………………2
3Lightningprotectionzones(LPZ)……………………………………………………5
4Lightningprotectionlevels(LPL)……………………………………………………7
5ProtectionlevelsandRiskmanagementofLightning………………………………8
6LightningelectromagneticimpulseProtectionmeasuressystem(LMPS)………12
7ShieldinganLinerounting……………………………………………………………15
8Earthingandbonding……………………………………………………………………17
9Surgeprotectivedevice(SPD)…………………………………………………………21
10Construction……………………………………………………………………………28
11Checkandacceptance…………………………………………………………………30
12Maintenance……………………………………………………………………………32
AnnexAAccessmentofannualnumberofNandNcprotectionlevels………………34
AnnexBAccessmentofmagneticshielding……………………………………………37
AnnexCInstallationofSPD………………………………………………………………40
Wordexplanationsofthecode……………………………………………………………48
Listofreferencedstandards……………………………………………………………49
Notes…………………………………………………………………………………………50
1总则
1.1.1为减少和防止建筑物雷电电磁脉冲灾害的发生,特制定本标准。
1.1.2本标准适用于天津市新建、扩建以及改建的民用与一般工业建筑雷电电磁脉冲防护工程设计、施工、运行和管理。
本标准不适用于易燃、易爆危险环境的雷电电磁脉冲防护。
1.1.3雷电电磁脉冲的防护必须坚持预防为主,安全第一的指导方针。
重要场所应对要防护的现场进行雷电风险评估。
1.1.4雷电电磁脉冲的防护是雷电防护的组成部分。
雷电电磁脉冲的防护必须建立在建筑物具有雷电防护系统(LPS)的基础上。
雷电防护应采用综合防雷措施,包括雷电防护系统(LPS)和雷电电磁脉冲防护系统(LPMS),如图1.0.4所示。
LPS和LPMS应协调配合。
图1.0.4雷电综合防护措施
1.1.5雷电的防护,既要对建筑物实体、电气与电子系统进行防护,也要重视对人身安全进行防护。
1.1.6在进行雷电电磁脉冲防护设计时,应认真调查地理、地质、气象、环境条件,雷电活动规律,雷电事故受损原因,电气、电子系统的特点及重要性,发生雷电灾害后果的严重程度等因素,根据工程具体情况分别采用相应的防护措施。
1.1.7雷电电磁脉冲防护应坚持全面规划、安全可靠和经济合理的原则进行设计、施工及维修。
1.1.8雷电电磁脉冲防护除符合本标准外,还应符合现行的国家有关标准的规定。
本标准高于国家标准的部分或国家标准未做具体规定的,应按照本标准执行。
2术语
2.1.1电子系统Electronicsystem
含有敏感的电子部件,如通信设备、计算机、控制和仪表系统、无线电系统、电力电子装置系统。
2.1.2低压电气系统Low-Voltageelectricalsystem
将低压供电器件组合在一起的配电系统。
2.1.3雷电流Lightningcurrenti
流经雷击点的电流。
2.1.4雷电电磁脉冲LightningelectromagneticimpulseLEMP
雷电流的电磁效应。
注:
它除了包括辐射脉冲的电磁场效应,也包括传导性浪涌。
2.1.5电气、电子系统的失效Failureofelectricalandelectronicsystem
由于雷电流、雷电电磁脉冲导致电气、电子系统的永久性损害。
2.1.6雷电防护区LightningprotectionzoneLPZ
雷电电磁环境定义的区域。
雷电防护区(LPZ)的区域边界不一定是物理边界(如墙壁、地板和天花板等)。
2.1.7雷电防护水平LightningprotectionlevelLPL
与一组雷电流参数值有关的参数,该组参数值与在自然界发生雷电时最大和最小设计值限制范围内的概率有关。
雷电防护水平用于根据雷电流的一组相关参数值设计防雷措施。
2.1.8雷电防护系统LightningprotectionsystemLPS
用来减小雷击建筑物造成物理损害的整个系统,主要应用于直击雷防护。
LPS由外部和内部防雷装置两部分构成。
2.1.9外部防雷装置Externallightningprotectionsystem
LPS的一个组成部分,由接闪器、引下线和接地装置构成。
2.1.10内部防雷装置Internallightningprotectionsystem
LPS的一个组成部分,由等电位连接和/或与外部LPS的电气绝缘组成。
2.1.11雷电等电位连接Lightningequipotentialbonding
为减少雷电流引起的电位差,直接用导体或通过浪涌保护器把分离的金属部件连接到LPS上的一种防雷措施。
2.1.12雷电电磁脉冲防护系统LEMPProtectionmeasuressystemLPMS
用于建筑物内的电气、电子系统防御LEMP的措施构成的整个系统。
2.1.13风险RiskR
雷电造成的年均可能损失(人员和物资)与被保护对象的总价值(人员和物资)之比。
2.1.14风险容限TolerableriskRT
被保护对象所能容许的最大风险值。
2.1.15等电位连接网络Bondingnetwork
建筑物和建筑物内的电气、电子系统所有导体部件(带电导体除外)与接地装置相互连接的网络。
2.1.16磁屏蔽Magneticshield
用于减少电气、电子系统的失效,包围受保护对象或其一部分的格栅或连续性的闭合金属屏蔽体。
2.1.17格栅形空间屏蔽Grid-likespatialshield
有开孔特征的磁屏蔽。
对建筑物或房间,适合用建筑物的自然金属构件相互连接来实现(例如混凝土中的钢筋、金属框架和金属支撑等)。
2.1.18浪涌Surge
LEMP引起的以过电压或过电流形式出现的瞬态波。
LEMP产生的浪涌可能是由(部分的)雷电流、设施环路的感应效应和SPD下游的残留威胁引起的。
2.1.19浪涌保护器SurgeprotectivedeviceSPD
用于限制瞬态过电压和对浪涌电流进行分流的器件。
它至少含有一个非线性元件。
2.1.20用Iimp测试的SPDSPDtestedwithIimp
耐受典型波形10/350μs的部分雷电流的SPD,要求一个相应的冲击试验电流Iimp。
对电力线路,合适的测试电流Iimp由GB18802.1的等级Ⅰ测试程序定义。
2.1.21用In测试的SPDSPDtestedwithIn
耐受典型波形8/20μs的感应浪涌电流的SPD,要求一个相应的冲击试验电流In。
对电力线路,合适的测试电流In由GB18802.1的等级Ⅱ测试程序定义。
2.1.22用组合波测试的SPDSPDtestedwithacombinationwave
耐受典型波形8/20μs的感应浪涌电流的SPD,要求一个相应的冲击试验电流Isc。
对电力线路,合适的组合波测试由GB18802.1的等级Ⅲ测试程序定义,规定一个内阻2Ω的组合波发生器的开路电压为Uoc、波形为1.2/50μs,短路电流为Isc、波形为8/20μs。
2.1.23电压开关型SPDSPD-voltageswitchingtype
无浪涌时呈高阻抗值,但一旦响应电压浪涌时,其阻抗立即变成低值的SPD。
注1:
用作电压开关性装置的常见器件有:
放电间隙、气体放电管(GDT)、晶闸管(可控硅整流器)和三端双向可控硅。
有时称这种SPD为“急剧短路型”SPD。
注2:
电压开关器件有不连续的电压/电流特性。
2.1.24限压型SPDSPD-voltagelimitingtype
无浪涌时呈高阻抗值,但随着浪涌电流和浪涌电压的增加,其阻抗会不断减小的SPD。
用作非线性装置的常见器件有:
压敏电阻和抑制二极管。
这些SPD有时称为“箝位型”SPD。
限压器件有连续的电压/电流特性。
(GB18802.1)
2.1.25组合型SPDSPD-combinationtype
将电压开关型组件和限压型组件组装在一起的SPD,根据外施电压的特性,SPD显示出电压开关特性、限压特性或者同时具有电压开关特性和限压特性。
2.1.26熔断组合型SPDSPD-fusecombinationtype
将熔断器和浪涌保护器组合在一起的SPD。
2.1.27两端口多级集成电源SPDTwoportintegratedMultiSPDIMP
多级集成SPD将级联的SPD与串联阻抗在内部配合,组成新的两端口浪涌保护器。
可以保证传输到设备的能量被减到最小。
2.1.28智能型SPDIntelligentSPD
具有自检功能的SPD,通常带有总线通信或网络通信功能。
2.1.29SPD监控系统SPDmonitorsystem
由智能型SPD、网络设备、监控软件等组成的系统。
2.1.30协调配合的SPD防护CoordinatedSPDprotection
一组经过适当选择、配合和安装,用于减少电气、电子系统失效的SPD。
2.1.31标称放电电流NominaldischargecurrentIn
流过SPD具有8/20μs波形的电流峰值,用于SPD的Ⅱ级试验以及Ⅰ级、Ⅱ级试验的SPD的预处理试验。
2.1.32冲击电流ImpulsecurrentIimp
由电流峰值Ipeak、电荷量Q和单位能量W/R三个参数定义的电流,用于SPD的Ⅰ级试验。
2.1.33最大放电电流MaximumdischargecurrentImax
流过SPD,具有8/20μs波形电流的峰值,其值按Ⅱ级动作负载试验的程序确定。
Imax大于In。
2.1.34最大持续工作电压MaximumcontinuousoperatingvoltageUc
可连续施加在SPD上的最大交流电压有效值或直流电压值。
2.1.35额定冲击耐受电压RatedimpulsewithstandvoltageUw
由厂家给设备或其部件指定的冲击耐受电压,用以表征其绝缘对过电压的规定耐受能力。
本标准只考虑带电导体和地之间的耐受电压(见IEC60664-1:
2002)。
2.1.36电压保护水平VoltageprotectionlevelUp
表征SPD限制接线端子间电压的性能参数,其值可从优选值的列表中选择。
该值应大于限制电压的最高值。
2.1.37残压ResidualvoltageUres
放电电流流过SPD时,在其端子间的电压峰值。
2.1.38插入损耗Insertionloss
由于在传输系统中插入了一个SPD所引起的损耗。
它是在SPD插入前传递到后面的系统部分的功率与SPD插入后传递到同一部分的功率之比。
插入损耗常用分贝(dB)来表示。
2.1.39劣化Degradation
由于浪涌、使用或不利环境的影响造成SPD原始性能参数变劣的现象。
2.1.40SPD的脱离器SPDdisconnector
把SPD从电源系统断开所需要的装置(内部和/或外部)。
2.1.41过电流保护Overcurrentprotection
安装于SPD回路,作为电器装置一部分的过电流保护装置(如:
断路器或熔断器)。
3雷电防护区(LPZ)
3.1.1根据雷电威胁程度和电磁场的分布把电气、电子系统所在建筑物或构筑物按需要保护的空间由外到内分为不同的雷电防护区,以确定各LPZ空间的电磁环境,采取相应的防护措施。
3.1.2雷电防护区(LPZ)可分为:
外部区域
LPZ0该区域中,威胁来自于直击雷和未衰减的雷电电磁场(主要为低频磁场)。
建筑物内的电气、电子系统可能遭遇全部或部分雷电浪涌电流。
LPZ0又分为:
LPZ0A该区域中,威胁来自直击雷和全部雷电电磁场。
建筑物内的电气、电子系统可能遭遇全部雷电浪涌电流。
LPZ0B该区域中,对直击雷进行了防护,但仍受到全部雷电电磁场威胁。
建筑物内的电气、电子系统可能遭遇部分雷电浪涌电流。
内部区域
LPZ1该区域浪涌电流通过边界上的分流和SPD的作用得到限制。
空间屏蔽能衰减雷电电磁场。
LPZ2…n该区域浪涌电流通过边界上的分流和附加SPD的作用得到进一步限制。
附加的空间屏蔽能用来进一步衰减雷电电磁场。
雷电电磁脉冲(LEMP)防护措施确定的雷电防护区(LPZ)示意图见图3.0.2。
①——建筑物(LPZ1的屏蔽体);
S1——雷击建筑物;
②——接闪器;
S2——雷击建筑物附近;
③——引下线;
S3——雷击连接到建筑物的服务设施;
④——接地体;
S4——雷击连接到建筑物的服务设施附近;
⑤——房间(LPZ2的屏蔽体);
r——滚球半径;
⑥——连接到建筑物的服务设施;
ds——防过高磁场的安全距离;
▽——地面;
○——用SPD进行的雷电等电位连接;
LPZ0A——直接雷击区,包含全部雷电流,全部磁场;
LPZ0B——非直接雷击区,包含部分雷电流或感应电流以及全部磁场;
LPZ1——非直接雷击区,包含已受限制的雷电流或感应电流以及衰减了的磁场;
LPZ2——非直接雷击区,包含感应电流和进一步衰减的磁场;
LPZ1、LPZ2内的保护空间须考虑安全距离ds。
图3.0.2LEMP防护措施确定的LPZ的示意图
3.1.3外部区域LPZ由LPS来实现。
外部LPS(接闪器、引下线、接地装置)将外部区域LPZ0划分为LPZ0A和LPZ0B。
内部区域LPZ由LPMS来实现。
由磁场屏蔽、布线、安装协调配合的SPD组以及等电位连接网络和接地等措施组成。
4雷电防护水平(LPL)
4.1.1本标准将雷电防护水平(LPL)分为四类(Ⅰ至Ⅳ)。
对每类LPL规定了一组雷电流参数的最大值和最小值。
超出LPLⅠ所规定雷电流参数最大值和最小值的雷电防护,本部分不予考虑。
4.1.2不超出LPLⅠ雷电流参数最大值的雷电发生概率为99%。
LPLⅡ最大雷电流参数为LPLⅠ的75%,而LPLⅢ和LPLⅣ为LPLⅠ的50%。
4.1.3不同雷电防护水平对应的雷电流参数最大值,见表4.0.3,这些最大值用来设计雷电防护部件(如导体截面积、金属板厚度、SPD的通流量、防止危险火花的最小分隔距离等)和确定模拟雷电流对这些部件影响的测试参数。
4.1.4不同雷电防护水平对应的雷电流最小幅值及其对应的滚球半径,见表4.0.4。
滚球半径用于接闪器的布置和确定雷电防护区LPZ0B。
表4.0.3各LPL对应的雷电流参数最大值
首次短时间雷击
LPL
电流参数
符号
单位
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
峰值电流
I
kA
200
150
100
短时间雷击电荷
Qshort
C
75
50
单位能量
W/R
MJ/Ω
10
5.6
2.5
时间参数
T1/T2
μs/μs
10/350
后续短时间雷击
37.5
25
平均陡度
di/dt
kA/μs
0.25/100
长时间雷击
长时间雷击电荷
Qlong
Tlong
s
0.5
雷闪
雷闪电荷
Qflash
300
225
Q、di/dt和I是线性的关系,W/R和I是平方的关系,时间参数不变。
表4.0.4各LPL雷电参数的最小值及其对应的滚球半径
参数
最小峰值电流
3
5
16
滚球半径
r
m
20
30
45
60
5雷电防护等级和风险评估
5.1雷电防护等级
5.1.1按电气、电子系统的重要性、使用性质和价值确定防护等级见表5.1.1。
表5.1.1电气、电子系统防护等级的选择
LEMP防护等级
电气、电子系统
A级
对LEMP敏感度高,反应速度快,耐瞬态过电压、过电流能力很低,设备昂贵。
发生事故后损失重大,或可能造成人身伤害。
对LEMP防护有极严格的要求。
例如:
大型计算中心、网络中心、大型通信枢纽、银行、大型机场、港口、火车枢纽站。
大型工业企业控制中心、重要控制指挥中心、重要科研场所、五星级宾馆等。
国家文物档案库、机要单
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- 天津市 工程 建设 标准 雷电 电磁 脉冲 建筑 防护