路径: 主页 > GB/T > 第294页 > GB/T 21714.4-2015 | 标准编号 | GB/T 21714.4-2015 (GB/T21714.4-2015) | | 中文名称 | 雷电防护 第4部分:建筑物内电气和电子系统 | | 英文名称 | Protection against lightning -- Part 4: Electrical and electronic systems within structures | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K09 | | 国际标准分类 | 13.260 | | 字数估计 | 71,766 | | 发布日期 | 2015-09-11 | | 实施日期 | 2016-04-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 21714.4-2008 | | 引用标准 | GB 16895.22-2004; GB/T 16935.1-2008; GB/T 17626.5-2008; GB/T 17626.9-2011; GB/T 17626.10-1998; GB/T 18802.12-2014; GB/T 21714.1-2015; GB/T 21714.2-2015; GB/T 21714.3-2015; GB 18802.1-2011; GB/T 18802.21-2004; GB/T 18802.22-2008 | | 采用标准 | IEC 62305-4-2010, IDT | | 标准依据 | 国家标准公告2015年第25号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 21714.4-2015
Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures
ICS 13.260
K09
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 21714.4-2008
雷电防护
第4部分:建筑物内电气和电子系统
(IEC 62305-4:2010,IDT)
2015-09-11发布
2016-04-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅴ
引言 Ⅵ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 SPM的设计和安装 4
4.1 一般要求 4
4.2 SPM的设计 8
4.3 雷电防护区(LPZ) 8
4.4 基本的SPM 11
5 接地和连接网络 12
5.1 一般要求 12
5.2 接地装置 12
5.3 连接网络 13
5.4 连接排 17
5.5 LPZ边界处的接地 17
5.6 连接部件的材料和尺寸 18
6 磁屏蔽和布线 18
6.1 一般要求 18
6.2 空间屏蔽 19
6.3 内部线路屏蔽 19
6.4 内部线路布线 19
6.5 外部线路屏蔽 19
6.6 磁屏蔽的材料和尺寸 19
7 SPD系统 19
8 隔离界面 20
9 SPM管理 20
9.1 一般要求 20
9.2 SPM管理计划 20
9.3 SPM的检查 21
9.4 维护 22
附录A(资料性附录) LPZ区内电磁环境评估基础 23
附录B(资料性附录) 既有建筑物内SPM的实施 42
附录C(资料性附录) SPD系统的选择和安装 55
附录D(资料性附录) SPD选择需要考虑的因素 60
参考文献 64
图1 划分不同LPZ的基本原则 5
图2 SPM(LEMP防护措施)示例 6
图3 雷电防护区互连示例 9
图4 扩展雷电防护区示例 10
图5 连接网络与接地装置的互连构成三维接地系统的示例 12
图6 工厂的网格形接地装置 13
图7 利用建筑物钢筋进行等电位连接 14
图8 钢筋结构建筑物内的等电位连接 15
图9 内部系统的导电部件接入连接网络 16
图10 内部系统导电部件接入连接网络的组合方式 17
图A.1 雷击产生的LEMP状况 24
图A.2 用阻尼振荡模拟磁场上升沿 26
图A.3 用钢筋和金属框架构成的大空间屏蔽 27
图A.4 LPZn内用于安装电气和电子系统的空间 28
图A.5 用线路布线和线路屏蔽措施减少感应效应 29
图A.6 办公楼SPM示例 30
图A.7 直接雷击时磁场值的估算 31
图A.8 附近雷击时磁场值的估算 33
图A.9 距离sa取决于滚球半径和建筑物尺寸 35
图A.10 格栅型大空间屏蔽的类型 36
图A.11 类型1格栅型屏蔽体内部的磁场强度H1/MAX 37
图A.12 类型1格栅型屏蔽体内的磁场强度H1/MAX 37
图A.13 用于屏蔽建筑物内部磁场估算的低电流水平试验 38
图A.14 线路回路中的感应电压和电流 39
图B.1 既有建筑物SPM设计步骤 44
图B.2 在既有建筑物内建立雷电防护区LPZ的可能性 45
图B.3 将屏蔽电缆靠近平板以减少回路面积 49
图B.4 用金属平板做附加屏蔽的例子 49
图B.5 天线和其他外部设备的防护 50
图B.6 由工作扶梯和管路提供的固有屏蔽 51
图B.7 天线塔电缆的理想敷设位置(钢格结构天线塔横截面) 51
图B.8 既有建筑的SPM的升级 53
图C.1 带电导体和连接排之间的浪涌电压 57
图D.1 Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类测试的SPD设置示例 61
图D.2 建筑物不同损害源和系统内雷电流分配的基本示例 61
图D.3 电流平均分配的基本示例 62
表1 连接部件的最小截面积 18
表2 新建建筑物和既有建筑物变更结构和用途时的SPM管理计划 21
表A.1 损害源和设备相关参数 24
表A.2 I0/MAX=100kA和wm=2m的示例 32
表A.3 格栅型空间屏蔽对平面波磁场的衰减 33
表A.4 雷电流最大时的滚球半径 35
表A.5 I0/MAX=100kA和wm=2m及相应的SF=12.6dB的示例 35
表B.1 建筑物的特征与周围环境 42
表B.2 安装特性 43
表B.3 设备特性 43
表B.4 防护概念应考虑的其他问题 43
表D.1 Iimp的优选值 60
前言
GB/T 21714《雷电防护》由以下4部分组成:
---第1部分:总则;
---第2部分:风险管理;
---第3部分:建筑物的物理损坏和生命危险;
---第4部分:建筑物内电气和电子系统。
本部分为GB/T 21714的第4部分。
本部分代替GB/T 21714.4-2008《雷电防护 第4部分:建筑物内电气和电子系统》,与GB/T 21714-
2008相比,主要技术变化如下:
---增加了可以降低进入建筑物线路上的传导浪涌的隔离界面(见3.24、4.4、第8章、B.10、B.15.3);
---修改了连接部件的最小截面积(见表1);
---对内部系统电磁损害源的计算增加了首次负极性脉冲电流的情况(见A.4);
---考虑到SPD下游线路上的振荡和感应现象,在SPD电压保护水平的选择上做了改善(见C.2.1);
---附录C删除了协调配合SPD的内容;
---附录D给出了SPD选择需要考虑的新因素。
本部分使用翻译法等同采用IEC 62305-4:2010《雷电防护 第4部分:建筑物内电气和电子系统》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB 18802.1-2011 低压电涌保护器(SPD) 第1部分:低压配电系统的电涌保护器 性能
要求和试验方法(IEC 61643-1:2005,MOD)
---GB/T 18802.21-2004 低压电涌保护器 第21部分:电信和信号网络的电涌保护器
(SPD)---性能要求和试验方法(IEC 61643-21:2000,IDT)
---GB/T 18802.22-2008 低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第22部分:电信和信号网络的
电涌保护器(SPD) 选择和使用导则(IEC 61643-22:2004,IDT)
请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本部分由全国雷电防护标准化技术委员会(SAC/TC258)提出并归口。
本部分负责起草单位:天津市中力防雷技术有限公司。
本部分参加起草单位:四川中光防雷科技股份有限公司、北京市避雷装置安全检测中心、工业和信
息化部通信计量中心、上海电科电器科技有限公司、深圳市防雷中心、浙江雷泰电气有限公司、湖南省防
雷中心、施耐德电气(中国)有限公司、厦门大恒科技有限公司、安徽金力电气技术有限公司。
本部分主要起草人:孙巍巍、薛文安、王德言、杨国华、关象石、宋平健、李如箭、周璟、高波、唐晓峰、
余立平、孙丹波、李红斌、蔡振新、王智刚、王道平、侯正、李欣、曾瑞、王飞。
本部分的历次版本发布情况为:
---GB/T 21714.4-2008。
引 言
雷电作为损害源,是一种高能现象。闪电释放数百兆焦耳的能量,与建筑物内电气和电子系统中的
敏感电子设备所能耐受的毫焦耳数量级的能量相比,无疑很有必要另加防护措施去保护这些设备。
由于雷电电磁效应导致电气和电子系统失效带来的经济损失日渐增加,需要制定本标准。其中最
重要的那些用于数据处理和存储的电子系统,以及用于高投资、大规模、复杂程度高的工厂(出于成本和
安全因素,这些工厂不允许生产中断)的流程控制和安全保障的电子系统。
如GB/T 21714.1所规定,雷电可能在建筑物内产生不同类型的危害:
D1由于电击引起的对生命的伤害;
D2由于雷电流影响引起的火灾、爆炸、机械破坏和化学泄漏等物理损害,包括火花;
D3由于雷电电磁脉冲引起的内部系统失效。
GB/T 21714.3描述了减少物理损害和生命伤害风险的防护措施,但没有包含对电气和电子系统的
防护。
因此GB/T 21714的本部分提供了关于减少建筑物内电气和电子系统永久失效风险的防护措施的
资料。
雷电电磁脉冲(LEMP)可以通过以下途径引起电气和电子系统的永久性失效:
a) 通过连接导线传输给设备的传导浪涌和感应浪涌;
b) 辐射电磁场直接作用于设备上的效应。
建筑物外部或内部都可以产生浪涌:
---建筑物外部浪涌是由雷击入户线路或其附近地面产生,并经线路传输到电气和电子系统;
---建筑物内部浪涌由雷击建筑物或其附近地面产生。
注1:浪涌也可以由建筑物内部的开关切换产生,如感性负载的断开。
雷电电磁耦合的产生可以基于不同的机理:
---电阻性耦合(例如建筑物接地装置的接地阻抗或电缆屏蔽层电阻);
---磁场耦合(例如由于电气和电子系统中线路构成的回路或连接导体的电感所引起);
---电场耦合(例如由于鞭状天线接收所引起)。
注2:电场耦合作用比磁场耦合作用小很多,可不予考虑。
辐射电磁场可以由以下方式产生:
---雷电通道内流过雷电流;
---在导体中流过的部分雷电流(例如GB/T 21714.3描述的外部LPS引下线中,或本部分描述的
外部空间屏蔽体中的雷电流)。
雷电防护
第4部分:建筑物内电气和电子系统
1 范围
GB/T 21714的本部分提供了在建筑物内对电气和电子系统的雷电电磁脉冲防护措施(SPM)的设
计、安装、检验、维护和测试的资料,以减少雷电电磁脉冲(LEMP)使其永久性失效的风险。
本部分不包含对可能导致内部系统故障的雷电电磁干扰的防护。但附录A的资料也能用于评估
这种骚扰。对电磁干扰的防护措施参见IEC 60364-4-44[1]和IEC 61000[2]。
本部分可以指导电气和电子系统设计者与防护措施设计者之间进行的合作,以达到最佳防护效果。
本部分不涉及电气和电子系统本身的详细的设计。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 16895.22-2004 建筑物电气装置 第5-53部分:电气设备的选择和安装 隔离、开关和控制
设备 第534节:过电压保护电器(IEC 60364-5-53:2001,IDT)
GB/T 16935.1-2008 低压系统内设备的绝缘配合 第1部分:原理、要求和试验(IEC 60664-1:
2007,IDT)
GB/T 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验(IEC 61000-4-5:
2005,IDT)
GB/T 17626.9-2011 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验(IEC 61000-4-9:2001,
IDT)
GB/T 17626.10-1998 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验(IEC 61000-4-
10:1993,IDT)
GB/T 18802.12-2014 低压电涌保护器(SPD) 第12部分:低压配电系统的电涌保护器 选择
和使用导则(IEC 61643-12:2008,IDT)
GB/T 21714.1-2015 雷电防护 第1部分:总则(IEC 62305-1:2010,IDT)
GB/T 21714.2-2015 雷电防护 第2部分:风险管理(IEC 62305-2:2010,IDT)
GB/T 21714.3-2015 雷电防护 第3部分:建筑物的物理损坏和生命危险(IEC 62305-3:2010,
IDT)
IEC 61643-1:2005 低压电涌保护器(SPD) 第1部分:低压配电系统用电涌保护器 性能要求
IEC 61643-21 低压电涌保护器(SPD) 第21部分:电信和信号网络的电涌保护器(SPD) 性能
IEC 61643-22 低压配电系统的电涌保护器(SPD) 第22部分:电信和信号网络的电涌保护器
3 术语和定义
GB/T 21714其他部分界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电气系统 electricalsystem
由低压供电各部件构成的系统。
3.2
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、电力电子装置的系统。
3.3
内部系统 internalsystem
建筑物内的电气和电子系统。
3.4
雷电防护 lightningprotection;LP
用于建筑物(包括其内部系统、物体以及人员)防雷的整个系统,通常包括LPS和SPM。
3.5
用来减小雷击建筑物造成物理损害的整个系统。
注:LPS由外部和内部防雷系统两部分组成。
3.6
雷电流经电阻、电感和电容耦合产生的所有电磁效应,包括浪涌和辐射电磁场。
3.7
浪涌 surge
LEMP引起的以过电压和/或过电流形式出现的瞬变现象。
注:浪涌也称电涌。1)
1) 编者注。
3.8
Uw
由厂家给设备或其部件规定的冲击耐受电压,用以表征其耐受过电压的绝缘能力。
注:本部分只考虑带电导体和地之间的耐受电压(见GB/T 16935.1-2007,定义3.9.2)。
3.9
与一组雷电流参数值有关的序数,该组参数与自然界发生雷电时不超出最大与最小设计值的概率
有关。
注:雷电防护等级用于根据雷电流的一组相关参数值设计防雷措施。
3.10
规定了雷电电磁环境的区域。
注:雷电防护区的区域边界并不一定是物理边界(例如墙、地板和天花板等)。
3.11
SPM
内部系统防御LEMP效应的措施。
注1:SPM是综合防雷的一部分。
3.12
格栅型空间屏蔽 grid-likespatialshield
有开孔特征的磁屏蔽。
注: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)。
3.13
外部LPS的组成部分,用于把雷电流传导并散入大地。
3.14
连接网络 bondingnetwork
建筑物金属部件和内部系统所有导体部件(带电导体除外)相互连接的网络。
注:“连接网络”又称“搭接网络”,是低阻抗的电气连接形成的网络,目的是为了避免出现危险电位差。3)
3.15
接地系统 earthingsystem
由接地装置和连接网络组成的完整系统。
3.16
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。
注:浪涌保护器又称电涌保护器、防雷器、防雷保安器、避雷器等。4)
2) 编者注。
3) 编者注。
4) 编者注。
3.17
用Iimp测试的SPD SPDtestedwithIimp
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。
注:对供电线路,合适的测试电流Iimp由IEC 61643-1:2005的Ⅰ类测试程序定义。
3.18
用In测试的SPD SPDtestedwithIn
耐受典型波形8/20μs的感应浪涌电流的SPD,要求一个相应冲击试验电流In。
注:对供电线路,合适的测试电流In 由IEC 61643-1:2005的Ⅱ类测试程序定义。
3.19
耐受典型波形8/20μs的感应浪涌电流的SPD,要求一个相应冲击试验电流ISC。
注:对供电线路,合适的组合波测试由IEC 61643-1:2005的Ⅲ类测试程序定义,规定一个内阻2Ω的组合波发生器
的开路电压Uoc、波形为1.2/50μs,短路电流为Isc、波形为8/20μs。
3.20
电压开关型SPD voltage-switchingtypeSPD
无浪涌时呈高阻抗,但一旦响应电压浪涌时,其阻抗突然变为低值的SPD。
注1:用作电压开关型装置的常见器件有:放电间隙、气体放电管(GDT)、晶闸管(硅可控整流器)、双向三端晶闸管。
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/电流的特征。
3.21
限压型SPD voltage-limitingtypeSPD
无浪涌时呈高阻抗,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。
注1:用作非线性器件的一些常见组件有:压敏电阻和抑制二极管。这些SPD有时称为“箝位型SPD”。
注2:限压器件有连续的电压/电流特征。
3.22
组合型SPD combinationSPDtype
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
特性或限压特性,或者既有电压开关特性又有限压特性。
3.23
协调配合的SPD系统 coordinatedSPDsystem
为了减少电气和电子系统的失效而适当选择、配合并安装组成系统的一组SPD。
3.24
隔离界面 isolatinginterfaces
能够减少或隔离进入LPZ的线路上的传导浪涌的装置。
注1:包括绕组间屏蔽层接地的隔离变压器、无金属光缆和光隔离器。
注2:这些设备本身的绝缘耐受特性或通过加装SPD适合于此类应用。
4 SPM的设计和安装
4.1 一般要求
雷电电磁脉冲(LEMP)会危及电气和电子系统,因此应采取SPM以避免建筑物内部系统失效。
SPM的设计应由雷电和浪涌保护的专业人员完成,这些专业人员拥有广泛的电磁兼容(EMC)知
识和安装实践经验。
对LEMP的防护基于雷电防护区(LPZ)的概念:包含被保护系统的空间可划分成若干个L......
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