2016年6期“雷电电磁脉冲防护及SPD选择”的问题

入门者

   雷电波波型转换问题，10/350μs波，什么条件下变成了8/20μs波
   网上查得，一是雷电波能量变化。二是波形变化。

   根据《雷规》条文说明，4.5.4条第3款，P152页。（屋面）“由于雷电流已与防雷装置分流，流经SPD的雷电流所产生能量不会很大，......，故选用II级试验的SPD。”
   上述的分流多大呢，当雷在钢管上端，流经钢管的雷电流第一次分流，系数kc1=0.44，再经配电箱与地面钢筋和其它管线又再分流，kc2=（1/n）+0.1。当n=20时，kc2=（1/20）+0.1=0.15。总分流kc1xkc2=0.44x0.15=0.066。
   上述的分析，可知10/350μs波经0.066分流后变为8/20μs波，可用II级试验的SPD了，这是《雷规》的波型转换条件，属能量变化后引起波形变化。

   “雷电电磁脉冲防护及SPD选择”作者的意图：不管多大分流，10/350μs波永远是10/350μs波，不变的。即使上述当楼层低于屋顶4层时的地面层上各种（配电总箱、消控、动力总箱、安防、弱电等）配电设备，PE线又重复接地，都与地面层反击电位相关。即使引下线n=20(（一般是很小的建筑物），其分流系数kc4=1/20=0.05，虽已小于0.066，仍必须装I级试验的SPD。

   所以“损害源S1，对于设置了LPD的防雷建筑物，低压进线即使采用埋地电缆引入，其电源引入处也应选用I级试验的10/350μsSPD。”奇怪论点，也与《雷规》的论述格格不入。

入门者

   损害源S1时，天面层的反击问题还需进一步论述。这里对互感 M ，要特别分析一下。

   首先必须明确，M≈L是有条件的，金属机壳对壳内接线柱、接线排等带电元件的 M 不会近似等于接地线流动的雷电流自感 L。

   天面层的设备供电线多于5条，消防电体、普通客梯、屋顶消防排烟等、照明等内的PE线，再加电缆井上引的等电位线，即有5条接地参与雷电流分流，每条PE线按平均分流，得1/5进入天面层机房的接地总雷电流。该分流后的自感电动势（电位）只有总电位的1/5，互感电动势（电位）也降到1/5，与壳体电位差了4/5。这电位差达几百kV，在天面层和配设备的金属壳体存在，对带电体产生闪络。

   同理，处在地面层以上的电子机房，雷电位从时间上首先进入 M型或S型 接电网，由于互感作用不明显，必将出现雷电反击电压，随着楼层升高越危险。

   从上可知，互感作用有限。

入门者

   回7#楼云溪2：  这个一级试验的SPD基本多余，即使是架空进线，埋地15m，铁横担接地，也分流的差不多了

   说的太对了，也有同感。这里互感 M 大有用武之地了。

   从架空线引入的雷电波，规范要求埋地15m，一般穿钢管保护。在埋地前有阀式避雷器释放雷电流，避雷器接地横担，离地面较远，引线较长。雷电流残流和残压还很大，这是事实。

   横担上的残流通过埋地钢管直接流散入大地中心。电源芯芯线上残流，在埋地钢管段流动时，因为互感 M 存在，如变压器原边和付边关系一样，钢管上有感应电压出现。钢管点点接大地，任意二点之间就是一个付边，该付边接有冲击接地电阻，必将消耗能量。这种雷电流传输特性，如接地专家解广润说的“有损长线”特性了。其具体特点，雷电流在入口首端衰减最大最快，末端很小，衰减规律与土壤电阻率ρ有很大关系，ρ越小衰减越快。所以在低ρ地区，经15m钢管流散电阻对雷电流吸收，末端已所剩无几，完全没有必要装设I级试验的SPD。

   上述理念，同理可用于二建筑物之间用埋地钢管保护的电源线的雷电流衰减现象。GB/T 16895.10-2010/IEC 60364-4-44:2007的可不设SPD条款；《建筑物电子信息系统防雷技术规范》P123页图10（b）可不装SPD。而作者即非要装I级试验的SPD，差距太大了，是作者错了，还是上述的国标、IEC错了？值得深思。

入门者

   回52#楼诚版：  雷电不是正弦变化的量。互感结果不是交变的。

   我的看法与你不一样

   有文献称，电阻、电容、电感是3种线性无源元件，客观地存在所有电路中。其伏安关系为：u=Ri、i=Cdu/dt、u=Ldi/dt。这些关系适用于：线性和非线性电路、电阻电路和动态电路、时变电路和非时变电路、集总参数电路和分布参数电路、模拟电路和数子电路。

   电感 L 伏安关系为：u=Ldi/dt。电流流过 L 时，必有自感电势产生，有自感磁力线产生，在其相近的导体上有相反的磁力线的互感电势 Mdi/dt 产生，其大小与互感 M 大小有关，这是必有的自然现象。

入门者

请看：就凭GB/T 18802.12/IEC 61643.12:2008一句话，“每种所需的保护模式的Iimp值不得小于12.5kA”，就必须要装I级试验的SPD，太不可思议了。

   1. 所需保护模式地方太多了，总配电箱、分配电箱、设备机房配电箱、特殊重要电子设备（见《建筑物电子系统防雷技术规范》图5.4.3-1），都必须装通流容量为Iimp值不得小于12.5kA了，那II级试验的SPD、III级试验的SPD要淘汰了，GB/T 18802.12/IEC 61643.12:2008，有关II级、III级试验的内容是多余了，是吃饱了没事干了。

   2. GB/T 18802.12/IEC 61643.12:2008标准是产品标准，为IEC 62305--1：2010等配套的标准，不能超越的，没有定义10/350μs波形、8/20μs波形的权限。

入门者

   网上下载的论述：
   
   对建筑物总配电箱设置SPD的一点想法，对否?请指正。 对雷电流通过外电源进线引入时，为了泄放雷电流，此时SPD是正向泄漏，用开关型是合理的，将雷电波全波泄漏。 对雷电流通过直接雷击或通过水管和电缆保护金属管引到公共接地网时，所产生的接地网高电位，为了防反击，用SPD进行暂态等电位联接，这时雷电流是反向倒灌进入电网的，应该用限压型SPD合理。其原因是，限压型通过有箝位削波作用，像整流电路中的稳压管一样只滤掉波峰，即只让波峰通过。又根据雷电波的波形，半值以上的能量大大小于半值以下的能量，也即波形底部能量大。如果使底部的雷电流（以反击电压形式反映）不反向倒灌进入低压电源系统，要达到这个目的，限压型的SPD比开关型的SPD更好。因此,当设置总配电箱处雷电流数值不是很大时,设置Ⅱ级试验的SPD更为合理。

   从能量角度，用限压型SPD，能减小雷电反击电位对电网系统的扰乱，减轻了后面几级配电设备、电子设备对雷电承受力，是个好举措。

云溪2

入门者 发表于 2016-7-21 09:09
回7#楼云溪2：  这个一级试验的SPD基本多余，即使是架空进线，埋地15m，铁横担接地，也分流的差不多 ...

我现在就是不知道雷电流沿埋地电缆的衰减怎么计算，如果能算出15m后的雷电流值，就知道具体通过总进线处SPD的电流了

云溪2

这个数据是可以通过实测得到的，我查了一些文献，国内还没有找到相关的数据

云溪2

雷规关于屋顶装置采用二级实验spd的条文解释计算其实也不严谨

han2003

有外部防雷装置的建筑物如何选择电涌保护器（第二稿）.pdf (46.1 KB, 下载次数: 17)

2016-7-24 21:41 上传

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偶得林老的一篇文章，内容说到了楼上这些问题，不知道有没有参考意义，发上来大家看看吧。。。。。

入门者

   回59#楼han2003：
   欢迎顶贴。  

   可惜林老不上论坛。若能上论坛的话，真想讨教一些问题。

   例如，林老在《建筑电气》2012年1期“请教《雷规》”中“10根柱子”，其电气原理说的不透。只提了“......每根柱子分流较少，较安全。”一句。
   我想问的是：每根柱子分流的雷电流，是不是“就地”入地向大地中心了？还是向SPD设置地集中了？