电梯机房设备防雷设计

入门者

   雷电防护设计，存在问题多多。其中最严重的思维僵化，只会死搬硬套IEC公式

   就以IEC的独立外部LPS来说，即建筑物雷电外部防护装置在“建筑物底部”与内部防雷装置作等电位联接。

   一栋单体综合建筑物，底层总进线箱多达：一般电源总箱、二级负荷的互为备用总柜2台、消防负荷互为备用总柜2台，总计≥ 5台，若加上低层消控室接公共地、电信交接间接公共地、安防配电接公共地等等，与总进线箱一样都存在反击，都有反击雷电流流入。每台总柜和直接接公共接地体的分箱的SPD流过的电流若仍按12.5kA考虑，即使不考虑其它入地、管线都没有雷电流分流，其在SPD中流过的雷电流总和，按每台箱柜5支SPD计算，总电流超过250kA以上，远远超过二类建筑物雷电流150kA，这怎么可能，这完全违反了客观实际。

   所以《雷规》（4.2.4-6）和（4.2.4-7）只是特殊条件下才能采用的公式，没有通用性。

入门者

   规范、标准，按常说的有“母规”“子规”之区别，即有“主”“次”之分。
   对待IEC标准，上述的这种“思维脉络”不能“乱”。分不清主次，尤其是颠倒了主次，就会得出错误的结果。

   《雷规》第4.2.4第8款的条文说明，“......是根据《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5-534节：过电压保护电器》GB 16895.22-2004/IEC 60364-5-53:2001A1：2002的规定制定的。”

   查IEC 60364-5-534，第534.2.1 电涌保护器（SPD）的应用，其依据来自IEC 60364-4-44的第443节和
   IEC 61312-1《雷电电磁冲击防护  第1部分：一般原则》，包含了防止直接雷击或靠近供电系统处雷击效应的保护。IEC 61312-3《雷电电磁冲击防护  第3部分：浪涌保护装置（SPD）的要求》按防雷区（LPZ）的分区概念，规定了电涌保护器（SPD）的正确选择和应用。根据防雷区（LPZ）的分区原则说明对通过Ⅰ级试验、Ⅱ级试验和Ⅲ级试验的电涌保护器（SPD）的装设要求。

   IEC 61312已被IEC 62305代替。

入门者

   先论IEC 60364-4-44的第443节---大气过电压和操作过电压保护

   443.1 一般规则中的应考虑以下几点等条文都应该必须理解，特别注2提及的接地和不接地系统之间的区别，要引起重视。
   443.3.1 固有过电压抑制，其提到的“不需要大气过电压保护。”必须要关注的。

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   再论IEC 62305系列标准
   
   为什么IEC 62305-3 雷电防护 第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险 列在IEC 62305-3 雷电防护 第4部分：建筑物内电气和电子系统 前面，单独成标准?
   为什么IEC 62305-3 雷电防护 第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险 没有成为IEC 62305-3 雷电防护 第4部分：建筑物内电气和电子系统 标准中的分章节？

   其上上问题答案很简单，IEC 62305-3是有关 “直接雷击”防护标准，是对雷电能量的大部分能量危害的防护，而IEC 62305-4，是有关 “雷电电磁脉冲”防护措施（SPM）标准对雷电能量中少部分能量（LEMP）危害的防护。

   “雷电电磁脉冲”的能量，一般无法造成建筑物物理损坏和直接致人死亡的。除非，金属感应环足够大，而且必须是开环的，开环处才会出现高电压。

入门者

   查过《雷规》条文说明，提到采用IEC 62305条文的有 40 处之多，可以说《雷规》的主要“母规”是IEC 62305：2010

   IEC 62305-1～4：2010，详实论述了雷电防护的防护原理、各种参数、图表和计算公式。

   《雷规》第4.2.4条第8款（强条）和第4.3.8条第4款（强条），其依据在条文说明中，指的是“根据现行国家标准《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》GB 16895.22-2004/IEC 60364-5-53:2001:A1:2002的规定制定的。

    查阅 16895.22-2004-5-53，第534节：过电压保护电器。
   534.2.3.1款 电压保护水平选择 “例如230/400V电气装置内的电涌保护器（SPD）电压保护水平UP不应超过2.5kV。”
   534.2.3.4款 放电电流（In）和冲击电流（Iimp）的选择 “如果电流值无法确定，则每一保护模式的Iimp值不应小于12.5kA。”

   没有“硬性”规定必须设I级试验的SPD的条文。事实上，雷电流是可以计算得出的，“如果电流值无法确定，”是不存在的，12.5kA和设I级试验的SPD，是打着IEC的旗号，硬塞进的“私货”。

入门者

   而IEC 60643-11，条文正对SPD制造标准的性能要求和试验方法的
   而IEC 60643-12，条文只对无法确定雷击电压和雷电流情况下，对SPD的保护电压水平和Iimp作出无可奈何的规定，这不能成为科学技术发展的死角---存在不可知论。

   这条文，与IEC 60364-5-53:2001:A1:2002同样的，不知谁抄谁的？还是共同抄更高的IEC的？

入门者

   IEC 62305-1～4：2010应全面理解，并要有一定的广度和深度。

   如：GB/T 21714.3-2015/IEC 62305-3:2010  5 外部雷电防护装置  5.1 一般要求
   5.1.1 外部 LPS 的应用
   外部 LPS 用于截取建筑物的直接雷击也包刮建筑物侧面的击闪，将雷电流从雷击点引导入地。同时将雷电流分散入地，避免产生热效应或机械损坏，以及在容易引发爆炸和火灾危险环境产生危险火花。

   这里“分散入地”比IEC 62305-1：2010的有关表述，更有深度。这对国内多数采用利用建筑物的钢筋作为防雷装置来说，雷电流计算应抛弃“集中接地”观念，探求适合国情的新公式指出了电气原理的方向。

入门者

   《雷规》4.3.8条第4款（强条）：“在电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，”这是设置SPD的必要条件，也是应用IEC 61643-11～12采用的必要条件。

   接地装置不共用、不连接，按正常思维，IEC61643-11～12应该靠边站了，在所有雷电IEC中，IEC61643-11～12应用有局限性，所以属“子标准”范畴。

   如果按某些人的错误的理念，不管接地装置不共用、不连接，仍按IEC61643-11～12是“放之四海都必须用”的标准，都必须装设I级试验的SPD。

入门者

  IEC 62305-4 雷电防护 第4部分，第4.3 雷电防护区 图3 雷电防护区互连示例（b）图。IEC61643-11～12应该靠边站了没有用了。

   如果按某些人的错误的理念，仅管不需要设SPD，仍按IEC61643-11～12是“放之四海都必须用”的标准，在进线处都必须装设I级试验的SPD。

入门者

   按《建筑电气》2016年第1期，“对建筑电气工程设计中一些问题的思考”一文，观点：“在主电源进线处及装备在屋顶上的电气设备装设相应的SPD防护，那是防雷电流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气、电子系统线路的反击效应或放闪电电涌的侵入。不是防LEMP电磁脉冲产生的电磁感应所产生的破坏效应。”

   《雷规》装设SPD的条文，二、三类的4.3.8条、4.4.7条，明确是为了防“反击”的条款。
   有人所谓装设I级试验SPD的依据，按《雷规》条文说明是GB 16895.22-2004-5-53，第534节：过电压保护电器。

   而GB 16895.22-5-53的依据之一，是来自IEC 60364-4-44的第443节 大气过电压或操作过电压保护。该IEC标准也有多处如下条文，“不需要大气过电压保护”的条款。

入门者

   根据 IEC 62305.1 ～4-2010 选择SPD
   仅有GB/T 21714.4-2015/IEC 62305-4:2010 具体提到I级、II级试验的SPD的选择。
   
   C.2.2  安装位置和放电电流的选择
   a）在建筑物的进线入口（在LPZ1边界，即在电力线主配电盘 MB 上）
   ·用 Iimp测试的SPD
   要求 SPD的冲击电流 Iimp应当包含安装点根据GB/T 21714.1-2015的 E2（损害源 S1）和/或E.3.1（损害源 S3）选择LPL后预见的（局部）雷电流。
   ·用Im测试的SPD（II类测试的SPD）  
   进线完全在LPZOB内或损害源S1和S3产生的失效的概率可以忽略的情况下，......。

   可见，建筑物进线入口处，SPD有2种选择：I级试验和II级试验。特别在LPZOB与LPZ1界面完全可用II级试验的SPD.
   就此一点，可看出《建筑物电子信息系统防雷技术规范》比《雷规》对IEC的理解要正确、要全面、要透彻。

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   “如果电流值无法确定”，当作普遍现象，是错的，绝大多数是可通过计算可确定的。

   仅考虑分流系数 ke 时，在16楼提到的，有5条穿钢管埋地电缆进入建筑物5台总配电箱的雷电流计算。
   
   到同一建筑物同一地点必须采用TN-S系统，每条进线设5支SPD，共25支SPD；5根钢管按有效2根计算；水管1根；第二类防雷建筑，雷电流取150kA。代入公式 Iimp=0.5I/nm=0.5x150/（3x25）=1.0kA

   再根据GB/T 21714.3-2015/IEC 62305-3:2010  5 外部雷电防护装置 5.1.1 外部 LPS 的应用 “雷电流分散入地”的条文，考虑分流系数 kc ，若建筑物层数≥5，引下线为20根，则kc=1/20，得Iimp=1.0/20=0.05kA。

   按强条，必须设I级试验SPD。而I级试验SPD电流规格 Iimp为 25/30/100kA（ABB）、12.5/50kA（施耐德）。
   “杀鸡用牛刀”，最小倍数 12.5/0.05=250倍。

   如果同样的理念用于配电设计，2.5mm2线用50mm2线代替（20倍）。如果如此设计，肯定会被说：“疯了”。

   可悲的是，“疯了”现象，在防雷设计的过去、现在、今后还大行其道发生着。其原因：盲从、无奈、被逼，当然也有狂热追随者，还在推波助澜、鼓吹必须设I级试验的SPD。人生百态啊！

入门者

   “如果电流值无法确定”，当作普遍现象，是错的，绝大多数是可通过计算可确定的。

   仅考虑分流系数 ke 时，在16楼提到的，有5条穿钢管埋地电缆进入建筑物5台总配电箱的雷电流计算。
   到同一建筑物同一地点必须采用TN-S系统，每条进线设5支SPD，共25支SPD；5根钢管按有效2根计算；水管1根；第二类防雷建筑，雷电流取150kA。代入公式 Iimp=0.5I/nm=0.5x150/（3x25）=1.0kA
   再根据GB/T 21714.3-2015/IEC 62305-3:2010  5 外部雷电防护装置 5.1.1 外部 LPS 的应用 “雷电流分散入地”的条文，考虑分流系数 kc ，若建筑物层数≥5，引下线为20根，则kc=1/20，得Iimp=1.0/20=0.05kA。

   按强条，都必须设I级试验SPD。而I级试验SPD电流规格 Iimp为 25/30/100kA（ABB）、12.5/50kA（施耐德）。
  “杀鸡用牛刀”，最小倍数 12.5/0.05=250倍。

  如果同样的理念用于配电设计，2.5mm2线用50mm2线代替（20倍）。如果如此设计，肯定会被说：“疯了”。

  可悲的是，“疯了”现象，在防雷设计的过去、现在、今后还大行其道发生着。其原因：盲从、无奈、被逼，当然也有狂热追随者，还在推波助澜、鼓吹必须设I级试验的SPD。人生百态啊！

入门者

   将SPD的投资用于改善防雷接地电阻，使进线总配电箱处的冲击接地电阻小于要求值，可达到不设SPD、一劳永逸的效果。

   本人设计过一工程：3层工业厂房 192mx131m 沉降缝分6大块 最大块 60mx70m  74根立柱，土质为附近曾是盐场的盐碱地，土壤电阻率ρ=10～30Ω·m，取ρ=25Ω·m。

   计算分流系数kc3=1/n+0.01=1/74+0.01=0.0235，每根引下线电流 In=0.0235x150=3.525kA
   进线总配电箱耐冲击电压额定值为6kV，算得冲击电阻值小于 6/3.525=1.7Ω，再留冗余量就可以了。

   按初估地网的接地电阻R0公式 R0=0.5ρ/√A，反求A=（0.5ρ/R0）·（0.5ρ/R0）=0.5x0.5x25x25/（1.7x1.7）=54m2

   这只要在进线的室外，以进线电缆钢管为对称，做边长15m，顶点在钢管与建筑物相交的等腰三角形接地地网，地网面积A=110m2，得冲击电阻=1.7Ω/1.4，引下线电流在冲击电阻上的雷电反击电压约为于4.3kV，也不需要设SPD了。（这忽略地基接地电阻时的结果）