雷电防护标准探讨

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1、雷电防护标准的探讨张春燕，杨彦，徐启腾（广州市气象局，广州，510370）摘要IECTC81委员会把雷电防护标准分为四部分，即总则、风险管理、建筑物物理损坏和生命危险、建筑物内电气和电子系统。该标准制定了包括建筑物雷电防护系统的设计和安装、对雷电通过入户线路进入建筑物进行防护及对电气和电子系统进行防护等。我国的GB/T21713系列标准是以IEC62305系列标准为基准制定的，并于去年11月正式在我国实施。本文对该系列标准的内容进行分析、总结，并对国内外研究现状进行了探究。指出制定出符合我国国情

2、的雷电防护参数标准仍需要做许多基础性研究及大量的实验，加深对雷电发生发展特征的认识和理解，通过开展雷电成灾机理研究，将为雷电防护技术提供技术支持。关键词：雷电防护标准，拦截模式，雷电流参数，雷电防护水平，风险管理1简介国际电工委员会（IEC）标准是建立在科学理论和实践经验基础上，经由众多专家质疑后提出的。该标准制定了包括建筑物雷电防护系统的设计和安装、对雷电通过入户线路进入建筑物进行防护及对电气和电子系统进行防护。至今尚无设备或方法能够阻止雷电的发生，雷电击中建筑物或建筑物附近（或几种连接至建筑

3、物的服务设施）对人、建筑物本身、其内部物体、设备以及服务设施都是危险的，因此必须考虑采取防雷措施。至于是否需要采取防雷措施、安装防雷措施的经济效益和适当防雷措施的选择，则是通过风险管理来确定的，这部分在[1]中有详细介绍。该部分介绍的风险评估方法较之前的方法更为复杂的多，IEC委员们相应地简化了方法，但仍然存在着些许[2][3][4]的争议。比较庆幸的是，国内外也相应地开发了便捷的软件，很大程度上简化了评估工作。我国的GB/T21713系列标准是以IEC62305系列标准为基准制定的，并于去年1

4、1月正式在我国实施。雷电防护措施的设计、安装和维护通过以下三个部分来实现：[5]①GB/T21714.3—2008/IEC62305—3:2006介绍了如何减少物理损坏和人员生命危险的防护措施。[6]②GB/T21714.4—2008/IEC62305—4:2006介绍了如何减少建筑物内部电气和电子系统失效的防护措施。该标准不包含对可能导致电气系统故障的雷电电磁干扰的防护。141[7]③IEC62305—5：2006介绍了如何减少入户线路的物理损坏和失效的防护措施（目前仍处于试用阶段，在本文中不

5、多加以介绍）。在新标准中，并没有对建筑物楼层的高度加以限制，但是铁路系统、车辆、船舶、飞行器、离岸设施、地下高压管道等仍不在考虑范围内。2GB/T21714系列标准GB/T21714系列标准主要由以下几个部分组成。2.1GB/T21714.1—2008：总则主要介绍了相关术语、定义、雷电流参数、雷电损害、雷电防护措施、基本准则和仿真[8]模拟雷电对LPS部件影响的基本参数。2.2GB/T21714.2—2008：风险管理主要介绍了风险评估方法、建筑物和服务设施的风险评估参数。必须要强调的一点是，

6、目前风险评估参数的计算主要取决于首次雷击电流峰值I和电流的平均陡度di/dt，在计算中并没有考虑随后雷击的情况，这在某种程度上是可行的，但作为科学研究，更加细化的考虑是需要的。C.Mazzetti对在考虑随后雷击前后风险值的差异进行了研究，研究结果表明：考虑随后雷击的风险值比不考虑的情况下大的多；正雷击对由过电压而引起的风险元素的风[9]险值根本没有影响。2.3GB/T21714.3—2008：建筑物的物理损坏和生命危险主要针对建筑物内部及周围由于接触和跨步电压导致物理损坏和生命危险提出保护措施

7、，提供了LPS设计、安装、维护和检查的准则。雷击对人员伤害主要通过直击雷、间接雷或跨步/接触电压实现的。有很多这方面的讨论，但雷电对人员生命危害的量化风险评估很少被提到。MarekSzczerbinski通过分析一[10]个电路模型，从而通过估算雷击的能量分散的方法对此进行了研究。2.4GB/T21714.4—2008：建筑物内电气和电子系统由于微电子设备的广泛使用，其所能耐受的毫焦耳数量级与雷电释放数百兆焦耳的能量相比，无疑外部LPS系统并不能提供充足的防护，[6]主要考虑了建筑物内部电气和电

8、子系统的雷电电磁脉冲（LEMP）防护，包括：总体原则、建筑物内部的接地和搭接、电磁屏蔽和布线、协调配合的SPD设计。国内外很多专家都对LEMP防护进行了研究，得到了很多具有建设性的结论，譬如：内[11]部电气和电子系统最好不要太靠近墙壁，因为近墙处磁场强度H最大;[6]中A.4提供了线路回路中的感应电压和感应电流的计算，它把一回路分割成多段回路，通过把多段回路转换142成同等回路面积的长方形，然后依据[6]中A.18公式进行计算，最后把各段结果相加，则得到了总的线路回路中的感应电压。但在现实回路