4SPD附件

SPD应有的标准：

GB50057-94(2000年版)建筑物防雷设计规范 GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范

CECS174 2004建筑物低压电源电涌保护器选用、安装、验收和运行规程 GB11032-2000 交流无间隙金属氧化物避雷器

GB16895.22-2004 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

Iimp的计算

在LPZ0A与LPZ1区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器，应采用本规范附录六的附表6.1～附表6.3的雷电流参量估算通过它们的分流值。当无法估算时，可按以下方法确定：全部雷电流i的50％流入建筑物防雷装置的接地装置，其另50％。即is分配于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等设施。流入每一设施的电流ii等于is/n，n为上述设施的个数。流经无屏蔽电缆芯线的电流iv等于电流ii除以芯线数m，即iv= ii/m（见图6.3.4－1）；对有屏蔽的电缆，绝大部分的电流将沿屏蔽层流走。尚应考虑沿各种设施引入建筑物的雷电流。应采用以上两值的较大者。

图6.3.4－1 进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343—2004

4 雷电防护分级 4.1 一般规定

4.1.1 建筑物电子信息系统的雷电防护等级应按防雷装置的拦截效率划分为A、B、C、D 四

179

级。

4.1.2 雷电防护等级应按下列方法之一划分：

1 按建筑物电子信息系统所处环境进行雷击风险评估，确定雷电防护等级； 2 按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级。 4.1.3 对于特殊重要的建筑物，宜采用4.1.2 条规定的两种方法进行雷电防护分级，应按其中较高防护等级确定。

4.2 按雷击风险评估确定雷电防护等级

4.2.1 按建筑物年预计雷击次数N1 和建筑物入户设施年预计雷击次数N2确定N（次/年）值N=N1+N2（计算方法见附录A）。 4.2.2 建筑物电子信息系统设备，因直击雷和雷电电磁脉冲损坏可接受的年平均最大雷击次

-1.5

数NC可按下式计算：Nc=5.8×10/C（次/年）。（计算方法见附录A）

4.2.3 将N 和 Nc 进行比较，确定电子信息系统设备是否需要安装雷电防护装置： 1 当N≤Nc 时，可不安装雷电防护装置； 2 当N＞Nc 时，应安装雷电防护装置。

4.2.4 按防雷装置拦截效率E 的计算式E=I-Nc/N 确定其雷电防护等级： 1 当E＞0.98 时 定为A 级；

2 当0.90＜E≤0.98 时 定为B 级； 3 当0.80＜E≤0.90 时 定为C 级； 4 当E≤0.80 时 定为D 级。

4.3 按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级 4.3.1 建筑物电子信息设备宜按表4.3.1 选择雷电防护等级。 8

表4.3.1 建筑物电子信息系统雷电防护等级的选择表 雷电防护等级 电 子 信 息 系 统 1. 大型计算中心、大型通信枢纽、国家金融中心、银行、机场、大型港口、火车枢纽站等。 2.甲级安全防范系统，如国家文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。 3. 大型电子医疗设备、五星级宾馆。 1.中型计算中心、中型通信枢纽、移动通信基站、大型体育场（馆）监控系统、证券中心。 2.乙级安全防范系统，如省级文物、档案库的闭路电视监控和报警系统。 3.雷达站、微波站、高速公路监控和收费系统。 4 .中型电子医疗设备 5.四星级宾馆。 1.小型通信枢纽、电信局。 2.大中型有线电视系统。 3.三星级以下宾馆。 除上述A、B、C 级以外一般用途的电子信息设备 A 级 B 级 C 级 D 级

附录A 用于建筑物电子信息系统雷击风险评估N 和NC的计算方法 A.1 建筑物及入户设施年预计雷击次数（N）的计算 A.1.1 建筑物年预计雷击次数（N1）可按下式确定

180

1 N1=K·Ng·Ae ==K·( 0.024 Td) ·Ae (次/年) （A.1）

式中：K——校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构的建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处，地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿地带的建筑物取1.5。

2

Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(km·a)]； Td——年平均雷暴日（d/a）。根据当地气象台、站资料确定；

2

Ae——建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km）； 2 等效面积Ae，其计算方法应符合下列规定

1） 当建筑物的高度H＜100m 时，其每边的扩大宽度（D）和等效面积（Ae）应按下列公式计算确定：

D=√H·（200―H） （m） （A.2）

―6

Ae=[LW+2(L+W)·√H·（200—H）+πH（200-H）] ·10 （A.3）

式中：L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高（m）

2） 当建筑物的高H≥100m 时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H 计算。建筑物的等效面积应按下式确定

Ae=[LW+2H（L+W）+πH2] ·10―6 （A.4）

3） 当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点计算出最大的扩大宽度，其等效面积Ae 应按每最大扩大宽度外端的连线所包围的面积计算。建筑物扩大后的面积如图A.1 中周边虚线所包围的面积。

1.3

图A.1 建筑物的等效面积

A.1.2 入户设施年预计雷击次数（N2）按下式确定

1.3

N2＝Ng·A′e＝（0.024·Td）·（A′e1＋A′e2）（次/年） （A.5）

2

式中：Ng—建筑物所处地区雷击大地的年平均密度；[次/(km·a)] Td—年平均雷暴日（d./a）。根据当地气象台、站资料确定；

2

A′e1—电源线缆入户设施的截收面积（km），见表A.1；

2

A′e2—信号线缆入户设施的截收面积（km），见表A.1。

181

表A.1 入户设施的截收面积

线路类型 低压架空电源电缆 高压架空电源电缆（至现场变电所） 低压埋地电源电缆 高压埋地电源电缆（至现场变电所） 架空信号线 埋地信号线 无金属铠装或带金属芯线的光纤电缆 当L 未知时，应采用L=1000m。 2 ds:表示埋地引入线缆计算截面积时的等效宽度, ds 的单位为m，其数值等于土壤电阻率的值，最大值取500。 有效截收面积A′e （Km） 2000?L?10 500?L?10 2?ds?L?10 0.1?ds?L?10 2000?L?10 2?ds?L?10 0 -6-6-6-6-6-62注：1 L 是线路从所考虑建筑物至网络的第一个分支点或相邻建筑物的长度，单位为m，最大值为1000m， A.1.3 建筑物及入户设施年预计雷击次数（N）的计算：

N＝N1+N2（次/年） （A.6）

A.2 可接受的最大年平均雷击次数NC的计算

因直击雷和雷电电磁脉冲引起电子信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数NC按下式确定：

―1.5

NC=5.8×10/C （A.7）

式中： C——各类因子 C=C1+C2+C3+C4+C5+C6

C1 为信息系统所在建筑物材料结构因子。当建筑物屋顶和主体结构均为金属材料时，C1 取0.5；当建筑物屋顶和主体结构均为钢筋混凝土材料时，C1 取1.0；当建筑物为砖混结构时，C1 取1.5；当建筑物为砖木结构时C1 取2.0；当建筑物为木结构时，C1 取2.5。

C2信息系统重要程度因子，等电位连接和接地以及屏蔽措施较完善的设备C2 取2.5；使用架空线缆的设备C2 取1.0；集成化程度较高的低电压微电流的设备C2 取3.0。

C3电子信息系统设备耐冲击类型和抗冲击过电压能力因子，一般，C3取 0.5；较弱，C3 取1.0；相当弱，C3取3.0。

注：一般指设备为GB/T16935.1-1997 中所指的I 类安装位置设备，且采取了较完善的等电位连接、接地、线缆屏蔽措施；较弱指设备为GB/T16935.1-1997 中所指的I 类安装位置的设备，但使用架空线缆，因而风险大；相当弱指设备集成化程度很高，通过低电压、微电流进行逻辑运算的计算机或通信设备。

C4 电子信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子，设备在LPZ2 或更高层雷电防护区内时，C4取0.5；设备在LPZ1 区内时，C4 取1.0；设备在LPZ0B 区内时，C4取1.5～2.0。

C5为电子信息系统发生雷击事故的后果因子，信息系统业务中断不会产生不良后果时，C5 取0.5；信息系统业务原则上不允许中断，但在中断后无严重后果时，C5 取1.0；信息系统业务不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5 取1.5～2.0。

C6表示区域雷暴等级因子，少雷区C6 取0.8；多雷区C6 取1；高雷区C6 取1.2；强雷区C6 取1.4。_

5.4 防雷与接地

5.4.1 电源线路防雷与接地应符合下列规定：

1 进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路。

2 电子信息系统设备采用TN 交流配电系统时，配电线路和分支线路必须采用TN—S 系统的

182

接

地方式。

3 配电线路设备的耐冲击过电压额定值应符合表5.4.1-1 规定。电子信息系统设备配电线路 浪涌保护器安装位置及电子信息系统电源设备分类示意图如图5.4.1-1 和图5.4.1-2 所示。

表5.4.1-1 配电线路各种设备耐冲击过电压额定值

图5.4.1-1 耐冲击过电压类别及浪涌保护器安装位置（TN—S）

183

注：本图为电子信息工程电源系统的分类,各类设备内容由工程决定。电信枢纽总进线处需设稳压器。

图5.4.1-2 电子信息系统电源设备分类

4 在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处应安装通过Ⅰ级分类试验的开关型浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防护区之后的各分区（含LPZ1区）交界处应安装限压型浪涌保护器。使用直流电源的信息设备，视其工作电压要求，宜安装适配的直流电源浪涌保护器。 5 浪涌保护器连接导线应平直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护器至限压型浪 涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能。 6 浪涌保护器安装的数量，应根据被保护设备的抗扰度和雷电防护分级确定。 7 用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合表5.4.1-2 的规定。

表5.4.1-2 电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值

184

注： SPD 的外封装材料应为阻燃型材料。

*：第一级防护使用两种波形的说明见规范条文说明。

摘自规范的说明5.4.1

8 SPD 标称放电电流值应根据雷电威胁的强度和出现的概率来定，国际电工委员会标准IEC61312“雷电电磁脉冲防护”将第I 级防护的雷电威胁值定为200kA，波形为10/350μs。超过该值的概率为1%，就是说，99%的雷电闪击都包括了。

本规范以国际标准规定的第I 级防护的雷电威胁值200kA 作为制定供电线路SPD 标称放电电流的依据，因此，供电线路SPD 标称放电电流的参数值如下：

IEC61312-1：1995 雷电流分配的有关条文中，已假定：全部雷电流i 的50%流入LPS 的接地装置，i 的另一个50%分配于进入建筑物的各种设施，并假定进入建筑物的金属设施，只是变压器低压侧的三相五相制供电线路为TN-S 接地方式。若第I 级防护雷电威胁值规定为200kA，10/350μs，则在供电线路中，每线荷载的雷电流为Im＝Is/n＝(I/2)/n＝(200/2)/5＝20kA。

对于LPZ0 与LPZ1 交界处的第1 级防护所使用的标称放电电流波形问题，目前国际国内都有不同意见，争论较大。对此问题，我们对国内、外22 个厂家的24 个型号的产品作了详细的调查研究，其中作为第一级防护的器件，基本上都规定了10/350μs 和8/20μs 两种波形的参数值。故此，本标准不作只使用一种波形的规定，宜兼顾各种不同意见，所以推荐等同使用两种波形的参数，不作强制性规定，仅仅作为不同波形条件下的推荐参数而已。 当用8/20μs 波形时，每一线路荷载的雷电流值，如下面推算： 计算单位能量的公式是：

W/R＝（1/2）×（1/0.7）×I2×T2 （J/Ω） （来源于IEC61312）

式中：

W/R 为单位能量；

I 为雷电威胁值，单位为kA；

T2 为雷电波的半值时间，单位为μs

22

在单位能量相同的条件下，则有I（20）×T2（20）＝I（350）×T2（350） 将上面公式整理得到：

1/2

I（20）＝I（350）×〔T2（350）/T2（20）〕

1/2

则：I（20）＝20kA×〔350/20〕＝83.7kA＜100 kA 第二级标称放电电流的计算：

185

按照SPD 能量配合原理，通过选择SPD2 使i2 降到合理的值（可接受的值），应考虑到两个SPD之间的阻抗进行较好的协调配合（供电线路一般选用电感器作为两个SPD 之间的退耦元件）。

一般情况下，当两个SPD 之间的线路长度大于10m 时，就不需要安装实体的电感器，而由传输线导体自身的电感来代替。导体自身电感量以最低为每米1μH 计，10m 长导体的电感量为10μH。

第二级被保护设备的耐冲击电压由图5.4.1-1 查得为UP＝4kV，在SPD2 未导通前，电感两端的压降即为第二级被保护设备的耐冲击电压，即UP＝UL＝4kV。 电感压降的公式为：UL＝L×（di2/dt2）

式中：i2 为流过SPD2 的雷电电流，即SPD2 承受的标称放电电流。 t2 为对应的雷电流波头时间。 将电感压降公式整理得：

i2＝UL（T2/L）＝4×103[（20×10－6）/（10×10－6）]＝8KA

从安全和可靠角度考虑，应增大SPD2 的耐雷电冲击电流的裕度，若系数取5，即SPD2 的标称放电电流应不小于40kA。

第三级SPD 标称放电电流按确定第二级标称放电电流计算的方法确定为不小于20kA。 残压比一般在3~3.5 之间，对于380V 的工作电压，SPD2 的导通电压约为900V，于是SPD2 的残压低于2700V—3150V 之间，小于第二级被保护设备的耐冲击电压值，这样，便取得了良好的能量配合。

本规范建议的SPD 的标称放电电流推荐值是：

用作第1 级（B 级）防护的SPD，标称放电电流≥20kA，波形为10/350μs；如波形为8/20μs时，SPD 的标称放电电流值宜取80kA。

用作第2 级（C 级）防护的SPD，标称放电电流值≥40kA，波形为8/20μs 用作第3 级（C 级）防护的SPD，标称放电电流值≥20kA，波形为8/20μs

鉴于以上所述，我们认为本规范制定的SPD 的标称放电电流值是具有科学性、合理性的。

5.4.2 信号线路的防雷与接地应符合下列规定

1 进、出建筑物的信号线缆，宜选用有金属屏蔽层的电缆，并宜埋地敷设，在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处，电缆金属屏蔽层应做等电位连接并接地。电子信息系统设备机房的信号线缆内芯线相应端口，应安装适配的信号线路浪涌保护器，浪涌保护器的接地端及电缆内芯的空线对应接地。 2 电子信息系统信号线路浪涌保护器的选择，应根据线路的工作频率、传输介质、传输速率、 传输带宽、工作电压、接口型式、特性阻抗等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。

信号线路浪涌保护器参数应符合表5.4.2-1、5.4.2-2 的规定。

表5.4.2-1 信号线路(有线)浪涌保护器参数

186

注：Un——最大工作电压。

表5.4.2-2 信号线路、天馈线路浪涌保护器性能参数

5.4.3 天馈线路的防雷与接地应符合下列规定 1 架空天线必须置于直击雷防护区（LPZOB）内。

2 天馈线路浪涌保护器的选择，应根据被保护设备的工作频率、平均输出功率、连接器型式 及特性阻抗等参数，选用插入损耗及电压驻波比小，适配的天馈线路浪涌保护器。 3 天馈线路浪涌保护器，宜安装在收、通信设备的射频出、入端口处。其参数应符合表5.4.2-2 规定。

4 具有多付天线的天馈传输系统，每付天线应安装适配的天馈浪涌保护器。当天馈传输系统 采用波导管传输时，波导管的金属外壁应与天线架、波导管支撑架及天线反射器作电气连通。并宜在中频信号输入端口处安装适配的中频信号线路浪涌保护器，其接地端应就近接地。 5 天馈线路浪涌保护器接地端应采用截面积不小于6mm2的多股绝缘铜导线连接到直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处的等电位接地端子板上。同轴电缆的上部、下部及进机房入口前应将金属屏蔽层就近接地。 5.4.4 程控数字用户交换机线路的防雷与接地应符合下列规定： 1 程控数字用户交换机及其它通信设备信号线路，应根据总配线架所连接的中继线及用户线性质选用适配的信号线路浪涌保护器。

2 浪涌保护器对雷电流的响应时间应为纳秒（ns）级，标称放电电流应大于或等于0.5kA，并应满足线路传输速率及带宽要求。

3 浪涌保护器的接地端应与配线架接地端相连，配线架的接地线应采用截面积不小于16mm2 的多股铜线，从配线架接至机房的局部等电位接地端子板上。配线架及程控用户交换机的金属支架、机柜均应做等电位连接并接地。

5.4.5 计算机网络系统的防雷与接地应符合下列规定： 1 进、出建筑物的传输线路上浪涌保护器的设置： 1)A 级防护系统宜采用2 级或3 级信号浪涌保护器； 2)B 级防护系统宜采用2 级信号浪涌保护器；

3)C、D 级防护系统宜采用1 级或2 级信号浪涌保护器。

各级浪涌保护器宜分别安装在直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）、及第一防护区（LPZ1）与第二防护区（LPZ2）的交界处。 2 计算机设备的输入/输出端口处，应安装适配的计算机信号浪涌保护器。 3 系统的接地

187

1)机房内信号浪涌保护器的接地端，宜采用截面积不小于1.5mm2 的多股绝缘铜导线，单点连接至机房局部等电位接地端子板上；计算机机房的安全保护地、信号工作地、屏蔽接地、防静电接地、浪涌保护器接地等均应连接到局部等电位接地端子板上。

2)当多个计算机系统共用一组接地装置时，宜分别采用M型或Mm组合型等电位连接网络。 5.4.6 安全防范系统的防雷与接地应符合下列规定：

1 置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护器。

2 主控机、分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线，宜在线路进出建筑物直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处装设适配的线路浪涌保护器。

3 系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器，应分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择。 4 安防系统户外的交流供电线路、视频信号线路、控制信号线路应有金属屏蔽层并穿钢管埋地敷设，屏蔽层及钢管两端应接地，信号线路、供电线路应分开敷设。 5 安防系统的接地应采用共用接地。主机房应设置等电位连接网络，接地线不得形成封闭回路，系统接地干线宜采用截面积不小于16mm2的多股铜芯绝缘导线。

5.4.7 火灾自动报警及消防联动控制系统的防雷与接地应符合下列规定：

1 火灾报警控制系统的报警主机、联动控制盘、火警广播、对讲通信等系统的信号传输线缆宜在进出建筑物直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处装设适配的信号浪涌保护器。

2 消防控制中心与本地区或城市“119”报警指挥中心之间联网的进出线路端口应装设适配的信号浪涌保护器。

3 消防控制室内，应设置等电位连接网络，室内所有的机架（壳）、金属线槽、设备保护接地、

安全保护接地、浪涌保护器接地端均应就近接至等电位接地端子板。

4 区域报警控制器的金属机架（壳）、金属线槽（或钢管）、电气竖井内的接地干线、接线箱的保护接地端等，应就近接至等电位接地端子板。

5 火灾自动报警及联动控制系统的接地应采用共用接地。接地干线应采用截面积不小于

2

16mm的铜芯绝缘线，并宜穿管敷设接至本楼层（或就近）的等电位接地端子板。 5.4.8 监控系统的防雷与接地应符合下列规定：

1 监控系统的各种线路，在建筑物直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZOB）与第一防护区（LPZ1）交界处应装设线路适配的浪涌保护器。

2 监控系统中央控制室内，应设等电位连接网络。室内所有设备金属机架（壳）、金属线槽、 保护接地和浪涌保护器的接地端等均应做等电位连接并接地。

3 监控系统的接地应采用共用接地，其接地干线应采用截面不小于16mm2的铜芯绝缘导线，并应穿管敷设接至就近的等电位接地端子板。

5.4.9 有线电视系统的防雷与接地应符合下列规定：

1 进、出建筑物的信号传输线，宜在入、出口处装设适配的浪涌保护器。 2 有线电视信号传输线路，宜根据其干线放大器的工作频率范围、接口型式以及是否需要供电电源等要求，选用电压驻波比和插入损耗小的适配的浪涌保护器。

3 进、出前端设备机房的信号传输线，宜装设适配的浪涌保护器。机房内应设置局部等电位接地端子板，采用截面积不小于16mm2的铜芯绝缘导线并穿金属管，就近接至机房外的等电位连接带。

5.4.10 通信基站的防雷与接地应符合下列规定：

1 通信基站的雷电防护宜先进行雷电风险评估及雷电防护分级。

188

2 基站的天线必须设置于直击雷防护区（LPZOB）内。

3 基站天馈线应从铁塔中心部位引下，同轴电缆在其上部、下部和经走线桥架进入机房前， 屏蔽层应就近接地。当铁塔高度大于或等于60m 时，同轴电缆金属屏蔽层还应在铁塔中部增加一处接地。

4 通信基站的信号电缆应穿钢管埋地进入机房，并应在入户配线架处安装信号线路浪涌保护器，电缆内的空线对应做保护接地。站区内严禁布放架空线缆。当采用光缆传输信号时，应符合本规范5.3.2条第4 款的规定。

5 基站的电源线路宜埋地引入机房，埋地长度不宜小于50m。电源进线处应安装电源线路浪涌保护器。

189

中国工程建设标准化协会标准

建筑物低压电源电涌保护器 选用、安装、验收和运行规程

CECS174 2004

3. 电源电涌保护系统的可靠性等级

3.0.1. 建筑物交流低压电源系统的电涌保护等级宜按所保护的电气、电子系统的重要性，建筑物规模和雷电环境，建筑物和配电系统除电涌保护外的防雷措施等因素，进行雷电电涌风险分析后，确定不同的建筑物电涌保护等级。

3.0.2. 建筑物电涌保护应以必要的建筑物外部防直击雷措施和内部防雷措施为基础。需要对电气、电子系统进行电涌保护的建筑物，当其未装设防直接雷装置且不处于其他建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直接雷的措施。

3.0.3. 设有电气、电子系统的建筑物电涌保护系统的可靠性可分为甲、乙、丙、丁四个等级。一般民用公共建筑物的电涌保护系统等级可按表3.0.3的典型情况确定。对防雷改造工程，当除电涌保护以外的各种防雷措施不完善以及特殊情况的建筑物，可根据具体情况参照附录A的简化雷电电涌风险简化评估方法进行分析后确定建筑物电涌保护系统的可靠性等级。

表3.0.3 典型民用公共建筑物电涌保护系统可靠性等级确定

190

被保护设备重要性 建筑物防直 击雷措施等建筑物和进户线路等效级及等电位受雷面积 2联结屏蔽按（m） GB50057-94 按附录A 2000版的规(式A.0.2-3)~ 定 (式A.0.2-6) 第二类防雷建筑物 5000-10000 10000-20000 20000-50000 50000-100000 100000-200000 >200000 建筑物电涌保护等级 雷暴日 25 以下 / 丁 丙 丙 乙 乙 / 丁 丁 丙 丙 乙 / / 丁 丙 丙 丙 / / 丁 丁 丙 丙 25 │ 40 丁 丙 丙 乙 甲 甲 丁 丁 丙 乙 乙 甲 / 丁 丙 丙 乙 乙 / 丁 丁 丙 丙 乙 40 │ 60 丁 丙 乙 甲 甲 甲 丁 丙 丙 乙 甲 甲 丁 丁 丙 乙 乙 甲 丁 丁 丙 丙 乙 乙 60 以上 丙 丙 乙 甲 甲 甲 丙 丙 乙 甲 甲 甲 丁 丙 丙 乙 甲 甲 丁 丁 丙 乙 乙 甲 很重要 重要 第三类防雷建筑物 5000-10000 10000-20000 20000-50000 50000-100000 100000-200000 >200000 较重要 第三类防雷建筑物 5000-10000 10000-20000 20000-50000 50000-100000 100000-200000 >200000 一般 第三类防雷建筑物 或处于其他建筑物保护范围内 5000-10000 10000-20000 20000-50000 50000-100000 100000-200000 >200000 注1：“被保护设备重要性”主要指电子系统重要性。应结合工程实际确定，表中“被保护设备重要性”的含义见本规程附录A表A.0.1-1注。

注2：建筑物和线路屏蔽、共地、等电位联结是指：建筑物大空间屏蔽（建筑物外墙、自然金属构件，防雷接地引下线和钢筋组成的格栅形屏蔽），机房专用屏蔽；建筑物共用接地和等电位联结系统；信息系统的接地和等电位联结及其与建筑物等电位联结系统的连接；电力和信息线路的屏蔽、穿金属管或线槽，屏蔽两端的接地，线路布线设计等。

191

注3：建筑物和进户线路等效受雷面积计算见附录A(式A.0.2-3)~(式A.0.2-6)。

4. 电涌保护器的选择和配置 4.1. 电涌保护对象和电涌保护器配置

4.1.1. 电涌保护主要对象

下列各项宜作为电涌保护主要对象：

1. 信息系统中心（计算机网络中心，有线、无线通信机房，有线电视机房）的电源电气设备或电力电子设备（如UPS）；

2. 建筑物整体安全的监控中心（如消防监控中心，电梯控制室，楼宇自动控制中心）的电源设备；

3. 重要的大型电气设备（如消防用电动机，中央空调用电动机，电梯动力设备，变频生活给水泵），尤其是配备智能控制模块、电子监控模块、电力电子模块或装置的设备；

4.关系人身安全的场所（如医院手术室、急救室、监护室、电子医疗设备室）的供电和照明；

备用和在用的应急、备用电源机组和机房。

4.1.2 电压保护水平

电压保护水平的确定应以电气、电子设备的冲击耐受水平（以绝缘冲击耐受电压和电涌抗扰度表示）为目标，其数值均应由制造商提供。当无提供的数据时，冲击耐受水平宜按表4.1.2-1的绝缘冲击耐受电压确定。

各SPD电压保护水平Up应低于其保护范围内被保护设备的冲击耐受水平并留有裕度。对很重要的设备在考虑其冲击耐受水平时宜按按其值的80%考虑。

表4.1.2-1 220/380V 三相电源系统设备绝缘耐冲击过电压值（1.2/50μS） 耐冲击过电压类别 冲击耐压值 kV 设备类型和位置 Ⅳ 6 电源线路进入建筑物处的设备 Ⅲ 4 配电线路设备 分支线路设备 Ⅱ Ⅰ 2.5 1.5 用电设备 特殊需要保护的设备 5.

4.1.3 电涌保护系统的布局

建筑物电涌保护系统内SPD的布局应按下列要求考虑：

甲级电涌保护系统的布局

首先应在电源线进入建筑物处配置一组电涌能量承受能力大、电压保护水平不大于1.5kV的SPD作为入口级（图4.1.3-1）。安装位置可在总配电柜（每段母线）靠近进线端处，并宜将线路的金属保护层或屏蔽层在LPZ0A（或LPZ0B）与LPZ1界面处作一次等电位联结。

其次，应在重要电气、电子设备输入端和机房电源设备输入端装设电压保护水平与入口级相等的SPD（通常称为设备级）。

还应在入口级和设备级间线路的中间加装中间级SPD，位置可在与线路中点相近的楼层配电箱处。当机房有屏蔽时，可在电源线路进入机房处。其电压保护水平宜与第一级相等。

对特别重要的电子设备，宜在其电源输入端口上再装一组SPD（精细级），其电压保护水平宜不大于1.2kV。

处在屋顶的大型电气设备除应处于接闪器保护范围内和就近接地外还应装设SPD，此SPD按入口级要求，位置在其电源线路引出建筑物屋顶的开关箱处。 1

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图4.1.3-1 甲级电涌保护系统典型方案(注1) 注1 后备过电流保护器应按4.5.2条配置

2 乙级电涌保护系统的布局

在电源线进入建筑物处配置一组电涌能量承受能力大、电压保护水平应不大于2.5kV的SPD作为入口级。安装位置同1。

其次，应在重要电气、电子设备输入端和机房电源设备输入端装设电压保护水平不大于1.5kV的SPD（通常称为设备级）。如设备级SPD离入口级的距离小于10m，应要求入口级的电压保护水平低于设备级的电压保护水平，或在设备级前串入解耦器。

一般情况下在入口级和设备级之间的线路上可不装设SPD，只是在具有可能带电开断的较长的电源分支线段（多芯电缆或穿金属管的线路>40m，散线>30m）的分支处，或当机房有屏蔽时在电源线路进入机房处，宜装设中间级SPD。其电压保护水平不大于2.5kV，位置可在分支所在楼层的配电箱处（参看图4.1.3- 2）。如入口级的Up 不大于1.5kV，在入口级和设备级之间的线路上无论距离多长、有无分支线均不需装设中间级SPD。

处在屋顶的大型电气设备和引出屋顶的电源线路配电板处装设SPD，选择方法同1。

图4.1.3-2 乙级电涌保护系统典型方案（注1）

193

注1 后备过电流保护器应按4.5.2条配置

3 丙级电涌保护系统的布局

在电源线进入建筑物处配置一组电涌能量承受能力大，其电压保护水平应不大于2.5kV的入口级SPD。安装位置同1。在主要设备和机房入口装设设备级SPD，其电压保护水平Up应不大于1.5kV（图4.1.3-3）。

如设备级SPD离入口级的距离小于10m，应要求入口级的电压保护水平低于设备级的电压保护水平，或在设备级前串入解耦器。

4 丁级电涌保护系统的布局

在电源线进入建筑物处的SPD，电压保护水平Up宜不大于2.5kV（图4.1.3-4）。

图4.1.3-3 丙级电涌保护系统典型方案（注1）

注1 后备过电流保护器应按4.5.2条配置

图4.1.3-4 丁级电涌保护系统典型方案（注1） 注1 后备过电流保护器应按4.5.2条配置

194

4.1.4电涌保护器的保护模式

电源电涌保护器的保护模式应符合下列规定：

1 在TN接地方式下电涌保护器宜采取相线/中线对地保护模式（图4.1.4-1a为TN-S情况，b为TN-S起点、间隙式，c为TN-S起点、金属氧化物电阻式，d为TN-C情况）。在甲级电涌保护系统中的设备级、精细级上和在乙级电涌保护系统中的设备级宜采取全保护接法（图4.1.4-2）。

2在TT接地方式的电涌保护器，当变压器外壳与低压侧中性点不共地或变压器高压侧中性点不接地，金属氧化物电压限制型入口级SPD可位于剩余电流保护器（RCD）之负载侧，采取对地保护模式，接于各相线和中线与地之间（图4.1.4-3）；也可以位于RCD之电源侧，作接线形式2接法（如图4.1.4-4并参看术语2.1.18）。如变压器外壳与低压侧中性点共地、变压器高压侧中性点有效接地，入口级SPD必须作接线形式2接法，并位于RCD之电源侧。

3在IT接地方式下，如中线N未配出，SPD只在各相与地之间接入；如中线N配出，在中线与地之间也应接入SPD（图4.1.4-5），或作接线形式2接法(参看图4.1.4-4)。

4单相SPD接法见图4.1.4-6，应接于相线与地和中线与地之间（图4.1.4-6 (a)），或接于相线与中线之间和中线与地之间（图4.1.4-6 (b)），或按图4.1.4-6 (d)接法。单相全保护模式是接于相线与中线之间和相线与地、中线与地之间（图4.1.4-6 (c)）。

图4.1.4-1 TN接地方式下共模保护

图4.1.4-2 TN-S接地方式下电涌保护器全保护模式

图4.1.4-3 TT接地方式 图4.1.4-4 TT接地方式

共模保护 接线形式2接法 SPD在漏电保护器之后 SPD在漏电保护器之前

图4.1.4-5 IT接地方式共模保护 图4.1.4-6 TN接地方式单相系统各种保护模式

195

4.2. 电涌保护器参数和结构类型

4.2.1. 电涌保护器的电涌能量承受能力

电源电涌保护器的电涌能量承受能力应符合下列规定：

1 SPD的电涌能量承受能力，对Ⅰ级分类试验的SPD按冲击电流Iimp选择，对Ⅱ级分

类试验的SPD按标称放电电流In 选择， 对Ⅲ级分类试验的SPD按开路电压Uoc 或短路电流Isc

选择。SPD的最大放电电流Imax一般为2In。

2 各级SPD的电涌能量承受能力要求可按<建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年

版)>第6.3.4条的雷电流分配估算模型方法决定。当不进行专门的计算，而且级间配合有保证时，则具体各级SPD的L-N和L-PE模块的电涌能量承受能力可按下列条文及各表选取。各表所列均为三相SPD数值，SPD级次以入口级为第一级，其后按位置先后依次排序。单相SPD相线模块的电涌能量承受能力数值应为三相相应值乘2。

1) 如建筑物配电进线为架空线，各级三相SPD的L-N和L-PE模块的电涌能量承受

能力应按表4.2.1-1选取。

2)当建筑物配电进线为电缆，且变压器不在建筑物内，各级三相SPD的L-N和L-PE

模块的电涌能量承受能力可按表4.2.1-2选择。

3)当建筑物配电进线为电缆，而变压器设在建筑物内且与建筑物地网共地，线路有

屏蔽或无屏蔽但穿铁管并两端接地时，各级三相SPD的L-N和L-PE模块的电涌能量承受能力按表4.2.1-3选取。

4) 如建筑物配电进线为电缆，本建筑物未设置外部防雷装置但处于邻近高建筑物保护范围内，且两建筑物接地装置间距离大于20m，各级三相SPD的L-N和L-PE模块的电涌能量承受能力按表4.2.1-4选取。

5)三相情况下，接线形式2情况中线对地的开关型SPD模块的电涌能量承受能力应

为相线SPD的电涌能量承受能力乘4，单相乘2。

表4.2.1-1 配电线为架空线时三相SPD电涌能量承受能力要求 电涌保护等级 第一级 Ipeak （kA 10/350） Ⅰ级分类试验 ≥12.5 ≥12.5 ≥6.5 ≥6.5 第二级 第三级 第四级 In Uoc/ Isc Uoc/ Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Ⅱ级分类试Uoc （kV Uoc （kV 验 1.2/50）Ⅲ级分1.2/50）Ⅲ级类试验 分类试验 ≥10 ≥10/5 ≥10/5 ≥10 ≥10/5 ≥5 甲 乙 丙 丁

表4.2.1-2 配电线非架空线、配电变压器未设在建筑物内时

三相SPD电涌能量承受能力要求 电涌保护等级 第一级 Ipeak （kA 10/350） Ⅰ级分类试验 ≥10 ≥10 ≥5 ≥5 第二级 第三级 第四级 In Uoc/ Isc Uoc/ Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Ⅱ级分类试Uoc （kV Uoc （kV 验 1.2/50）Ⅲ级1.2/50）Ⅲ级分类试验 分类试验 ≥7 ≥7/3.5 ≥7/3.5 ≥7 ≥7/3.5 ≥3.5 196

甲 乙 丙 丁

表4.2.1-3 非架空进线，配电变压器设在建筑物内、与建筑物共地、线路穿铁管时，

三相SPD电涌能量承受能力要求 电涌保护等级 第一级 Ipeak （kA 10/350） Ⅰ级分类试验 ≥5 ≥5 ≥2.5 ≥2.5 第二级 第三级 第四级 In Uoc/ Isc Uoc/ Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Ⅱ级分类试Uoc （kV Uoc （kV 验 1.2/50）Ⅲ级1.2/50）Ⅲ级分分类试验 类试验 ≥3.5 ≥3.5/1.75 ≥3.5/1.75 ≥3.5 ≥3.5/1.75 ≥2 甲 乙 丙 丁 表4.2.1-4 电缆进线，本建筑物无外部防雷装置时，三相SPD电涌能量承受能力要求

电涌第一级 第二级 第三级 第四级 保护Imax In Uoc/ Isc Uoc/ Isc 等级 （kA 8/20） （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Isc （kA 8/20） Ⅱ级分类试Ⅱ级分类试Uoc （kV Uoc （kV 验 验 1.2/50）Ⅲ级1.2/50）Ⅲ级分类试验 分类试验 甲 ≥5 ≥1 ≥1/0.5 ≥1/0.5 乙 ≥5 ≥1 ≥1/0.5 丙 ≥5 ≥1 丁 ≥5

4.2.2. 电涌保护器的最大持续运行电压

电涌保护器的最大持续运行电压UC的确定应符合下列规定：

1，SPD的UC应不小于电网最大持续运行电压UCS；UT应不小于电网暂态过电压UTOV。SPD的UT特性应通过规定的TOV试验进行检验，即按低压配电系统的电涌保护器（SPD）的要求通过TOV故障试验和TOV特性试验。

2，对经过标准规定TOV试验的SPD，其UC可按以下数值选取： 对TN接地方式的电涌保护， UC不应低于1.15 U0。

对TT接地方式的电涌保护，金属氧化物电压限制型SPD位于RCD负荷侧且接于相线与地线、中线与地线之间时，共模UC不应低于1.55 U0。在接线形式2接法中，相线与中线之间的金属氧化物电压限制型SPD，UC不应低于1.15 U0；中线与接地线之间的气体间隙电压开关型SPD的工频放电电压，当高压侧系统中性点不接地时应大于250V有效值，当高压侧系统中性点接地且变压器外壳与低压侧中性点共地时应大于1200V有效值。

对IT制式的电涌保护，接于相线与地线之间的金属氧化物电压限制型SPD的共模UC

不应低于2.0 U0。

3，当保护对象重要或当地电网电压波动超过规定范围，宜将相线对中线的UC提高到1.45 U0，相线对地线线的UC提高到1.73 U0。 4.2.3. 电涌保护器结构类型选择

电涌保护器结构类型选择应符合下列规定：

1在参数符合要求时，建筑物内入口级SPD宜选电压限制型。当向建筑物供电的配电线为架空线，入口级SPD可选用以间隙作为保护元件的电压开关型SPD。电压开关型SPD应选择密封间隙、能自动熄灭工频续流的产品。并应进行电源系统工频短路电流计算，校验此短路电流值是否超出间隙的续流开断等级。可选用电子触发的、放电电压较低的间隙为保护元件的电压开关型SPD。当有完备的、能反映间隙和金属氧化物电阻两方面性能的参数

197

时，也可选用组合型SPD（串联或并联方式）以及接线形式2接法的SPD作为入口级。

2入口级以后各级均应为以金属氧化物非线性电阻或其他类型的限压型SPD或接线形式2接法的SPD。可选用包含L-C滤波器的二端口SPD作为电子设备旁的SPD，特别是入口级为电压开关型SPD时。

3 也可选用内装单级或已配合好的多级SPD模块及辅助机构的电涌保护箱，但应注意控制引线长度和减少电感。一个电涌保护箱应按其外部特性视为一个电涌保护器。不应选用以金属氧化物SPD产品外部并联的方法扩大电涌能量承受能力的电涌保护箱。

4 接线形式2方式的中线对地的SPD应选择以间隙为保护元件的电压开关型SPD。 4.3. 电涌保护器的级间配合

4.3.1. 当同一条线路上配置多个SPD，应检查级间电涌能量承受能力的配合。当不能进行专门的校验时，可选用制造商建议的多级系列SPD产品和级间配合措施。

4.3.2. 当制造商未提供SPD级间配合措施也未提出级间距离要求，金属氧化物电阻SPD与金属氧化物电阻SPD之间电气距离宜不小于10m，非触发式间隙SPD与金属氧化物电阻SPD之间电气距离宜不小于15m，触发式间隙SPD与下一级金属氧化物电阻SPD 之间电气距离宜不小于5m。

4.3.3. 当入口级为间隙型SPD而后级为金属氧化物电阻SPD，当级间电气距离不足时可串入解耦器。如无专门计算或试验时，解耦器的电感值可按下式校验：

L ≥（Uf –U2）/ (Δi/Δt) （式4.3.3-1） 式中 Uf——间隙的陡波（1.2/50μs）火花放电电压 ( kV ) U2——可取金属氧化物SPD残压(kV)

Δi/Δt——雷电流陡度，一般可取0.1 kA/μs

L--- 解耦器电感 ( μH )

解耦器校验时，除电感值的要求外还应满足长期负载电流的要求，并计及负载的发展和谐波的影响。

4.4. 电涌保护器辅助机构选用

4.4.1. 金属氧化物电阻SPD或电涌保护箱应选具有运行状态指示器和SPD故障脱离器的产品。

4.4.2. 金属氧化物电阻SPD或电涌保护箱宜选用具有报警指示或报警触点的产品。 4.4.3. 间隙SPD可选用具有运行状态指示器的产品。

4.4.4. SPD或电涌保护箱可选用具有雷击计数器或雷电流记录器的产品。 4.5. 电涌保护器接入支路设计

4.5.1. TN系统中SPD宜接在主电路空气开关和熔断器的负荷侧，TT系统中SPD可在RCD的电源侧或负荷侧。当SPD接在主电路RCD的负荷侧时所有金属氧化物SPD在电网标称电压下的泄漏电流之和应小于RCD动作电流的1/10。接在SPD电源侧的RCD可带或不带延时，但应具有不小于3kA 8/20μs的抗干扰能力。

4.5.2. 应在SPD支路上串入后备过电流保护器，如断路器、熔断器。该过电流保护器不应在SPD允许通过的最大雷电流下开端断，但应能开断该点工频短路电流，并与主电路的过电流保护器满足级间配合要求 。空气断路器应选延迟型，C脱扣曲线；与主电路断路器配合。SPD制造厂应提出此后备保护的要求。

4.5.3. 对二端口电涌保护器应校验其最大负载电流和电压降。 5. 电涌保护器的安装与验收 5.1. 电涌保护器安装位置

5.1.1. 新建工程的SPD宜装设在有隔仓或隔板的配电柜内。对后续或改建工程，当配电箱内有位置且可与其它电器保持一定的距离，SPD宜在配电箱内安装，并宜装设隔板；当配电箱内安装有困难，可在配电箱近旁设置电涌保护箱，并应缩短引线。

5.1.2. 在安装气体间隙SPD时， 应注意制造商对SPD的机械固定、与器壁间的距离、绝缘和阻燃的要求。

5.2. 电涌保护器引线和布线

5.2.1. SPD接入主电路的引线，应短而直，采取各种减少电感的措施，不应形成回环，不宜形成尖锐的转角。上引线（引至相线或中线）和下引线（引至接地）之和应小于0.5m。当引线长度大于0.5m，应采取减少电感的措施：采用凯尔文接线（V形接线）（图5.2.1 a）；

198

或采用多根接地线并在多处接地（图5.2.1 b）等。不应将SPD电源侧引线与被保护侧引线合并绑札或互绞。

5.2.2. 减少设备级SPD与被保护设备间的线路距离，应减少去线和来线间的环路面积（图5.2.2 a），或使用电缆连接（图5.2.2 b）。

图5.2.2 设备级SPD与设备间 的连接方法

5.2.3. SPD 应在最近的接地/等电位连接点，或宜在预埋的接地板上进行接地。当在局部范围内信号地与电源地是分开的，则电源SPD的接地点应在电源地上。

2

5.2.4. SPD上引线的导线截面积入口级不应小于10mm（多股绝缘铜线），接地引线不应小

22

于16mm（多股绝缘铜线）；中间级、设备级上引线导线截面积不应小于4mm（多股绝缘铜线），

2

接地引线不应小于10mm（多股绝缘铜线）。SPD接地线的截面积应大于上引线的截面积。对

2

接线形式2接法的中线与地间SPD的上、下引线，入口级应大于16mm（多股绝缘铜线），其

2

后各级应大于 10mm（多股绝缘铜线）。当采用扁平导体，当材料为铜时，其截面积不应小于多股铜线的要求。扁平导体可为裸导体，其厚度不小于2mm，并应保证线间和对地（对机壳）的空气绝缘距离和机械固定。 5.3. 电涌保护器安装前检查和试验

5.3.1. SPD安装前应进行下列各项现场检查：

1标识：检查SPD（包括电涌保护箱，解耦器）外壳标明的厂名或商标，产品型号，安全性认证标记，UC，Up，分级试验类别（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类之一）和放电电流参数（Iimp，或Imax和In，或Uoc）。各项标记清晰、完整。

2说明书：检查随附的产品说明书，说明书应包含产品结构类型，主要技术指标，所遵循的标准，内部电路图，端子符号，安装方法等。

3外表：应平整、清洁、无裂纹、划伤、变形。 4运行指示器：加电时处于指示“正常”的位置。

199

5接线端子：对压接端子，检查螺栓能否压紧；检查接线柱、接线螺栓、接触面和垫片是否良好。

5.3.2现场离线检测金属氧化物SPD在75%直流参考电压（或等于最大持续工作电压峰值的直流电压）下的泄漏电流，校核其是否在制造商保证的数据范围内。检测时应记录环境温度。检测气体间隙型SPD的直流击穿电压，校核其是否在制造商保证的数据范围内。检测时应限制其击穿电流。

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