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各类防雷建筑物在不同低压配电系统下的直击雷雷电流分配 和电涌保护器的优选选型摘要 本文主要依据 GB50057-942000 版和 IEC 有关标准,以图解方式计算雷击电流在低压配电系统 中的分配,辅助SPD的设计和选型。关键词直击雷防雷分类 雷电流分配 优选值 SPDGB50057-94 2000 版已经发行了很长时间了,但是仍然不时可以听到 关于对 GB50057-942000 版中的直击雷电流在接地系统和进入建筑物的各种服务性导电 管线的分配问题的不同说法。本文试图用图解的方式对各类防雷建筑 物在不同低压配电系统下的直击雷电流分配和电涌保护进行描述。GB50057-94 2000版对直击雷在接地系统和进入建筑物的各种服务性 导电管线的分配问题是这样描述的: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二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。在 LPZ0B 与 LPZ1 区的界面处做等电位连接用的线夹和电涌保护器仅应按上述方法考 虑雷闪击中建筑物防雷装置时通过它们的雷电流;可不考虑沿全长处 在LPZ0B 区的各种设施引入建筑物的雷电流,其值仅为感应电流和小部 分雷电流。本文将依据 GB50057-942000 版标准内容着重通过图解计算的方式对于不同分类的防雷建筑物和不同的低压配电方式下,每一条供电线路上分配的雷电流iv的 大小,从而指导SPD的选型。分为下面几类情况进行讨论。实际情况 千差万别,但均可以依据标准去设计和施工。一、首先讨论低压配电线路为非铠装屏蔽进入建筑物的情况,我们又 可以分为以下 3 种:1)除低压配电电缆以外没有其他任何服务性金属管、缆进入建筑物。50%的雷电流ii二is/1二is,平均分配到组成低压配电电缆的每一条电 力线路上,其值为 iv除低压配电电缆以外,无其他服务性金属管缆或金属通信线路进入分 类配电方式直击雷电流在低压配电线路上的分配图解首次雷击雷电流 幅值10/350us波形首次直击雷在低压配电线路上每线的分配第I类试验10/350us 优选值两根配电线进入举例:单相两线单相三线(PE线不分流)第一类防雷建筑物200kAiv=200*25%=50kAIimp=50kA(ASafe-50)第二类防雷建筑物 150 kAiv=150*25%=37.5kAIimp=35,40kA(ASafe-35) 第三类防雷建筑物 100 kAiv =100*25%=25kAIimp=25kA(ASafe-25) 三根配电线进入举例:IT第一类防雷建筑物200 kAiv =200*16.7%=33.3kAIimp=35kA(ASafe-35)第二类防雷建筑物 150 kAiv =150*16.7%=25kAIimp=25kA(ASafe-25) 第三类防雷建筑物 100 kAiv=100*16.7%=16.7kAIimp=20,25kA(ASafe-25) 四根配电线进入举例: TN-CTN-C-S(PE 线不分流)第一类防雷建筑 物 200 kAiv=200*12.5%=25kAIimp=25kA(ASafe-25)第二类防雷建筑物 150 kAiv=150*12.5%=18.8kAIimp=20,25kA(ASafe-25)第三类防雷建筑物 100kAiv=100*12.5%=12.5kAIimp=15kA(ASafe-15)五根配电线进入五根和以上m根配电线进入类似计算表中按m=5计算 第一类防雷建筑物 200kAiv=200*50%/m=20kAIimp=25kA(ASafe-25)第二类防雷建筑物 150 kAiv=150*10%/m=15kAIimp=15kA(ASafe-15) 第三类防雷建筑物 100 kAiv=100*10%/m=10kAIimp=15kA(ASafe-15) (表中为每线分配的雷电流值,并列出 Iimp 优选值,可指导建筑物 进口处低压配电系统的 SPD 选型。 括号中为对应的 ASP 安世杰 ASafe 系列 SPD 的型号)2) 除低压配电电缆以外只有另外一类金属管道进入建筑物的,例如 只有金属上下水管道、煤气管道等服务性导电管道进入的建筑(无通 信电缆进入);或者只有通信电缆进入而没有其它服务性导电管道进 入的建筑物。50%的雷电流is平均分配到低压配电电缆和另外一类服 务性管道上,每一类服务性管缆分配的雷电流为ii二is/2。组成低压配电电缆的每一条电力线路上分配的雷电流iv=ii/mo 仅有一类金属管、缆进入建筑物分类配电方式首次直击雷在低压配电线路上每线的分配第I类试验 10/350us 优选值两根配电线进入举例:单相两线单相三线(PE线不分流)iv =200*25%/2=25kAIimp=25kA(ASafe-25) iv=150*25%/2=18.8kAIimp=20,25kA(ASafe-25) iv=100*25%/2=12.5kAIimp=15kA(ASafe-15) 三根配电线进入举例:ITiv=200*25%/3=16.7kAIimp=20,25kA(ASafe-25)iv=150*25%/3=12.5kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=100*25%/3=8.3kAIimp=15kA(ASafe-15)四根配电线进入举例:TN-CTN-C-S (PE线不分流) iv=200*25%/4=12.7kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=150*25%/4=9.5kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*25%/4=6.3kAIimp=15kA(ASafe-15)五根配电线进入五根和以上m根配电线进入类似计算表中按m=5计算 iv=200*25%/m=10kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=150*25%/m =7.5kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*25%/m =5kAIimp=15kA(ASafe-15)(表中为每线分配的雷电流值,并列出Iimp优选值,根据IEC的规 定,每一相线对PE不小于12.5KA,因此Iimp的优选值最小设定为 15KAo优选的Iimp值可以指导建筑物进口处低压配电系统的SPD选 型。括号中为对应的ASP安世杰ASafe系列SPD的型号)3) 所有种类的服务性导电管缆(电缆、通信电缆、和其他金属管道) 进入建筑物,例如金属的上下水管道、金属煤气管道、通信电缆等等 进入的建筑。此时按地线分配50%计算,其余50%平均3 分到电缆、 通信电缆、其他金属管道上。(请见右图,详细图解略,参照 1)小节按照3 分原则计算。)对低压配电系统的电缆雷电流的分配ii二is/3,而每线分配iv二ii/m。仅有一类金属管、缆进入建筑物分类配电方式首次直击雷在低压配电线路上每线的分配第I类试验10/350us 优选值两根配电线进入举例:单相两线单相三线(PE线不分流)iv=200*16.7%/2=16.7kAIimp=20,25kA(ASafe-25)iv=150*16.7%/2=12.5kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*16.7%/2=8.3kAIimp=15kA(ASafe-15)三根配电线进入举例:ITiv=200*16.7%/3=11.1kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=150*16.7%/3=8.3kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*16.7%/3=5.6kAIimp=15kA(ASafe-15)四根配电线进入举例:TN-CTN-C-S(PE线不分流)iv=200*16.7%/4=8.3kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=150*16.7%/4=6.3kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*16.7%/4=4.2kAIimp=15kA(ASafe-15)五根配电线进入五根和以上m根配电线进入类似计算表中按m=5计算iv=200*16.7%/m=6.7kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=150*16.7%/m =5kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*16.7%/m =3.3kAIimp=15kA(ASafe-15)(表中为每线分配的雷电流值,并列出limp优选值,根据IEC的规 定,每一相线对PE不小于12.5KA,因此limp的优选值最小设定为 15KA。优选的limp值可以指导建筑物进口处低压配电系统的SPD选 型。括号中为对应的ASP安世杰ASafe系列SPD的型号) 考虑沿各种设施引入建筑物的雷电流,应采用较大值。另外,当建筑 物的综合地网接地不良时,在服务管缆包括配电线路上回分配更大的 雷电流。因此推荐的优选值也较计算出的结果大。关于 3 分原则:低压配电电力电缆为一类服务性导电管缆,采用导电 介质的通信电缆为一类服务性导电管缆、而上下水管道、煤气管道等 金属导电管道为另一类服务性导电管缆。雷电流is1/3平分到每一类管缆上,一类管缆中线的数量m不影响ii=l/3*is 的分配结果。只有服务性管缆的种类会影响到 ii 的分配结果。 二、低压配电线路铠装屏蔽进入建筑物的情况我们可以将铠装屏蔽的低压配电线路的铠装屏蔽层分配供配电线路 的 70%的雷电流,其余 30%平均分配到每条芯线,同样的可以分为以 下几种情形:1)当没有其他金属管缆进入建筑物时,直击雷在低压配电线路上的 分配情况同上面(一)描述的第 1)种情况类同。即: 仅有一类金属管、缆进入建筑物分类配电方式首次直击雷在低压配电线路上每线的分配第I类试验10/350us 优选值两根配电线进入举例:单相两线单相三线(PE线不分流)iv=200*30%*50%/2=15kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=150*30%*50%/2=11.3kAIimp=15kA(ASafe-15)iv=100*30%*50%/2=7.5kAIimp=15kA(ASafe-15) 三根配电线进入举例:ITiv=200*30%*50%/3=10.2kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=150*30%*50%/3=7.7kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=100*30%*50%/3=5.1kAIimp=15kA(ASafe-15) 四根配电线进入举例:TN-CTN-C-S (PE线不分流) iv=200*30%*50%/4=7.5kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=150*30%*50%/4=5.6kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=100*30%*50%/4=3.8kAIimp=15kA(ASafe-15) 五根配电线进入五根和以上m根配电线进入类似计算表中按m=5计算 iv=200*30%*50%/m=6kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=150*30%*50%/m=4.5kAIimp=15kA(ASafe-15) iv=100*30%*50%/m=3kAIimp=15kA(ASaf
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