二、二類防雷建筑物
1、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄六規定,其首次雷擊電流幅值為150KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為37.5KA,波頭0.25us;根據圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計,另外50%按1/3分配于線纜計;首次雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流分流值為150*50%/3/3=8.33KA;后續雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流的分流值為37.5*50%/3/3=2.08KA;如果進線電纜已經進行屏蔽處理,其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%,即 8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在電涌保護器承受10/350 us的雷電波能量相當于8/20 us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20 us波形電涌保護器的最大放電電流為8.33*8=66.6KA;即設計應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為65KA,以法國SOULE公司產品為例,選用PU65型。根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規定,該級電涌保護器應在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區的交界處安裝。
2、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區的交界處安裝電涌保護器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20 us),故此處應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型。
三、三類防雷建筑物
1、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄六規定,其首次雷擊電流幅值為100KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為25KA,波頭0.25us;根據附圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計,另外50%按1/3分配于線纜計;首次雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流分流值為100*50%/3/3=5.55KA;后續雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流分流值為25*50%/3/3=1.39KA;如果進線電纜已經進行屏蔽處理,其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%,即 5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在電涌保護器承受10/350 us的雷電波能量相當于8/20 us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20 us波形電涌保護器的最大放電電流為5.55*8=44.4KA;即設計應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型,根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規定,該級電涌保護器應在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區的交界處安裝。
2、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區的交界處安裝電涌保護器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20 us),故此處應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型。
在供電線路中,電涌保護器的具體安裝以較常用的TN-S系統,TN-C-S系統,TT系統為例,示意如下:
1)TN-S系統過電壓保護方式
2)TN-C-S系統過電壓保護方式
3)TT系統過電壓保護方式
綜上所述可見,在防雷保護設計中,總的防雷原則是采用三級保護:1、將絕大部分雷電流直接引入地下基礎接地裝置泄散;2、阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓;3、限制被保護設備上浪涌過電壓幅值(過電壓保護)。這三道防線,缺一不可,相互配合,各行其責。目前通常作法是以下三點:
1)建立聯合共用接地系統,形成等電位防雷體系
將建筑物的基礎鋼筋(包括樁基、承臺、底板、地梁等),梁柱鋼筋,金屬框架,建筑物防雷引下線等連接起來,形成閉合良好的法拉第籠式接地,將建筑物各部分的接地(包括交流工作地,安全保護地,直流工作地,防雷接地)與建筑物法拉第籠良好連接,從而避免各接地線之間存在電位差,以消除感應過電壓產生。
2)電源系統防雷
以建筑物為一個供電單元,應在供電線路的各部位(防雷區交接處)逐級安裝電涌保護器,以消除雷擊過電壓。
3)等電位聯結系統
國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(局部修訂條文)明確規定,各防雷區交接處,必須進行等電位聯結;尤其建筑物內的計算機房等弱電機房,遭受直擊雷的可能性比較小,所以在此處除采取電涌保護器進行感應雷防護外,還應采用等電位聯結方式來進行防雷保護,本文不再敘述。
作為電氣設計人員都非常清楚,建筑物的防雷保護設計是一項既簡單又繁瑣的內容,但對建筑物的安全使用,電氣設備的正常運行有著至關重要的作用,所以還有待于各位電氣設計人員作進一步的研究與探討;同時必須嚴格按照國家規范,善為謀劃,精心設計。本文僅此設計作了一點粗淺的探討,所以文中不足之處,望同行不吝賜教。
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