1、雷 电 防 护 新 标 准 评 述 GB 50057-2010、GB 50343-2012与 IEC 62305/2010的比较/薛 文 安 2015 年6月于内蒙/天津市中力防雷技术有限公司特聘顾问 中国民航大学 教授/目 录/1、IEC62305-2010与GB50057-2010、GB50343-2012的架构 2、GB50057-2010、GB50343-2012引用了不同版本的IEC62305 3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论 4、IEC62305-2010、GB5005-2010、GB50343-2012和GB50689-20
2、11关于SPD选择的探讨/引言/GB/T 21714/1-2008/2015/IEC 62305-1/2006/2010 雷电防护 第1部分：总则 GB/T 21714/2-2008/2015/IEC 62305-2/2006/2010 雷电防护 第2部分：风险管理 GB/T 21714/3-2008/2015/IEC 62305-3/2006/2010 雷电防护 第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险 GB/T 21714/4-2008/2015/IEC 62305-4/2006/2010 雷电防护 第4部分：建筑物内电气、电子系统 GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范 GB 506
3、89-2011 通信局（站）防雷与接地工程设计规范 GB 50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范/1、IEC62305-2010与GB50057-2010、GB50343-2012的架构/IEC62305-1/雷电威胁/IEC62305-2/雷电风险/LP/LPS/SPM/雷电防护/IEC62305-3/IEC62305-4/防护措施/GB50057/GB50343/LPZ1/直击雷防护系统（LPS/接闪器 （针、网、带/引 下 线/共 用 接 地 装 置/雷电防护(LP/LEMP防护措施（SPM/外部LPS/内部LPS/电气绝缘/雷电均压搭接/S P D/合理布线/隔离界面/连
4、接网络-接地/GB50057/GB50343/1、IEC62305-2010与GB50057-2010、GB50343-2012的架构/接地系统/三维磁***/线缆 磁***/LPZ0A/B/注1：连接网络（等电位连接网络）bonding network 一个低阻抗的网络与接地装置共同组成完善的接地系统，能够最大限度地降低电位差，减少磁场。 搭接（连接、等电位连接） bonding 用来形成导电通路，以确保金属部件之间的导电连续性并具有足够的通流能力的金属部件之间的可靠连接（如***等）。 注2：隔离界面 isolating interfaces 能够减小进入LPZ的线路中传导浪涌的装置。 注3：雷
5、电均压搭接包括：直接用导体搭接和通过SPD搭接/1、IEC62305-2010与GB50057-2010、GB50343-2012的架构/50057缺少雷电威胁中LPL的概念 50057缺少风险评估 50057的4、5章增加了防闪电感应措施 防闪电感应的定义应该探讨 50057第6章缺少了隔离界面和合理布线。 50343缺少雷电威胁中LPL的概念 50343缺少了隔离界面 SPM 不是内部防雷 LPS 不能缺少内部LPS/1、IEC62305-2010与GB50057-2010、GB50343-2012的架构不同点/50057引入标准名录中未列入IEC62305-2010，但正文和条文说明中几
6、乎每一章都引用了IEC62305-2010/Ed2/0的内容。 GB50057-2010发布于2010年11月3日； IEC62305：2010发布于2010年12月/2、GB50057-2010、GB50343-2010引用了不同版本的 IEC62305雷电防护系列标准/50343引用了GB/T21714-2008/IEC62305-2006版本，应引用IEC62305-2010版本。 62305-2010在整体框架不变的情况下，进行了修改和整合，增加了新概念、新术语和计算公式，初步统计共修改内容1500条。已发布两年。 风险评估是建立在LPL的基础上的，但50343没有引用LPL的概念/2
7、、GB50057-2010、GB50343-2010引用了不同版本的 IEC62305雷电防护系列标准/3/1 术语 雷击事件损害源主要/ - 雷电流脉冲 -伴随的雷电电磁脉冲（LEMP）。 LEMP是一个关键术语/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/差别：create surge 产生的浪涌 lightning surges 闪电电涌/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/浪涌和闪电电涌的定义不同。 可见62305与50057对LEMP的定义有较大差别/3、GB50057-2010、GB
8、50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/许多术语英文原文是一致的，但在不同标准中汉语称谓却不同。例如： SPD有浪涌保护器、电涌保护器、防雷器、避雷器、浪涌抑制器、防雷保安器等多种称谓，通常认为在低压系统中称浪涌保护器较为普遍。 三个标准中还有很多术语应统一。（bonding、impuse等） 术语和定义应和国际标准接轨/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/3/2 雷电防护的基本准则/ 雷电防护等级LPL 雷电防护区LPZ 3/2/1 雷电防护等级LPL LPL是风险评估的依据，也是设计雷电防护措施的依据。 62305介绍四
9、种雷电防护等级（LPL I至IV），对每种LPL规定了一组雷电流参数值，该组参数值与在自然界发生雷电时最大和最小值不被超出的概率有关/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/表1 各LPL对 应 的 雷 电 流 参 数 最 大 值/表2 各LPL雷电流参数的最小值及其对应的滚球半径/下类范围内的概率/小于表1所示的最大值/大于表2所示的最小值/表3 雷电流参数上下限值对应的概率/LPL具有从3kA到200kA的防护跨度，其防护概率是98% ； LPL具有从5kA到150kA的防护跨度，其防护概率是95%； LPL具有从10kA到100kA的防护
10、跨度，其防护概率是86%； LPL具有从16kA到100kA的防护跨度，其防护概率是79%。 可见LPL决定了防护概率，反之亦然/5 100 150 200/LPL/II/III/IV/I/99%)200kA/3kA(99/5kA(97/10kA(91/16kA(84/98%)150kA/95%)100kA/95%)100kA/I(kA/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/表4 IEC 62305与GB 50057及GB50343防雷分类的比较/3/2/2 雷电防护分类比较（三者最大的差别：依据不同/雷电风险评估/风险评估的目的就是通过选择
11、合适的防护措施把风险减少到风险容限值（RT）之下。 1、雷电防护必要性 RRX 注1：RXNXPXLX 注2：风险可分为RA、RB、RC、RM 、RU、RV、RW 、RZ RRT 必须防护，采取雷电防护措施使RRT 2、雷电防护经济合理性 价值：CRL+CPM CL 则防护措施合理 CL 无防护总损失价值 CRL 防护后的剩余损失价值 CPM 防护措施费用 风险评估是LPS、SPM设计选择的量化和优选的依据，也是不必进行雷电防护措施的依据。 概率论是雷电防护决策的科学工具/LPL是设计防雷措施（LPS、SPM）和风险评估的依据，也是决定防护概率的依据。 如：LPS的滚球半径、接闪网格的尺寸、引
12、下线根数和隔距、接地极长度和类型； SPM中SPD的通流量、位置、协调配合、连接导体、磁***SF、搭接网络的阻抗等都根据不同的LPL设计不同的LPS、SPM，使需保护对象有不同的防护概率/表5 LPL与LPS、SPM的关系/3/3 雷电流参数 GB50057-2010附录F中表F/0/1-1、F/0/1-2、F/0/1-3、F/0/1-4只引用了LPL的最大值， GB50343的附录C也只引用了LPL的最大值/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/62305的LPL/50057的建筑物防雷分类 一、二、三类/GB50343的雷电防护等级 A、
13、B、C、D/50057和50343更关注了雷电流的最大值/取电流参数的最大值/3/4 内部LPS（IEC 62305） 内部LPS的作用是避免由于雷电流在外部LPS或建筑物内其他导电部件 流动时，导致建筑物内产生危险火花触发火灾和***。 内部LPS的防护措施为： 1、部件之间的电气绝缘： IEC 62305-2010 GB-50057-2010 隔距S=(Ki/Km)*Kc* L 4/3/8防止雷电流流经引下线和物或内部 Ki(0/08/0/06/0/04)与LPS类别有关 接地装置时产生的高电位对附近金属系统 Km(空气Km=1)与绝缘材料有关 线路的反击。 Kc 与引下线数目有关 第一类S
14、a30/08kclx(4/2/4缺失) 第二类Sa30/06kclx (4/3/8) 第三类Sa30/04kclx (4/4/7) 2、雷电均压搭接：连接导体 （在电气不连续时） 加装SPD （在直接连接不可行时） ISGs(SPD)（在直接连接不允许时） 注：SPD用于内部系统和线路中；ISGs的SPD用在煤气管、水管桥接等处。 结论：当电气绝缘达不到要求时，再进行等电位连接/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/3/5 浪涌保护器的安装位置 50057图J1/2-562305图D/1 50057图J1/2-5注解5 为I级试验的电涌保护器
15、； 62305图D/1的注解5为I级或II级测试的浪涌保护器/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/3/6 风险评估 IEC62305-2/2010 Ed/2/0风险评估的各种因子、计算公式等都有修改，GB50343应引用IEC62305-2/2010 Ed/2/0版本/3、GB50057-2010、GB50343-2012引用IEC62305有关内容的讨论/SPD选择时多个性能参数都应考虑，但最重要的是 ： 电压保护水平Up 的选择 通流量的选择Iimp、In、Imax 响应时间tA（标准中没有写入，在此不讨论/4、IEC62305-201
16、0、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/4/1 Up和Up/f Up 规定SPD两端的残压相应的优选值。 Up必须小于或等于被保护设备的冲击耐受电压额定值Uw/ 通常为：Up0/8Uw。 低压供电系统：Uw表征了其绝缘对过电压的规定耐受能力/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/类含有电子电路的设备，如计算机、有电子程序控制的设备 类含家用电器和类似负荷 类如配电盘、断路器，包括线路、母线、分线盒、开关、插座等固定装置的布线系统，以及应用
17、于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等的一些其他设备 类如电气计量仪表、一次性过流保护设备、滤波器/建筑物内220/380V配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/三标准关于Up对应的UW要求是相同的 50057、50343要求电源引入总配电箱处SPD保护水平Up2/5kV。与表6/4/4中III类、IV类要求不同。 Up小有益于保护设备，但Up不是越小越好，考虑TOV等因素应恰当选取，与被保护设备匹配。 Up/f概念三个标准大同小异，工程上应注意SPD引
18、线长度，短且直/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/4/2 通流量的选择Iimp、In、Imax 应根据LPL类型选择SPD的通流能力 IEC 62305/2010、GB 50057-2010给出浪涌 过电流预期值 GB 50343-2012、GB 50689-2011给出标称 放电电流和最大放电电流的参数值/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/IEC 62305-2010 表E/2 雷击低压系统浪涌过电
19、流的预期值/IEC 62305-2010 表E/3 雷击通信系统浪涌过电流的预期值/GB 50057-2010 表5 预期雷击的电涌电流/GB 50343-2012 表5/4/1-2 电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值/GB 50689-2011 表9/3/4 供电系统浪涌保护器最大放电电流（Imax kA/注：9/2/8通信局（站）雷电过压保护应采用限压型SPD/4/2/1 不同损害源引发不同雷电流 雷击建筑物 损害源S1 雷击建筑物附近 损害源S2 雷击连接到建筑物的线路 损害源S3 雷击连接到建筑物的线路附近 损害源S4 只有S1和S3才能引发Iimp/4、IEC62305-2010、
20、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/4/2/2 雷击线路（S3）时Iimp的估算 （见IEC62305/4图D/2） 当雷击中低压供电线路，雷电流双向分配，在入户的最后一个电线杆发生绝缘击穿，设50%泄入大地，当为TN-C系统，三相加中性线，则每相的冲击雷电流如下式 Iimp=0/5I/2m TN-C，I200kA，m4 Iimp12/5kA； TN-S，I200kA，m5 Iimp10kA 与IEC62305/1表E/2和GB50057条文说明表5预期电流是一致的。50057的4/2/3/2条也有同样的要求。 GB50057第一
21、、二、三类防雷建筑4/2/4、4/3、4/4条文中再也没有提及S3引起的雷电流（闪电电涌）侵入。 GB50343表5/4/1-2推荐值在第一级Iimp（10/350us）为20kA。 在S3的情况下，Iimp12/5kA是可以理解的/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/分流模型/4/2/3 雷击建筑物（S1）的Iimp值估算 IEC 62305-1附录E（资料性附录） GB50057/当流入大地时，雷电流直接或通过与之相连的SPD在接地装置外部导电部件和线路间分流。由E/2、E/3、E/4、E/5导
22、出 IF=0/5I/(n1+n2)m/4/2/4-9 在电源总配电箱处所装设的 I级试验的SPD，其每一保护模式的冲击电流值按下式计算（无***层） Iimp=0/5I/nm （4/2/4-6/50057引用了62305附录E的E/4、E/5式，所以4/2/4-6式与62305的公式相同。 4/2/4的11、13、14条也用了4/2/4-6式。 注意：62305此公式指的是雷电流（S1）在接地装置外部导电部件和线路间的分流。 注：E/2、E/3式对每个接地点假定阻抗数值都相同，否则必须采用更复杂的公式。该公式是分流模型的示例，可操作性差，并有严格的条件/注：0/5 设一半电流入地 n 外来金属管
23、道和线路总数 （n =n1+n2） m 每一线路导体芯线的总根数 I 雷电流/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/分流模型/当I取200kA n1 m4 Iimp25kA n2 m4 Iimp12/5kA n3 m4 Iimp8/33kA I取200kA的条件为只有一根引下线与一个接地极的情况，见图D/3。 当有多根引下线和B型接地系统，因复杂的分流使其值远小于200kA，如下图。 S1的情况下，要求Iimp12/5kA只是一个特例，没有通用性/4、IEC62305-2010、GB50057-201
24、0、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/4/2/4 相关条文S1引发的Iimp值 50057的6/3/4/2、6/4/5/1条也要求用4/2/4-6式计算Iimp值。从第6章防雷击电磁脉冲图6/2/2分析，SPD安装引入线路的边界处，部分雷电流来源主要为S3和其他损害源，所以6/3/4/2、6/4/5/1条用4/2/4-6式应探讨/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB506
25、89-2011关于SPD选择的探讨/50057的4/3/8“防止雷电流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和电子系统线路的反击”。4/3/8的7、8、9条，4/4/7的2、3、5用4/2/4-6式应探讨，因为4/2/4-6式源于S1电流的分流，而不是高电位反击。 50057的4/2/4/11条用4/2/4-6式计算，“无法确定时应选2kA”，可以从表5中找到2kA来源是雷击线路S3引起的值，而不是S1引起的，又把S1与S3混淆了。 50343要求Iimp12/5kA和5/4/3-1式， 但其核心应是表5/4/1-2所推荐的数值/4、IEC62305-2010、GB50057-
26、2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/50057把由S1引起导出的4/2/4-6式作为所有条款选Iimp的依据，从条文说明4/1/14/1/3的第二段找到了答案。 “本规范的第一、二、三类防雷建筑物是按S1和S2雷击选用SPD的，其Up和通流能力足以防S3和S4引发的过电压和过电流。所以不在规范中单独列入防S3和S4的规定”的结论。 只要从4/2/3条文说明查表5就可以得到，S3和S4引发的雷电流的预期值远大于S1和S2引发的雷电流值（大一个数量级），与结论相反/4/2/5 In、Imax值/4、IEC62305-2010、GB50057-2010、GB50343-2012和 GB50689-2011关于SPD选择的探讨/62305和50343都允许电源入户线路在LPZ0到LPZ1边界（MB）上安装II类试验（8/20）SPD，62305是有条件允许的 。 50343和50689给出了推荐值/注：Imax大于In，通常Imax1/6In2In，由厂商给出/In与Iimp的等效换算 能量相等： 4/18倍；近似线性计算： 17/5倍；积分计算：22/5倍；IEEE-C