低压配电系统防雷设计方案探讨

梁俊东

摘要：在防雷设计时，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施，建立完善的雷电浪涌过电压保护措施，根据被保护建筑物的特点和低压电源系统的形式选择和安装电涌保护器。每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

关键词：供电系统 ，防雷 ，设计方案

Abstract: in the lightning protection design, except when the sings rem measures should be considered outside, still should consider lightning electromagnetic impulse protective measures, set up perfect lightning surge overvoltage relaying protection measures, according to the characteristics of the building to be protected and low voltage power supply system in the form of choice and installation surge protector. Each year before the operation of the thunderstorm season to lightning protection device into line one test, the thunderstorm seasons to strengthen appearance patrol, such as the detection of abnormal should handle in time.

Keywords: power supply system, lightning protection, design scheme

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、雷害分析

随着经济建的高速发展，电子信息设备的应用已深入至国民经济、国防建设和人民生活的各个领域，各种电子、微电子装备已在各行业大量使用。由于这些系统和设备耐过电压能力低，雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰和永久性损坏。而雷电对系统和设备的侵害，通常通过地电位反击、各种耦合机制（电流耦合、电感耦合、电容耦合）及电磁脉冲辐射等方式沿供电线路、通信线路、网络线路和金属管线进入设备，造成系统和设备的损坏。因此在防雷设计时，除应考虑防直击雷措施外，还应考虑雷电电磁脉冲的防护措施，建立完善的雷电浪涌过电压保护措施，根据被保护建筑物的特点和低压电源系统的形式选择和安装电涌保护器。

二、设计依据

A、GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》

B、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

C、QX3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

D、GB18802《低压配电系统的电涌保护器（SPD）》

E、IEC61312-1、2、3《雷电电磁脉冲的防护》

F、GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

G、GB50194-93《建设工程施工现场供用电安全规范》

三、低压供电系统防雷设计方案

根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。

（1）第一级电源防雷设计：

根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前应埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压防雷器。必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。

对于三相电源B级防雷器，三相进线的每条线路应有60KA以上的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内，防雷器并联安装在总配电室进线端处，做直击雷和传导雷的保护。可选用箱式三相电源防雷器，型号为YF-X380B120，（或选用模块式三相电源防雷器，型号为YF-M380/120），此级防雷器并联安装，标称通流容量为60KA（8/20μs），对后接设备的功率不限，可以对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泄放保护。

（2）第二级电源防雷设计：

虽然已经在总电源进线端安装了第一级的防雷器，但是当较大雷电流进入时，第一级防雷器可将绝大部分雷电流由地线泄放，而剩余的雷电残压还是相当高，因此第一级防雷器的安装，可以减少大面积的雷击破坏事故，但是并不能确保后接设备的万无一失；假设由配电室总电源拉至其它建筑物的电源线路全部为三相走线，也存在感应雷电流和雷电波的二次入侵的可能，需要在分电柜安装电源第二级防雷器。

第二级防雷器，作为次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，雷电多发地带建筑物需要具有40KA的通流容量，将第一级防雷器泄放后出现的雷电残压以及电源线路中感应的雷电流给予再次泄放。三相线路选用YF-X380B80箱式三相电源防雷器，标称通流容量为40kA；单相线路可选用YF-X220B80箱式单相电源防雷器，标称通流容量40k

A；此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。

（3）第三级电源防雷设计：

这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做第三级的防雷，由经过一、二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。作为第三级的防雷器，三相线路选用YF-X380B40箱式三相电源防雷器，标称通流容量20KA，此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。

单相的用电设备，可以选用YF-X220B40箱式单相电源防雷器，标称通流容量20KA，作为第三级电源雷电防护。

（4）末级电源防雷设计：

针对一些较贵重的弱电设备，虽然前面已做好三级防雷，但仍有一些雷击残压进入设备，为防止设备因雷电流的冲击而损坏，应在设备供电之插座采用翌丰系列的防雷插座，型号为YF-CZ/6，最大通流容量10KA。

（5）注意事项：

电源线路防雷与接地应符合以下规定：

A、进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路。

B、电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时，配电线路必须采用TN－S系统的接地方式。

C、配电线路设备的耐冲击过电压额定值应符合相关规定。

D、在直击雷非防护区（LPZOA ）或直击雷防护区（LPZOB ）与第一防护区（LPZ1）交界处应安装通过I经分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防扩区之手的各分区（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。

E、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到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。

F、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。

G、用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符相关规定。

四、运行维护

（1）防雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。

（2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

（3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。

（4）每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。