摘 要:本文主要对GB50057-94《建筑物防雷设计规范》(2000年版)中有关SPD配置提出三个方面的异议:
(1)建筑物分区配置SPD是不能优化防雷保护系统的。其结果是,配置的SPD不多就少。SPD多了是“花钱买SPD损坏率”,少了是增加被保护物损坏率。
(2)通过第1级SPD的雷电流波形不可能再保持是首次雷击的雷电流原型波形——10/350μs。
(3)规定通过SPD的标称放电电流(In)波形,第1级为10/350μs,第2级为8/20μs,SPD检验也使用这样的波形,这是不符合侵入雷电波行程规律的。是完全没有必要的。
关键词:建筑物防雷 SPD 雷电流波形
GB 50057—94《建筑物防雷设计规范》(2000年版)对有关SPD 的配置做了明确规定,笔者从以下三个方面提出异议:(1)建筑物分区配置SPD;(2)通过第1级SPD的雷电流波形为10/350μs;(3)通过第2级SPD的雷电流波形为8/20μs。
1.建筑物分区配置SPD不能优化防雷保护系统
在雷电放电时,在建筑物内各个空间产生的电磁场强度是不等的,在各种导电体(含各种导线)上以及各种仪器设备上产生雷电的流动波(或叫行波),重则损坏各种绝缘和元件,轻则也会干扰电子信息系统正常工作。为了形象化,划分很多不同的防雷区(LPZ),告诫人们如何做好屏蔽、接地和等电位连接,这是必要的。但作为配置SPD是不充分的,达不到优化防雷保护系统的目的。这是因为在同一区内不同空间点(位置)的电磁场场强是不等的(完全金属密闭体除外)。
建筑物电子信息系统是一个复杂网络(含接地网),在各个节点(含地网)之间有电位差。所谓等电位连接,只是电位差减小的连接,并不能达到真正的等电位。
雷电波侵入到建筑物(含构筑物)电子信息网络的渠道通常有:一是沿各种导电金属体;二是电容耦合,又称静电感应;三是电感耦合,又称电磁耦合;四是分开接地的接地装置,由一个接地装置上地电位升高,在另一个接地装置上产生的电位升高,通常称为阻性耦合。
雷电波通过上述四条渠道侵入到电子信息网络中,在各个节点上产生折射和反射,各节点上形成的波形是振荡衰减波形。IEC 62305-4附录D中也指出是“振荡现象”。节点上这种波形,既不是侵入原型波形——10/350μs,也不是8/20μs波形。
各个节点上呈现的电压幅值和波形,与侵入波幅值和陡度、SPD残压以及各节之间的电气距离(不是几何距离)有关。根据各节点上的过电压Uex(这是随机变量),按绝缘配合原则(即基于实践运行统计的经验基础上总结出本国可接受的风险率)来优化配置SPD。怎么能不管侵入雷电波幅值和陡度、各节之间距离、被保护物的绝缘水平,简单地分区配置SPD呢?这样配置SPD,其结果不是SPD多了就是少了。SPD多了,因它本身是器件,有一定的损坏率,多了就是“花钱买事故”。SPD少了,增加被保护物的损坏率。
据笔者所知,在3kV及以上电网中,应用如下所说的配置方法,已有70多年历史[1、,2],经不断研发,今天这套配置方法已达到非常完善的地步,分析结线采用变电所与架空线路为电气一体的防雷保护分析统计方法,雷击概率采用蒙特卡洛法(Monte Carlo)统计试验方法;已有电子计算机专用程序——电磁暂态计算程序(EMTP)。这些都可“借鉴”和“参考”。在IEC 62305-4附录C亦推荐“需要用网络分析软件进行计算机仿真”。