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启栅防雷指南:(3)雷电防护系统简述

2024-05-18

内部防雷主要有:金属设施的等电位连接、低压供电设备的等电位连接和信息技术设备的等电位连接。

1、金属设施的等电位连接:

等电位连接,依据IEC 60364-4-41和IEC 60364-5-54。

所有最新建立的电气设施都要求有等电位连接。依据IEC 60364系列标准,等电位连接克服了电势差也即防止了危险的接触电压,如:存在于低压用电设备中保护线和金属水管、天然气管及暖气管之间的电势差。

依据IEC 60364-4-41,等电位连接由以下部件构成:

----主等电位连接(今后亦称为保护性等电位连接 ;

----辅助等电位连接(今后亦称为辅助保护性等电位接 。

依据上述标准,每个建筑物都必须包含一个主等电位连接。( 如图)

只有当电源线路的开断条件无法满足,或者依据IEC 60364第7部分,在一些特殊的领域中,才需有辅助的等电位连接排。

主等电位连接

下面所列的非电气装置的导电部件必须直接连接到主等电位连接中:

-依据 IEC 60364-4-41,主等电位连接导体(今后称为: 接地导体 )

-基础接地体或防雷保护接地体

-中央供暖设备

-金属供水管

-建筑构件中的导电部分(如: 电梯导轨、钢筋骨架、通风和空调管道)

-金属排水管

-内部天然气管道

-天线的接地导线(在德国依照VDE 0855-300 )

-通信设备的接地导体 (依据DIN VDE 0800

-电气设备的保护地线( 依据DIN VDE 0100,TN系统的PEN线及TT/IT系统的PE线)

-电气和电子设备导线的金属屏蔽

-电压在1000V以内的电缆的金属护套

-当未出现超出允许范围的接地电压时,依据HD637 S1,超过1千伏强电流设备的接地装置。

IEC 60050-826对非电气装置的导电部件的标准定义:一个非电气装置的导电部件,它虽然不属于电气设备,但通过它可能引入电势,包括地电势

注意:导电的地板及墙壁也属于非电气装置的导电部件,可能通过它引入电势,包括地电势。

下面的设备部件,通过隔离火花间隙,间接地连接到主等电位连接排中:

-依据EN 50162,具有阴极防腐保护和具有杂散电流防护措施的设备

-依据 HD 637 S1,超出1千伏的强电流设备的接地装置,如果出现过高的接地电压。

-依据EN50122-1,交流和直流电气化铁路的接地 ( 需经书面同意,德国铁路公司的铁轨线路才可连接 )

-实验室的测试设备的接地,如果这个接地是和保护线分开的。

等电位连接的接地装置的设计

低压用电设备要求特定的接地电阻(保护性器件的断开条件),而基础接地体铺设成本比较经济,提供了较低的接地电阻,因而基础接地体成为等电位连接的一个最佳和有效补充。在德国,基础接地的具体做法可参照 DIN 18014,例如,其中要求在接地母线上应有终端盒。

等电位连接线 ( 今后称: 保护性连接线 )

等电位连接线,应该象保护地线那样,用绿/黄色标识,因为等电位连接线是在执行保护性的功能。

等电位连接线不承载工作电流,因此它们可以是裸露或绝缘的。

依据 IEC 60364-5-54和HD 60364-5-54,主等电位连接导体的设计的决定因素是导体的横截面积。主保护导线来自供电电源、进线箱或总配电柜。

无论如何,主等电位连接线的最小横截面积应为6亚方毫米( 铜线)。最大值为25平方毫米(铜线)。

辅助等电位连接的最小横截面积( 表6.1.1),对于受保护的装置要求为2.5mm?线,对于不受保护的装置要求为4mm’铜线。

对于天线的接地线(依据 IEC 60728-11(EN60728-11)) ,其最小截面为16mm?的铜线25mm’的铝线,或50mm’的钢线。

等电位连接排

等电位连接排是等电位连接中的一个重要组成部分,在实践中应用中,必须将所有连接导线的横截面与等电位连接排完全接触连接,并具备足够的承载电流和防腐蚀的能力。

在标准DIN 0618-1: 1989-08(德国标准)中详细描述了对主等电位连接中等电位连接排的要求。其中对端子的连接,规定了以下方面的最低要求:

------1 x 扁导体4x 30毫米,或直径10毫米的圆导体

------1 x 50 mm2。

------6 x 6 mm2至 25 mm2

------1 x 2.5 mm2至 6 mm2

等电位连接排K12能够满足这些要求。如下图:

这一标准还包括了对横截面积为16mm2以上的导线,在其夹紧位置处雷电流承载能力测试的内容。其中对防雷保护装置的测试,是按照标准EN 50164-1进行的。

如果这些部件满足上述标准中的要求,那么,它也可以用于IEC 62305-1至4(EN 62305-1至4 ) 所要求的雷击等电位连接中。

等电位连接端子

等电位连接端子必须提供一个良好的、永久性的连接。

将管道接入等电位连接

为了将管道连接至等电位连接,根据对应管道的直径,使用管道接地夹。 ( 如上图 )

由不锈钢制成的带状管道接地夹,可普遍适用于任何直径的管道,这为安装带来了巨大的便利。( 如上图 )

这些带状管道接地夹,可安装于不同材料的管道( 如钢铁管道,铜管道和不锈钢管道)。这些组件还可以直接连通。

下图展示了使用直接连通方式的供暖管道的等电位连接的实例。

等电位连接的测试和检查

在电气设备运行前,应检查各种连接,以确保其性能和效应的完美无缺。

至设备的各个部分及等电位连接,建议采用低阻抗连接。等电位连接时,只有当其阻抗应效益1Ω的参考值时,才被认作时合格的。

辅助等电位连接

如果与供电系统的网络形式相关的开断条件与电气设备或其中的一些部件不匹配,那么就需要本地安装辅助等电位连接。安装的主导思想是,将可触摸的部件与固定的运行设备,及其它的导电部分相互连接。这样做的目的是,尽量降低接触电压值。

此外,用于IT系统的各种设备或设备部件的辅助等电位连接,必须具有绝缘监测装置。

对于一些特殊的设备或设备部件,若因环境条件影响而具有一定的危险,则必须使用辅助等电位连接。

在IEC 60364系列第7部分指出了某一特定类型的辅助等电位连接。

它们有:

------依据IEC 60364-7-701 带浴缸或淋浴的房间

------依据 IEC 60364-7-702 游泳池和其它的水池

------依据 EN 60364-7-705 农业或园艺设施

辅助等电位连接与主等电位连接的差异在于,它可选择较小的导线截面,并且辅助等电位连接被限定在某些特定的位置。

2、低压供电设备的等电位连接:

依据IEC 60364-4 - 41,低压用电设备的等电位连接是内部防雷保护的一部分,也是主等电位连接的进一步延伸。( 今后称: 保护性等电位连接 )

另外,除了所有的导电系统,低压供电系统的电源线也被接入等电位连接。这些等电位连接的特殊之处在于,只能通过合适的电涌保护器连接到等电位连接中。对这种电涌保护器的要求,在IEC 62305-3(EN62305-3) 附录E的第6.2.1.2条和第7条,以及IEC62305-4(EN 62305-4)附件C和D中做了详细的描述。

与金属装置的等电位连接相似,低压用电设备的等电位连接也应直接安装在保护对象的引入点处。在低压用电设备(主配电系统 )的电表的上游区域安装的电涌保护器,其安装要求可参照VDN( 德国电网经营商协会 ) 指令,即“I级电涌保护器-在总配电系统中的应用”中所描述的要求。( 见第7.5.2条和第8.1条 ) ( 图6.2.1和图6.2.2)

3、信息技术设备的等电位连接

雷击等电位连接要求,所有的金属导电部件,如在建筑物入口处的电缆线和屏蔽线都应纳入等电位连接中,其接入阻抗应尽可能地小。例如,这些部件包括天线电缆,带有金属导体的电信线缆也包括具有金属部件的光纤系统。 这些线缆的连接是借助于能够承载雷电流的器件 (电涌保护器和屏蔽线端子)。一个便利的安装地点,是线缆从建筑物的外部进入建筑物的内部的边界处。无论是对于电涌保护器,还是对于屏蔽线端子,都必须适当的选择以承受预期通过的雷电流。

为了尽量减小建筑物内的感应环路,建议额外地实行下列的步骤:

-----电缆和金属管应从同一位置进入建筑物小;

-----电源线和数据线的布线应该靠近,但是应带屏蔽;

-----通过直接敷设,避免出现的过长的电缆线。

内部防雷主要有:金属设施的等电位连接、低压供电设备的等电位连接和信息技术设备的等电位连接。

1、金属设施的等电位连接:

等电位连接,依据IEC 60364-4-41和IEC 60364-5-54。

所有最新建立的电气设施都要求有等电位连接。依据IEC 60364系列标准,等电位连接克服了电势差也即防止了危险的接触电压,如:存在于低压用电设备中保护线和金属水管、天然气管及暖气管之间的电势差。

依据IEC 60364-4-41,等电位连接由以下部件构成:

----主等电位连接(今后亦称为保护性等电位连接 ;

----辅助等电位连接(今后亦称为辅助保护性等电位接 。

依据上述标准,每个建筑物都必须包含一个主等电位连接。( 如图)

只有当电源线路的开断条件无法满足,或者依据IEC 60364第7部分,在一些特殊的领域中,才需有辅助的等电位连接排。

主等电位连接

下面所列的非电气装置的导电部件必须直接连接到主等电位连接中:

-依据 IEC 60364-4-41,主等电位连接导体(今后称为: 接地导体 )

-基础接地体或防雷保护接地体

-中央供暖设备

-金属供水管

-建筑构件中的导电部分(如: 电梯导轨、钢筋骨架、通风和空调管道)

-金属排水管

-内部天然气管道

-天线的接地导线(在德国依照VDE 0855-300 )

-通信设备的接地导体 (依据DIN VDE 0800

-电气设备的保护地线( 依据DIN VDE 0100,TN系统的PEN线及TT/IT系统的PE线)

-电气和电子设备导线的金属屏蔽

-电压在1000V以内的电缆的金属护套

-当未出现超出允许范围的接地电压时,依据HD637 S1,超过1千伏强电流设备的接地装置。

IEC 60050-826对非电气装置的导电部件的标准定义:一个非电气装置的导电部件,它虽然不属于电气设备,但通过它可能引入电势,包括地电势

注意:导电的地板及墙壁也属于非电气装置的导电部件,可能通过它引入电势,包括地电势。

下面的设备部件,通过隔离火花间隙,间接地连接到主等电位连接排中:

-依据EN 50162,具有阴极防腐保护和具有杂散电流防护措施的设备

-依据 HD 637 S1,超出1千伏的强电流设备的接地装置,如果出现过高的接地电压。

-依据EN50122-1,交流和直流电气化铁路的接地 ( 需经书面同意,德国铁路公司的铁轨线路才可连接 )

-实验室的测试设备的接地,如果这个接地是和保护线分开的。

等电位连接的接地装置的设计

低压用电设备要求特定的接地电阻(保护性器件的断开条件),而基础接地体铺设成本比较经济,提供了较低的接地电阻,因而基础接地体成为等电位连接的一个最佳和有效补充。在德国,基础接地的具体做法可参照 DIN 18014,例如,其中要求在接地母线上应有终端盒。

等电位连接线 ( 今后称: 保护性连接线 )

等电位连接线,应该象保护地线那样,用绿/黄色标识,因为等电位连接线是在执行保护性的功能。

等电位连接线不承载工作电流,因此它们可以是裸露或绝缘的。

依据 IEC 60364-5-54和HD 60364-5-54,主等电位连接导体的设计的决定因素是导体的横截面积。主保护导线来自供电电源、进线箱或总配电柜。

无论如何,主等电位连接线的最小横截面积应为6亚方毫米( 铜线)。最大值为25平方毫米(铜线)。

辅助等电位连接的最小横截面积( 表6.1.1),对于受保护的装置要求为2.5mm?线,对于不受保护的装置要求为4mm’铜线。

对于天线的接地线(依据 IEC 60728-11(EN60728-11)) ,其最小截面为16mm?的铜线25mm’的铝线,或50mm’的钢线。

等电位连接排

等电位连接排是等电位连接中的一个重要组成部分,在实践中应用中,必须将所有连接导线的横截面与等电位连接排完全接触连接,并具备足够的承载电流和防腐蚀的能力。

在标准DIN 0618-1: 1989-08(德国标准)中详细描述了对主等电位连接中等电位连接排的要求。其中对端子的连接,规定了以下方面的最低要求:

------1 x 扁导体4x 30毫米,或直径10毫米的圆导体

------1 x 50 mm2。

------6 x 6 mm2至 25 mm2

------1 x 2.5 mm2至 6 mm2

等电位连接排K12能够满足这些要求。如下图:

这一标准还包括了对横截面积为16mm2以上的导线,在其夹紧位置处雷电流承载能力测试的内容。其中对防雷保护装置的测试,是按照标准EN 50164-1进行的。

如果这些部件满足上述标准中的要求,那么,它也可以用于IEC 62305-1至4(EN 62305-1至4 ) 所要求的雷击等电位连接中。

等电位连接端子

等电位连接端子必须提供一个良好的、永久性的连接。

将管道接入等电位连接

为了将管道连接至等电位连接,根据对应管道的直径,使用管道接地夹。 ( 如上图 )

由不锈钢制成的带状管道接地夹,可普遍适用于任何直径的管道,这为安装带来了巨大的便利。( 如上图 )

这些带状管道接地夹,可安装于不同材料的管道( 如钢铁管道,铜管道和不锈钢管道)。这些组件还可以直接连通。

下图展示了使用直接连通方式的供暖管道的等电位连接的实例。

等电位连接的测试和检查

在电气设备运行前,应检查各种连接,以确保其性能和效应的完美无缺。

至设备的各个部分及等电位连接,建议采用低阻抗连接。等电位连接时,只有当其阻抗应效益1Ω的参考值时,才被认作时合格的。

辅助等电位连接

如果与供电系统的网络形式相关的开断条件与电气设备或其中的一些部件不匹配,那么就需要本地安装辅助等电位连接。安装的主导思想是,将可触摸的部件与固定的运行设备,及其它的导电部分相互连接。这样做的目的是,尽量降低接触电压值。

此外,用于IT系统的各种设备或设备部件的辅助等电位连接,必须具有绝缘监测装置。

对于一些特殊的设备或设备部件,若因环境条件影响而具有一定的危险,则必须使用辅助等电位连接。

在IEC 60364系列第7部分指出了某一特定类型的辅助等电位连接。

它们有:

------依据IEC 60364-7-701 带浴缸或淋浴的房间

------依据 IEC 60364-7-702 游泳池和其它的水池

------依据 EN 60364-7-705 农业或园艺设施

辅助等电位连接与主等电位连接的差异在于,它可选择较小的导线截面,并且辅助等电位连接被限定在某些特定的位置。

2、低压供电设备的等电位连接:

依据IEC 60364-4 - 41,低压用电设备的等电位连接是内部防雷保护的一部分,也是主等电位连接的进一步延伸。( 今后称: 保护性等电位连接 )

另外,除了所有的导电系统,低压供电系统的电源线也被接入等电位连接。这些等电位连接的特殊之处在于,只能通过合适的电涌保护器连接到等电位连接中。对这种电涌保护器的要求,在IEC 62305-3(EN62305-3) 附录E的第6.2.1.2条和第7条,以及IEC62305-4(EN 62305-4)附件C和D中做了详细的描述。

与金属装置的等电位连接相似,低压用电设备的等电位连接也应直接安装在保护对象的引入点处。在低压用电设备(主配电系统 )的电表的上游区域安装的电涌保护器,其安装要求可参照VDN( 德国电网经营商协会 ) 指令,即“I级电涌保护器-在总配电系统中的应用”中所描述的要求。( 见第7.5.2条和第8.1条 ) ( 图6.2.1和图6.2.2)

3、信息技术设备的等电位连接

雷击等电位连接要求,所有的金属导电部件,如在建筑物入口处的电缆线和屏蔽线都应纳入等电位连接中,其接入阻抗应尽可能地小。例如,这些部件包括天线电缆,带有金属导体的电信线缆也包括具有金属部件的光纤系统。 这些线缆的连接是借助于能够承载雷电流的器件 (电涌保护器和屏蔽线端子)。一个便利的安装地点,是线缆从建筑物的外部进入建筑物的内部的边界处。无论是对于电涌保护器,还是对于屏蔽线端子,都必须适当的选择以承受预期通过的雷电流。

为了尽量减小建筑物内的感应环路,建议额外地实行下列的步骤:

-----电缆和金属管应从同一位置进入建筑物小;

-----电源线和数据线的布线应该靠近,但是应带屏蔽;

-----通过直接敷设,避免出现的过长的电缆线。

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