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國家與國際防雷標準和技術
發布者: 發布時間:2014/4/7 閱讀:801

國家與國際防雷標準和技術

一、引言

  1998年 10月 14日是第 29屆世界標準日,國際標準化組織 ISO主席、IEC主席和 ITU秘書長發表了題為《標準在日常生活中》的祝詞。祝詞指出:標準是一種“基準”,它給人們提供一個事物判別的準則,質量測量的依據和兼容及互聯的保障。標準的目的在于幫助和服務于社會,幫助人們享受和利用環境而不破壞環境;幫助人們塑造生活而不是把生活搞的沒有頭緒;幫助人們安全的生活而不致遇到危險;幫助人們掌握先進科學的方法而不落后于社會;幫助人們學會用法律來保護自己的合法權益而不被輕易損害。
  世界三大標準化組織均在致力于國際標準化工作。IEC(國際電工委員會)在其所頒布的標準前言部分均宣稱:為促進國際上的統一,各IEC國家委員會應盡最大可能地將IEC標準作為他們的標準,對國家標準與IEC相應標準中的任何分歧,應在該國家標準中明確指出!吨腥A人民共和國標準化法》規定!皣夜膭畈捎脟H標準和國外先進標準”。國家經委、計委、科委和技術監督局聯合發出《關于推進采用國際標準和國外先進標準的若干規定》(1993年532號文)更明確指出:“采用國際標準和國外先進標準是我國一項重大的技術經濟政策,是促進技術進步,提高產品質量,擴大對外開放,加速與國際慣例接軌,發展社會主義市場經濟的重要措施!
  標準來自實踐和科學研究,是千百萬科技工作者智慧的結晶,隨著技術的進步,標準也在不斷地修改和更新。在IEC標準中均有如下說明:本標準出版時的版本是有效的,鼓勵采用標準文件的最新版本。我國國家標準也常用下達“修訂單”的形式進行標準修改,或在新標準頒布的通知中說明原標準的作廢。采用和推廣國際標準是世界上一項重要的廉價技術轉讓。目前世界上含我國在內的大多數國家,均采用等效使用的原則,大量使用國際標準,促進本國技術進步。

二、國際防雷技術標準框架

  防雷技術標準的編制工作主要由 IEC和 ITU(國際電信聯盟,過去稱為CCITT)進行,根據協議IEC與ISO緊密協作。各國電工委員會(IEC國家委員會)參加 IEC關于電氣和電子領域標準化的國際合作,并履行義務,將 IEC標準等效(eqv)或等同(idt)采用為該國國家標準。
  最早的國際防雷技術標準工作是由 IEC/TC81(第81技術委員會──防雷)在1980年開始進行的,最初的目標是制定建筑物防雷標準和指南。中國是25個P成員(Participating members),屬積極參加工作,承擔對標準草案投票表決的義務,盡可能參加會議的國家。林維勇先生作為中國代表參加了1992年會議,目前正參加對IEC1024-l的修訂工作。
  隨著電子設備遭受雷電過電壓(標準中又常稱大氣過電壓)和投切過電壓(電網的投入或切除,又稱操作過電壓)的損失日趨嚴重,經IEC中央辦公室協調,部分 TCSI專家加入 IEC其他有關委員會工作,而其他委員會專家又應邀加入 TCSI委員會工作,使各學科技術得以相互滲透,由于工作量的側重不同,在防雷技術標準的頌布上,由除TC81外,相關的尚有TC64、TC37、TC77頒布的建筑物電氣裝置、過電壓保護裝置、電磁兼容(EMC)等有關標準。 ITU和 CIGRE(國際大電網會議)也分別從電信行業,供電系統行業特點,頒布涉及到本行業的防雷技術標準,其原則是在與IEC標準不矛盾的情況下制定更具體可行的技術標準。
  在國際標準化組織卓有成效的組織下,各國專家得以充分發揮,自1990年 IECI 0241頒布后,出臺了大量防雷技術標準,且有許多草案在討論中,為解決飛速發展的電子技術與相對滯后的防護技術這一突出矛盾的中國現實提供了廉價的技術轉讓。

三、關于中華人民共和國(國家)標準的說明

  國家標準分為強制性(GB)和非強制性(GB/T)又稱自愿性或推薦性,由設計單位自愿選用。
  除國家標準外,尚有行業標準(電力標準DL,郵電標準DY,鐵道標準TB等)。行業標準也有自愿性標準,如 TB/T。此外,尚有地方標準DB、工程標準化協會標準CECS等。
  我國的建筑物防雷標準最早為GBJ57-83。1994年11月由起草人林維勇先生按IEC 1024-1進行了修訂,即GB50057-94《建筑物防雷設計規范》。在《規范匯編》中許多行業、系統的直擊雷防護技術標準均源自GBJ57-83或GB50057-94。從現在的觀點看GB50057-94是符合IEC1024-l的原則的,但有些規定已落后了。林維勇先生在一封來信中寫到:“分開接地不是方向。下次修訂防雷規范時,可能會將分開接地的內容(除第一類防雷建筑物的獨立避雷針,架空避雷線外)刪去。因等電位連接(包括50Hz人身安全)將是首選措施。它的作用和意義正逐漸為人們所接受!
  1996年10月29日,一批在京的專家開會發出呼吁:“只要正確遵循防雷設計規范的各個環節,就可以大大減少雷電災害。把雷擊造成的損失限制到可以接受的程度。 IEC/TCSI正在編制防雷電磁脈沖(LEMP)的一系列標準,其中對敏感電子裝置的防護占有相當的條款,1995年已正式出版第一部分通則( IECI312- l)。我國應給予足夠的關注并制定相應的規范或參照執行!
  1998年國家計委批準中國氣象局科研項目“氣象臺站現代防雷技術的研究”,其中一項為“防雷技術標準”的制定,這項工作預計今年(1999年,編者注)10月全面完成。同時,與公安部聯合編制的《計算機信息系統雷電防護技術規范》草稿已完成,正在征求意見階段。這Th個標準可能是我國國內首次參照IEC標準綜合制定的系統防雷標準,相信一定會起到積極的作用。

四、國際防雷標準簡介

1.直擊雷的防護(外部防雷)
  IEC1024-1:在1990年這是第一個國際防雷標準,它適用于高度60m及以下建筑物防雷裝置的設計和安裝,不適用于鐵路系統、建筑物外的輸變電系統和輸電訊系統以及移動的船舶、車輛和飛機。
  標準中第一句話是;“防雷裝置不能阻止雷閃的形成”。林維勇老師最近參加 IEC/TC81標準修改時看到這句話進行了如下修改:“應該注意到,到目前為止還沒有一種裝置(或方法)能阻止雷電的產生,也沒有能阻止雷擊到建筑物上的器具和方法。采用金屬材料接閃、引下并導入大地是目前唯一有效的外部防雷方法!
  在GB50057-94中,大量引用IEC的術語和定義,如防雷裝置在IEC中為“用于對需要防雷的空間作防雷電效應的整個裝置,它由外部防雷裝置和內部防雷裝置組成”!巴獠糠览籽b置由接閃器、引下線和接地裝置組成”!皟炔糠览籽b置是除外部防雷裝置以外的全部附加措施。它們可能減小雷電流在需要防雷的空間內所產生的電磁效應”。GB50057-94名詞解釋是:“防雷裝置:接閃器、引下線、接地裝置,過電壓保護器及其它連接導體的總合!闭堊⒁釯EC在此提出了外部防雷與內部防雷的概念,外部防雷就是應用外部防雷裝置(接閃器、引下線、接地裝置或兼而有之的法拉第籠)吸引雷電并盡快和暢通無阻的將雷電流引入地中安全泄放。馬宏達老師分析認為:防雷如同防洪,其原理是為雷電脈沖電流提供一條低阻抗的通道(注:外部防雷),同時防止通過磁場和電場對設備的干擾(注:內部防雷)。對半導體消雷器之爭焦點首先在于其是否能阻止雷閃的形成(所謂“消雷”功能),其次在于利用非金屬材料接閃(如碳素纖維外涂漆物,或如優化避雷針使用玻璃鋼管內置食鹽水等高阻液體)在接閃器與引下線之間串上35KΩ的“限流”物,是否會產生積極的作用,對照IEC標準說明的原理,應該是非常明白的了,迄今為止IEC的標準中未對任何非常規接閃器給予肯定。在國外只有法國、西班牙和南斯拉夫分別批準了E.S.E(具有提前放電功能的避雷針)標準,但在1992年和1995年IEC/TC81會議上,都沒有作出明確的決定,既不否定,也不肯定,只是呼吁各國科學家對這類避雷裝置作更深入的研究。
  我們可從IEC1024系列標準的標題上得知,目前已頒布和尚屬草案的1024-l、2、3和1-1、l-2都是外部防雷標準,但均與內部防雷關聯。如1998年5月頒布的IEC1024-1-2附錄B的標題為:“內部裝置中抗感應電流影響的防護”。內容涉及到除外部防雷裝置之外的線路屏蔽,適合的內部線纜布線路徑和內部電氣與通信裝置的定位。同時示例說明一個建筑物上一次雷擊造成的電壓和能量的估算方法。IEC1024-2對高于60m的建筑物提出了防雷的附加條件,IEC1024-3對易燃易爆場所提出了附加條件。
  IEC外部防雷標準給人總的感覺是比較細,有些國外標準如美國防火協會(NFPA780:1992)的“雷電防護規程”,英國標準(BS6651;1992)的“構筑物避雷的實用規程”,日本工業標準J15(JISA4201-1992)“構筑物等的避雷設備”也同樣細致的對船舶、風力發電站、體育場、大帳篷、樹木、橋梁、停泊的飛機、儲罐、海濱游樂場、碼頭乃至露天家畜養殖場的外部防雷做出規定。特別要提出的是,一些標準對石頭山地的接地裝置在很難達到規定的低阻值時做出這樣的規定:在地面平鋪環型扁鋼,并與被保護物的引下線在四個方向連接,環型地的半徑不應小于5m,這種等電位連接方式同樣能起作用。
  關于外部防雷國家標準和國外標準一致認為:外部防雷的標準是建立在對雷電的統計規律上的,是在絕對保護與防雷裝置耗費之間取的折衷方案。也正是GB50057-94中所講的:“按照本規范設計的防雷裝置的防雷安全度不是100%”。今年1月林維勇老師在寫給我的一封信中介紹了修改GBJ57-83為GB50057-94過程中的一件事:采用滾球法后,保護范圍比過去小很多,因此需增加避雷針和架空線的高度或數量,一些單位,特別是那些經常采用獨立避雷針和架空線的單位有意見,最后只能將IEC規定的滾球半徑加大,一類由20m加大到30m,二類由30m加大到45m,這也是一種妥協或折衷。

    2.雷擊電磁脈沖的防護(內部防雷)
  IEC61312系列目前正式頒布的有1312-l通則:1995年。這個通則介紹了內部防雷的原則,同時對1992年版1024-1-l公布的雷電流參數確認和給出雷電波形圖。分析和研究雷電流參數是雷擊電磁脈沖(LEMP)防護的基礎。
  1998年3月IEC61312-2的投票稿“建筑物的屏蔽、內部等電位連接及接地”交各國IEC委員會投票,其截止時間為1998年8月31日,很快便可頒布施行。這項標準對建筑物的屏蔽計算、等電位連接網絡和共用接地做出了詳細的規定。最近西安交大葉佩生教授主編的《計算機機房環境技術》一書出版,在第六、七章大量引用了IEC標準,而第八章“計算機機房屏蔽技術”由于定稿時尚未拿到我們(廣東省防雷中心和華云克雷公司)對IEC61312-2新版的譯稿,內容有些單薄,請大家學習時注意。
  IEC61312-3 1996主要內容是電涌保護器(SPD);
  IEC61312-4 主要是介紹對己建好的建筑物如何完善內部防雷的規定;
  IEC61312-5 是內部防雷的應用指南。
  針對通信線路的防雷,IEC編制了61663系列標準。
  綜上所述,內部防雷的主要內容有:雷電流參數和雷電波形、防雷保護區的劃分、屏蔽、等電位連接及接地、合理的布線位置和電涌保護器(SPD),它們與外部防雷形成了綜合防雷體系。

    3.電涌保護器(SPD)
  電涌保護器(Surge Proteltive Device)又稱浪涌保護器或過電壓保護器。有些廠商稱作避雷器是不妥當的,叫作防雷保安器也是錯誤的。IEC標準關于SPD的有:IEC61312-3,61644-1,61647-l、2、3、4,61643-l、2、3,60364-5-534,60364-4-443等。在電磁兼容(EMC)領域里還涉及到對SPD進行模擬試驗的方法。這個方面的問題相當復雜,只能在此介紹一下標準,有興趣可參閱清華大學《工科物理》雜志“現代防雷專輯”(一)、(二)。

    4.低壓系統內設備的絕緣配合
  航空設計院王厚余老師參加了IEC/TC64的工作,是國內絕緣配合技術的權威。王老師起草的《低壓配電設計規范》GB50054-95和近年來宣傳IEC標準以解決低壓電氣裝置的損壞和人身傷亡問題的論文很多,值得認真學習。在TC64的標準中,我只列舉IEC 60364-5-534: 1997“過電壓保護裝置”一節。這一節提出了建筑物電氣裝置的SPD的選擇和安裝要求。這些要求與IEC/TC81的標準原則是一致的,如為防止暴露地區受到10/350μs波形的大能量浪涌沖擊,在多級保護中第一級SPD均采用開關型SPD,既使用放電間隙,第二級采用氧化鋅壓敏電阻(MOV)為主要元件的SPD?上У氖,到目前為止我國尚不具備10/350μs波形的試驗室,這種試驗室目前全世界也只有10個。為解決MOV因老化而壽命終止帶來的短路故障,在IEC60364-5-534中均在并聯在低壓線路中的SPD前端加裝了F(保險絲、熔斷器、RCD)。(請看IEC60364-5-534的幾張附圖)

    5.電磁兼容、ITU及其它標準及資料情況介紹
  電磁兼容(EMC)的定義是:設備或系統在其電磁環境中能正常工作,且不對該環境中任何事物產生不允許的電磁騷擾的能力。IEC/TC77出版了大量EMC文件。由于雷電和投切過電壓都是常見的外部干擾源,因此EMC文件中有許多與設備或系統的LEMP防護標準和測試標準。
  國際電信聯盟(ITU)原稱CCITT,它結合電信系統的防護出版了大量的相關標準,一般稱為藍皮書或K建議系列。大家通過附件1(五)可見一斑。ITU.K系列不僅直接對電信系統有效,其原理與方法也可以在其它系統參考使用。
  上述標準有的己正式出版,有的屬內部交流使用。還有一些標準正在編譯中,不久便可付印,請大家關注。
  從事防雷減災工作不僅要了解防雷技術標準,而且應了解服務對象的相關標準。如中國工程建設標準化協會標準《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》(CECS 72:97)、《建筑與建筑群綜合布線系統工程施工及驗收規范》(CECS 89:97)。又如郵電出版社大量出版了YD系列標準:涉及到綜合電信營業廳設計、城市住宅區和辦公樓電話通信設施驗收、衛星通信地球站工程設計、本地網通信線路工程驗收、共用計算機互聯網工程設計、同步數字系列(SDH)微波接力通信系統工程設計等等郵電工程設計和驗收規范。


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附件:IEC防雷及相關技術標準文件

一、IEC-TC64標準:

IEC 664-1 1992.10 低壓系統內設備的絕緣配合
                第1部分 原則、要求及測試
IEC 60364-1 1992 建筑物的電氣裝置
                第1部分 適用范圍、目的和基本原則
IEC 60364-2 1993 建筑物的電氣裝置
                第2部分 定義
IEC 60364-3 1993 建筑物的電氣裝置
                第3部分 一般性能評估(注:修訂1在1994年,修訂2在1995年)
IEC 60364-4 1992 建筑物的電氣裝置
                第4部分 安全保護
IEC 60364-4-43 1977 過電流保護
IEC 60364-4-442 1995 低壓電氣裝置防止高壓系統與地之間故障的保護
IEC 60364-4-443 1997 大氣或操作過電壓的保護
IEC 60364-4-444 1996 防電磁干擾(EMI)的保護
IEC 60364-4-473 1977 過電流保護措施
IEC 60364-5 1993 建筑物的電氣裝置
                第5部分 電氣裝置的選擇與安裝
IEC 60364-5-534 1997 過電壓保護器件
IEC 64164-5-548 1996 信息技術裝置的接地安排和等電位聯結
IEC 60364-6 1997 檢驗
IEC 60364-7 1996 特殊裝置與場所的要求
IEC 60479 1994 電流通過人體的效應
IEC 60536 1976 按照電壓保護劃分電氣和電子設備等級
IEC 60536- 1992 防止電擊保護導則(已等效為國標: GB/T12501.2-1997)
IEC 61200-52 1993 電氣裝置導則
        第52篇電氣設備的選擇和安裝布線系統

二、IEC-TC81標準:

IEC 1024 系列 《建筑物防雷》
IEC 1024-1 1990.3 第1部分 通則
IEC 1024-2 草案 第2部分 建筑物高于60m的附加要求
IEC 1O24-3 草案 第3部分 爆炸危險建筑物和易受火災危險建筑物的附加要求
IEC 1024-1-1 1993.8 第1部分的第1分部分指南 A──防雷裝置保護級別的選擇
JEC 61024-1-2 1998.5 第1部分的第2分部分指南 B──防雷裝置的設計、施工、維護和檢測
IEC 61312 系列 《防雷擊電磁脈沖(LEMP)》
IEC 61312-1 1995.2 第1部分 通則
IEC 61312-2 1998.3 第2部分 建筑物的屏蔽、內部等電位聯結和接地(討論投票稿)
IEC 61312-3 1996.10 第3部分 電涌保護器(SPD)的要求(草案)
IEC 61312-4 草案 第4部分 現有建筑物的保護
IEC 61312-5 草案 第5部分 應用指南
IEC 61663 系列 通信線路防雷
IEC 61663-l 草案 第1部分光纖裝置
IEC 61663-2 草案 第2部分采用金屬導線的用戶線路
IEC 1662 草案 雷擊損害危險度的確定
                  1995年4月第1版,1996年2月修訂的一號文件
IEC 61819 草案 模擬防雷裝置(LPS)各部件效應的測量參數

三、IEC-TC37標準

IEC61643-1 1998.2 低壓系統的電涌保護器
                  第1部分性能要求及測試
IEC61643-2 19977低壓系統的電涌保護器
          第2部分選擇與使用原理
IEC 61643-3 草案 低壓系統的電涌保護器 第3部分
IEC 61644-1 1997.6。37A/48/CD)通信系統用SPD
IEC 61647-1 1996.6 SPD的元件 GDT
IEC 61647-2 1996.6 SPD的元件 ABD
IEC 61647-3 1996.6 SPD的元件 MOV
IEC 61647-4 1996.8 SPD的元件 TSS

四、IEC-TC77標準

IEC 61000系列和 CISPR系列標準如下:

  1.防護標準

IEC 1000-l 關于一般性的內容
IEC 1000-l-l 關于基本定義和術語的說明及適用性
IEC 1000-2 關于電磁環境及 EMC的電平
IEC 1000-2-3 關于輻射現象和非電源頻率相關傳導的環境表達
IEC 1000-2-5 電磁環境的等級分類(TYPE2)技術報告
IEC 1000-4 關于各種防護的試驗和測試方法
IEC 1000-4-1 防護試驗概述
IEC 1000-4-2 靜電放電防護的試驗方法
IEC 1000-4-3 輻射、射頻、電磁場防護試驗方法
IEC 1000-4-4 電氣瞬態過程的防護試驗方法
IEC 1000-4-5 浪涌防護試驗方法
IEC 1000-4-6 高頻射頻電磁場感應的傳導干擾的防護試驗方法
IEC 1000-4-9 脈沖性電磁場防護試驗方法
IEC 1000-4-10 衰減振蕩性磁場防護試驗方法
IEC 1000-4-11 電壓短時間突然下降、短期中斷和電壓防護性能測試方法
IEC 1000-4-12 振蕩波防護型試驗方法
IEC 1000-4-20 采用TEM單元的試驗方法
IEC 1000-4-21 采用反射箱的輻射、射頻電磁場防護試驗方法
IEC 1000-5 防護配置方法和預防方法
IEC 1000-5-l 配置方法和預防方法指南一般性討論條件
IEC 1000-5-2 配置方法和預防方法指南一接地方法和布線方法
IEC 1000-5-6 配置方法和預防方法指南一防止外部影響方法
IEC 1000-6-l 住宅、商業及輕工業環境中通用防護標準
IEC 1000-6-2 工業環境中通用防護標準
CISPR 20 音像廣播接收機及有關設備的防護測量方法

    2.輻射標準

CISPR 11 工業、科學、醫療、射頻設備電磁干擾測量方法和極限值
CISPR 12 車輛、摩托艇、會產生火花的發動機驅動裝置的射頻干擾特性的測量方法
CISPR 13 音像廣播接收機及相關設備射頻干擾測量方法和極限值
CISPR 14 電動馬達、家用電熱設備、電動工具和類似電氣器具的射頻干擾測量方法和極限值
CISPR 15 電氣照明和類似設備射頻于擾測量方法和極限值
CISPR 22 信息技術設備射頻干擾測量方法和極限值
IEC 1000-3-2 諧波電流輻射的極限值(設備輸入電壓每相小于16A)
IEC 1000-3-3 低壓供電設備電壓波動和閃爍的極限值(設備輸入電壓每相小于16A)
IEC 1000-6-3 住宅、商業及輕工業環境中通用輻射標準
IEC 1000-6-4 工業環境中通用輻射標準

五、ITU相關標準:K系列 干擾的防護

K 11 1990 過電壓和過電流防護的原則
K 12 1988 電信裝置保護用氣體放電管的特性
K 15 1995 遠供系統和線路中繼電器對雷電和鄰近電力線路引起的干擾的防護
K 20 1990 電信交換設備耐過電壓和過電流的能力
K 21 1988 用戶終端耐過電壓和過電流的能力
K 22 1995 連接到 ISDN T/S總線的設備的耐過電壓能力
K 25 1988 光纜的防雷
K 27 1991 電信大樓內的連接結構和接地
K 28 1993 電信設備保護用半導體避雷器組件的特性
K 29 1992 地下通信電纜、光纜的綜合保護方案
K 3O 1993 正溫度系數(PTC)熱敏電阻
K 31 1993 用戶大樓內電信裝置的連接結構和接地
K 32 1995 電信設備的抗靜電放電干擾性要求和試驗方法
K 35 1996 遙置電子場所的連接結構和接地
K 36 1996 保護裝置的選擇

   
   

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