（免費(fèi)下載）GB/T 19271.2-2005 雷電電磁脈沖的防護(hù) 第2部分：建筑物的屏蔽、內(nèi)部等電位連接及接地
1 總 則
1.1 范圍
本部分規(guī)定了安裝有信息設(shè)備(如電子系統(tǒng))的建筑物，在遭受直接雷擊以及鄰近雷擊情況下，其LEMP屏蔽措施有效性的評估方法。并且給出與雷電電磁脈沖防護(hù)有關(guān)的建筑物內(nèi)各種等電位連接措施及各種接地方法的規(guī)則。
1.2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過GB／T 19271的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。
GB／T 17626.5-1999 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)(idt IEC 61000-4-5：1995)
GB／T 17626.9-1998 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)(idt IEC 61000-4-9：1993)
GB／T 17626.10-1998 電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)(idt IEC 61000-4-10：1993)
GB／T 19271.1-2003 雷電電磁脈沖的防護(hù) 第1部分：通則(IEC 61312-1：1995，IDT)
GB／T 19271.3-2005 雷電電磁脈沖的防護(hù) 第3部分：對浪涌保護(hù)器的要求(IEC 61312-3：2000，IDT)
GB／T 19271.4-2005 雷電電磁脈沖的防護(hù) 第4部分：現(xiàn)有建筑物內(nèi)設(shè)備的防護(hù)(IEC TR2 61312-4：1998，IDT)
IEC 61000-5-2：1997 電磁兼容(EMC) 第5部分：調(diào)節(jié)方法和安裝指南 第2節(jié)：接地與布線
IEC 61024-1：1990 建筑物防雷 第1部分：通則
2 電磁干擾源及其受害者
2 電磁干擾源及其受害者
圖1給出了一個電磁兼容實(shí)際狀況的例子，圖中所示建筑物分為LPZ0、LPZ1及LPZ2等防雷區(qū)。信息(電子)設(shè)備安裝于LPZ2區(qū)內(nèi)。
信息設(shè)備的主要電磁干擾源是雷電流io及磁場Ho。沿著入戶的公共設(shè)施流過部分雷電流ii。電流io及ii以及磁場Ho假定具有相同的波形。根據(jù)GB／T 19271.1-2005第2章，在此要考慮的雷電流是由首次雷擊電流if(10／350μs)以及后續(xù)雷擊電流is(0.25／100μs)所組成。首次雷擊電流if產(chǎn)生磁場Hf，而后續(xù)雷擊電流is產(chǎn)生磁場Hs。
磁感應(yīng)效應(yīng)主要是由磁場強(qiáng)度上升至其最大值的上升沿決定的。如圖2所示，Hf的上升沿可用具有最大幅值為Hf/max、升至最大值時間Tp/f為10μs的25kHz阻尼振蕩場來表征。同樣，Hs的上升沿可用具有最大幅值為Hs/max、升至最大值時間Tp/s為0.25μs的1MHz阻尼振蕩場來表征。
由此得出，就磁感應(yīng)效應(yīng)來說，首次雷擊的磁場可用典型頻率25kHz來表征，后續(xù)雷擊的磁場可用典型頻率1MHz來表征。在GB／T 17626.9以及GB／T 17626.10中規(guī)定以這些頻率的阻尼振蕩磁場來進(jìn)行測試。
干擾的受害者是對傳導(dǎo)及輻射雷電效應(yīng)有一定內(nèi)在抗損能力的信息設(shè)備。
通過在防雷區(qū)(LPZ)安裝電磁屏蔽體以及在LPZ的各交界處安裝浪涌保護(hù)器(SPD)，則由Ho、io及ii所確定的初始雷電效應(yīng)被減小至受害者所能耐受的程度。如圖1所示，受害者必須能分別經(jīng)受得住其周圍的磁場H2以及傳導(dǎo)的雷電效應(yīng)(U2、i2)。
如何將ii衰減至i2以及如何減小U2由GB／T 19271.3規(guī)定，而如何將Ho減至足夠低的H2值則由本部分規(guī)定。
對此處所考慮的格柵形空間屏蔽，可假定LPZ區(qū)內(nèi)的磁場(H1、H2)與外界磁場(Ho)具有相同的波形。
對信息系統(tǒng)的LEMP防護(hù)，最好能根據(jù)GB／T 17626.5(傳導(dǎo)過電壓及電流)、GB／T 17626.9(首次雷擊引起的輻射磁場)及GB／T 17626.10(后續(xù)雷擊引起的輻射磁場)，用適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)來驗(yàn)證設(shè)備的抗損能力。
圖2表明，GB／T 17626.9及GB／T 17626.10標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的試驗(yàn)?zāi)艹浞值啬M首次雷擊磁場Hf以及后續(xù)雷擊磁場Hs的上升沿。
注1：GB／T 17526.5、GB／T 17626.9以及GB／T 17626.10中所規(guī)定的試驗(yàn)是用來證明設(shè)備的抗擾能力的。在所規(guī)定的四個試驗(yàn)評定等級中，本部分只考慮抗損能力。
注2：如果對內(nèi)部裝設(shè)有信息設(shè)備的建筑物或房間利用格柵形大空間屏蔽體對磁場進(jìn)行充分屏蔽，通常就可將瞬態(tài)磁場減至足夠低的數(shù)值。
3 格柵形空間屏蔽
3.1 鄰近雷擊情況下的格柵形空間屏蔽圖4給出了鄰近雷擊的情況。被屏蔽空間的入射磁場可近似看作一個平面波。
LPZ0區(qū)的入射磁場強(qiáng)度H o可按下式計(jì)算：
式中：
io——雷電流，單位為安(A)。
Sa——雷擊點(diǎn)至所考慮的被屏蔽空間的平均距離(見圖4)，單位為米(m)。
由此得出
式中：
if/max——首次雷擊電流最大值，單位為安(A)，按保護(hù)級別選定；
is/max——后續(xù)雷擊電流最大值，單位為安(A)，按保護(hù)級別選定。
雖然表1僅對平面波有效，但磁場強(qiáng)度由Ho衰減至LPZ1內(nèi)部的磁場強(qiáng)度H1，其衰減量仍可由表1所給出的求SF值的公式得出。由表1公式估算出的衰減系數(shù)對LPZ1區(qū)內(nèi)的安全空間Vs有效，Vs是以與屏蔽體保持一安全距離ds/1而確定的空間(見圖5)。
式中：
SF——由表1的公式估算出的屏蔽系數(shù)，單位為分貝(dB)；
W——該格柵形屏蔽體的網(wǎng)格寬度，單位為米(m)。
由SF值可計(jì)算出LPZ1區(qū)中空間體Vs內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1：
式中：
SF——由表1的公式估算出的屏蔽系數(shù)，單位為分貝(dB)。
Ho——LPZ0區(qū)的磁場強(qiáng)度，單位為安每米(A／m)，首次雷擊與后續(xù)雷擊磁場強(qiáng)度最大值分別等于Ho/f/max、Ho/s/max。
3.2 直接雷擊情況下的格柵形空間屏蔽
為了防雷，建筑物的屏蔽(圍繞LPZ1的屏蔽)可以是LPS的一部分，因此，雷電流可能沿著它而流動。對此類屏蔽，直接雷擊下其內(nèi)部磁場的特征目前尚未確定。
格柵形空間屏蔽體實(shí)際上是由如鋼框架、金屬支架以及鋼筋等所構(gòu)成。這些屏蔽體可能圍繞LPZ1區(qū)而建。
閃電可能擊中建筑物屋頂上的任意一點(diǎn)。
式中：
dr——所考慮點(diǎn)至LPZ1屏蔽體頂部的最短距離，單位為米(m)；
dw——所考慮點(diǎn)至LPZ1屏蔽體側(cè)面的最短距離，單位為米(m)；
if/max——首次雷擊電流的最大值，單位為安(A)，按保護(hù)級別選定；
is/max——后續(xù)雷擊電流的最大值，單位為安(A)，按保護(hù)級別選定；
KH——形狀系數(shù)(1／
)，取KH＝0.01(1／
)；
W——LPZ1格柵形屏蔽體的網(wǎng)格寬度，單位為米(m)。
這些磁場強(qiáng)度計(jì)算公式僅對格柵形屏蔽體內(nèi)部的空間Vs有效，Vs是以與屏蔽體保持一安全距離ds/2而確定的空間(見圖5)。
(電子)信息設(shè)備只應(yīng)安裝在空間Vs內(nèi)。因此，緊挨著格柵處的特高磁場值不應(yīng)再當(dāng)作信息設(shè)備的干擾源來考慮。
磁場強(qiáng)度計(jì)算的其他資料見附錄C。
3.3 圍繞LPZ2區(qū)及LPZ2以上防雷區(qū)的格柵形空間屏蔽
圍繞LPZ2區(qū)及LPZ2以上防雷區(qū)的格柵形屏蔽體，基本上不會流過明顯的部分雷電流。因此，在初步探討中可以用表1所給出的求SF值的公式來估算由LPZn(n≥1)區(qū)內(nèi)部的磁場強(qiáng)度H n減至LPZ(n＋1)區(qū)內(nèi)部磁場強(qiáng)度H n+1的衰減量，雖然表1僅適用于平面波。
由表1的公式計(jì)算出的衰減系數(shù)僅對LPZ(n＋1)區(qū)內(nèi)的某一空間有效，該空間是以與該區(qū)屏蔽體保持一安全距離d s/1而確定的空間。
式中：
SF——由表1的公式計(jì)算出的屏蔽系數(shù)，單位為分貝(dB)；
W——該格柵形屏蔽體的網(wǎng)格寬度，單位為米(m)。
由表1所求出的衰減系數(shù)可計(jì)算出LPZ(n＋1)區(qū)內(nèi)部的磁場強(qiáng)度Hn+1。
式中：
SF——由表1的公式計(jì)算出的屏蔽系數(shù)，單位為分貝(dB)；
Hn——LPZn區(qū)內(nèi)部的磁場強(qiáng)度，單位為安每米(A／m)。
3.4 格柵形空間屏蔽體內(nèi)部的磁場強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)測定
除了理論計(jì)算外，還可采取測量方法估量被屏蔽建筑物的內(nèi)部磁場。圖6給出了用雷電流發(fā)生器在被屏蔽建筑物的任意一點(diǎn)上模擬直接雷擊的一個建議。通常，此類的試驗(yàn)可以采取低電平試驗(yàn)來進(jìn)行，在這些低電平試驗(yàn)中模擬的雷電流波形應(yīng)與原始的雷電流相同。
3.5 安裝規(guī)則
穿越格柵形屏蔽體的導(dǎo)電部件應(yīng)盡可能就近與屏蔽體作等電位連接。
等電位連接網(wǎng)絡(luò)(見4.2)是一種網(wǎng)格系統(tǒng)，它包括了內(nèi)部所有大尺寸導(dǎo)電部件(如GB／T 19271.1-2005中3.4.2.1所規(guī)定)，該網(wǎng)格系統(tǒng)還可減少大空間屏蔽體內(nèi)部的磁場。采用網(wǎng)格寬度在幾米范圍的網(wǎng)格系統(tǒng)，就構(gòu)成了許多衰減環(huán)路。M型等電位連接網(wǎng)絡(luò)(如GB／T 19271.1-2005中3.4.2.2所規(guī)定)也起相同的作用。
注：如果安裝了4.2所規(guī)定的等電位連接網(wǎng)絡(luò)，且遵循在此給出的安裝規(guī)則，則根據(jù)3.1至3.3所計(jì)算的各個LPZ區(qū)內(nèi)的磁場強(qiáng)度一般將額外地減小一半(相當(dāng)于6dB)。
供電和信息系統(tǒng)的導(dǎo)線和電纜應(yīng)盡可能靠近等電位連接網(wǎng)絡(luò)的金屬部件敷設(shè)。將導(dǎo)線和電纜嵌入等電位連接網(wǎng)絡(luò)中的金屬護(hù)套內(nèi)(如U型導(dǎo)管或金屬管)則更為有利(見IEC 61000-5-2)。
在LPZ的交界處由于磁場強(qiáng)度相當(dāng)強(qiáng)，應(yīng)特別注意導(dǎo)線及電纜的安裝(見GB／T 19271.4-2005第4章)。
圖5所示為用于安裝信息設(shè)備的內(nèi)部空間Vs，信息設(shè)備應(yīng)放置于與LPZ的屏蔽體的安全距離分別滿足ds/1及ds/2的地方。
由各種設(shè)施構(gòu)成的各種環(huán)路中，磁感應(yīng)電壓及電流的計(jì)算見附錄B。感應(yīng)電壓及電流導(dǎo)致對信息設(shè)備的傳導(dǎo)性共模干擾(見圖7)。
4 接地系統(tǒng)
4.1 接地裝置接地裝置的主要作用是盡可能多地將雷電流導(dǎo)入土壤中(50％或以上)并盡量不在接地裝置上產(chǎn)生危險的跨步電壓。
此一作用由建筑物下面和四周的網(wǎng)格狀接地體網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。
這些接地體應(yīng)構(gòu)成一個網(wǎng)格形接地裝置，并把地下室地面混凝土中的鋼筋也并入其中。這是典型做法，目的是在建筑物的底部將LPZ1區(qū)的電磁屏蔽體閉合起來。
建筑物四周的環(huán)形接地體和／或地下室周邊混凝土中的環(huán)形接地體，應(yīng)用接地導(dǎo)體每隔5m與接地裝置相連接。(接地體的詳情見IEC 61024-1，2.3，2)。更遠(yuǎn)的外部接地體可連接到這些環(huán)形接地體上。
應(yīng)將地下室混凝土地面中的鋼筋連接到接地裝置上。混凝土中的鋼筋將構(gòu)成一個有規(guī)則的互連網(wǎng)格，該互連網(wǎng)格每隔5m(典型值)被連到接地裝置上。
可以安裝一個由鍍鋅鋼構(gòu)成、網(wǎng)格寬度為5m(典型值)的疊加網(wǎng)格，疊加網(wǎng)格每隔1m與混凝土中的鋼筋相焊接或夾接。疊加網(wǎng)格的鋼筋端頭可用作等電位連接帶的接地導(dǎo)體。
圖8為一間工廠的網(wǎng)格形接地裝置示例。
接地及等電位連接的定義見附錄A。
4.2 等電位連接網(wǎng)絡(luò)
等電位連接網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是消除建筑物上及建筑物內(nèi)所有設(shè)備間危險的電位差，并減小建筑物內(nèi)部的磁場強(qiáng)度。
這項(xiàng)任務(wù)通過將建筑物上及建筑物內(nèi)所有金屬部件多重聯(lián)結(jié)，從而構(gòu)成一個三維的、網(wǎng)格形的等電位連接網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)。
建筑物上及建筑物內(nèi)的所有金屬部件，應(yīng)該用等電位連接導(dǎo)體互連，從而形成網(wǎng)格寬為5m(典型值)的網(wǎng)格。這些金屬部件是指金屬裝置、設(shè)備機(jī)柜、電纜槽、公用設(shè)施管道、混凝土(地面、墻、頂板)中的鋼筋、活動地板以及其他結(jié)構(gòu)部件等。這些互連的金屬部件形成了等電位連接網(wǎng)絡(luò)。
電氣裝置的保護(hù)地PE應(yīng)并入等電位連結(jié)網(wǎng)絡(luò)中(按照網(wǎng)格形或星形方式)。
建筑物周邊和內(nèi)部各個LPZ區(qū)的電磁屏蔽體也應(yīng)用連接導(dǎo)體每隔5m(典型值)與等電位連接網(wǎng)絡(luò)連接一次而并入等電位連接網(wǎng)絡(luò)。這些屏蔽體除混凝土中的鋼筋外，還包括金屬屋頂、金屬立面、門窗的金屬框架等(例子見圖9、圖10)。
由網(wǎng)格寬度為5m(典型值)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)建立起來的各個衰減環(huán)路，可在一個很寬的頻譜范圍內(nèi)減弱建筑物內(nèi)部的磁場強(qiáng)度。
等電位連接網(wǎng)絡(luò)應(yīng)每隔5m(典型值)與接地裝置相連從而組成了完整的接地系統(tǒng)。
為了將電氣和電子設(shè)備的機(jī)柜、外殼和機(jī)架等并入等電位連接網(wǎng)絡(luò)，同時在LPZ的界面處為滿足公共設(shè)施、電源和信息系統(tǒng)導(dǎo)線和電纜作等電位連接的需要，應(yīng)該安裝一些等電位連接帶。
應(yīng)每隔5m(典型值)用接地導(dǎo)體將環(huán)形連接帶連接至等電位連接網(wǎng)絡(luò)。局部等電位連接帶一般應(yīng)采用不超過1m長的接地導(dǎo)體連接至等電位連接網(wǎng)絡(luò)(等電位連接帶、等電位連接導(dǎo)體以及接地導(dǎo)體的詳情見IEC 61024-1及GB／T 19271.1)。
信息系統(tǒng)應(yīng)以網(wǎng)格型或星型方式作等電位連接(詳情見(GB／T 19271.1)。
接地段等電位連接的定義見附錄A。
4.3 接地裝置與等電位連接網(wǎng)絡(luò)的組合
將接地裝置與等電位連接網(wǎng)絡(luò)組合起來就形成了接地系統(tǒng)。
接地系統(tǒng)的主要任務(wù)是保持設(shè)施和設(shè)備的任意耐點(diǎn)之間的電位差盡可能低。
通過為傳導(dǎo)雷電流及感應(yīng)電流提供多條并聯(lián)通路，組成一個寬頻譜范圍的低阻抗系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)此任務(wù)。
多條并聯(lián)通路具有各不相同的諧振頻率。將阻抗與頻率相關(guān)的各條通路組合起來，就可形成一個在所考慮頻譜范圍內(nèi)具有低阻抗的系統(tǒng)。
一個網(wǎng)格形接地系統(tǒng)的例子見圖11。
4.4 屏蔽、等電位連接及接地布局的例子
圖12給出一座大辦公樓的屏蔽、等電位連結(jié)及接地布局的例子。
圖中用鋼筋和金屬立面對LPZ1區(qū)實(shí)現(xiàn)屏蔽，對高靈敏度電子設(shè)備，則用屏蔽機(jī)柜實(shí)現(xiàn)屏蔽。為了能夠安裝窄網(wǎng)格形的等電位連接系統(tǒng)，在每個房間提供了若干個連接引出線。
此處為放置20kV1)電源設(shè)計(jì)了一個封閉的LPZ0區(qū)。這是一種特殊的情況，因在緊靠入口處的高壓電源側(cè)不可能安裝避雷器。
表1 鄰近雷擊時磁場為平面波情況下，格柵形空間屏蔽體的磁場衰減
io及Ho：10／350μs及0.25／100μs兩種沖擊
GB／T 17626.5：U：1.2／50μs沖擊電壓；I：8／20μs沖擊電流
GB／T 17626.9：H：8／20μs沖擊磁場(25kHz阻尼振蕩)；Tp＝10μs
GB／T 17626.10：H：1MHz阻尼振蕩(0.2／0.5μs沖擊磁場)；Tp＝0.25μs
圖1 雷擊時的EMC狀況
1)國內(nèi)一般采用10kV的電壓等級——編者。
注：雖然升至最大值的時間Tp與渡前時間T1定義不同，但為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶接?，在此將它們的?shù)值視為相等。
圖2 用阻尼振蕩描述磁場強(qiáng)度波形的上升期
*)實(shí)際上，對大型建筑物來說，在每一交叉點(diǎn)上焊接或夾接是不可能的。但是通過直接接觸或用鐵絲綁扎，絕大多數(shù)的交叉點(diǎn)可做到自然互連。因此，每隔大約1m作一連接，將是實(shí)際可行的方法。
圖3 用鋼筋和金屬框架構(gòu)成的大空間屏蔽體
Sa——雷擊點(diǎn)與被屏蔽空間的平均距離
圖4 鄰近雷擊的情況
注：用于安裝信息設(shè)備的空間Vs與LPZ1或LPZn的屏蔽層保持一個安全距離ds/1或ds/2。
圖5 LPZ1或LPZn內(nèi)部用于安裝信息設(shè)備的空間
圖6 評估被屏蔽建筑物內(nèi)部磁場強(qiáng)度的低電平雷電流試驗(yàn)的建議
圖7 環(huán)路中的感應(yīng)電壓及電流
圖例：
1——具有網(wǎng)狀鋼筋的建筑物；
2——工廠內(nèi)部的一座塔；
3——孤立的設(shè)備；
4——電纜槽。
圖8 工廠的網(wǎng)格形接地裝置
圖例：
1——接閃器(避雷帶)；
2——屋頂女兒墻的金屬蓋板；
3——鋼筋；
4——迭加于鋼筋上的網(wǎng)格形導(dǎo)體；
5——網(wǎng)格形導(dǎo)體的接頭；
6——內(nèi)部等電位連接帶的接頭；
7——焊接或夾接；
8——任意連接；
9——混凝土中的鋼筋(有迭加的網(wǎng)格型導(dǎo)體)；
10——環(huán)形接地體(如設(shè)有)；
11——基礎(chǔ)接地體。
圖9 利用建筑物的鋼筋作屏蔽及等電位連接
圖例：
1——電動設(shè)備；
2——鋼支架；
3——立面的金屬蓋板；
4——等電位連接點(diǎn)；
5——電氣設(shè)備；
6——等電位連接帶；
7——混凝土中的鋼筋(有迭加的網(wǎng)格形導(dǎo)體)；
8——基礎(chǔ)接地體；
9——各種公共設(shè)施的公用入口。
圖10 鋼筋結(jié)構(gòu)建筑物的等電位連接
圖11 由等電位連接網(wǎng)絡(luò)與接地裝置組合而成的接地系統(tǒng)示例
圖12 一座辦公大樓的防雷區(qū)、屏蔽、等電位連接及接地的設(shè)計(jì)示例
附錄A 接地與等電位連接的定義
附錄A 接地與等電位連接的定義
LPS的接地裝置(地極網(wǎng)絡(luò))是與土壤相接觸的并且可能是建筑物空間屏蔽體的一部分(例如地下室地面中的鋼筋)。
等電位連接網(wǎng)絡(luò)(也可稱接地網(wǎng)絡(luò)、等電位連接系統(tǒng)、公共等電位連接系統(tǒng)、公共連接網(wǎng)絡(luò))是一個不與土壤相接觸的多重互連(網(wǎng)格形)系統(tǒng)。等電位連接網(wǎng)絡(luò)是一個低阻抗網(wǎng)絡(luò)，因此能保證大體上的等電位。
通過與接地裝置的多點(diǎn)互連(網(wǎng)狀)，等電位連接網(wǎng)絡(luò)和接地裝置一起構(gòu)成了(公共)接地系統(tǒng)(公共接地系統(tǒng)、接地系統(tǒng))。
在信息系統(tǒng)的星形等電位連接或隔離網(wǎng)格形等電位連接結(jié)構(gòu)中，除在接地基準(zhǔn)點(diǎn)外，等電位連接導(dǎo)體是相互絕緣的，并且不應(yīng)與其他金屬部件接觸。所有的電氣電纜和導(dǎo)線都在接地基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)入(本地)信息系統(tǒng)，并且這些電纜和導(dǎo)線與等電位連接導(dǎo)體并行布設(shè)(見GB／T 19271．1-2005圖16)。
在網(wǎng)格形等電位連接結(jié)構(gòu)的情況下，所有電氣電纜及導(dǎo)線可從任意點(diǎn)進(jìn)入(本地)信息系統(tǒng)，布設(shè)時不必考慮等電位連接導(dǎo)體的位置(見GB／T 19271．1-2005圖16)。
詳情見圖A．1。
*)入戶設(shè)施(管道、電源和信息線路或電纜)的等電位連接。LPZ1的入口。
圖A．1 接地及等電位連接的結(jié)構(gòu)圖
部件：
ats LPS的接閃器，可能是建筑物空間屏蔽體的一部分(例如金屬屋頂)。
dcs LPS的引下線(雷電引下導(dǎo)體)，可能是建筑物空間屏蔽體的一部分(例如金屬立面、墻體的鋼筋)。
ecp 外來導(dǎo)電部件、建筑物上及建筑物內(nèi)除電氣裝置外的金屬裝置。(例如：電梯鋼軌、起重機(jī)、金屬地板、金屬門框、公共設(shè)施的金屬管道、金屬電纜槽、地板鋼筋、墻體鋼筋、頂板的鋼筋等)。
erp 接地基準(zhǔn)點(diǎn)(ERP)，代表一個局部等電位連接帶(單點(diǎn)連接)。
ets LPS的接地裝置(地極網(wǎng)絡(luò)、公共地極網(wǎng)絡(luò))，可能是建筑物空間屏蔽體的一部分(注：地極：一組接地裝置或一組接地裝置中的一部分)。
fe 固定的設(shè)備：Ⅰ類設(shè)備，有PE連接線；Ⅱ類設(shè)備，無PE連接線。
mbc (本地)信息系統(tǒng)的網(wǎng)格形等電位連接。
mc (本地)信息系統(tǒng)的金屬部件(金屬部分)(例如機(jī)柜、外殼、機(jī)架等)。
sbc (本地)信息系統(tǒng)的星形等電位連接。
各條等電位連接帶：
bb 等電位連接帶(環(huán)形等電位連接帶、水平等電位連接導(dǎo)體，特殊情況下可為金屬板)主要用于信息導(dǎo)線和電纜的等電位連接，也用于信息設(shè)備的等電位連接。亦可用作(公共)等電位連接帶。用接地導(dǎo)體多重連接至接地系統(tǒng)(典型間隔為5m)。
bc 等電位連接導(dǎo)體(等電位連接導(dǎo)體、等電位連接件、連接線)。
ec 連接至接地裝置的接地導(dǎo)體(主接地導(dǎo)體)。
el 電源線或電纜。
il 信息線或電纜。
L，N 有中性線的電源。
lbb 局部等電位連接帶(接地端子)(例如：用于電力裝置或信息裝置)。
LPS 防雷系統(tǒng)(有部件ats、dcs、ets)。
LPZ 防雷區(qū)。
met 主接地端子(主接地帶、主接地總線帶、主連接帶)，主要用于電源線的等電位連接，也用于電源設(shè)備的等電位連接。亦可用作(公共)等電位連接帶。
mp 公共設(shè)施的金屬管道。
PE 保護(hù)導(dǎo)體(保護(hù)接地導(dǎo)體、設(shè)備接地導(dǎo)體、保護(hù)地、保護(hù)接地)，是等電位連接網(wǎng)絡(luò)的一部分。
SPD 浪涌保護(hù)器。
附錄B 由各種設(shè)施構(gòu)成的環(huán)路中感應(yīng)電壓及電流的計(jì)算
B.1 鄰近雷擊下，環(huán)路在LPZ1內(nèi)部時的感應(yīng)電壓及電流
假設(shè)LPZ1內(nèi)部Vs空間內(nèi)的磁場強(qiáng)度H1是均勻的(見3.1)。
式中：
μo——真空磁導(dǎo)率，其值等于4π×10-7[V·s／(A·m)]；
b——環(huán)路的寬度，單位為米(m)；
H1——LPZ1內(nèi)部隨時間而變的磁場強(qiáng)度，單位為安每米(A／m)；
H1/max——LPZ1內(nèi)部磁場強(qiáng)度的最大值，單位為安每米(A／m)；
l——環(huán)路的長度，單位為米(m)；
T1——磁場強(qiáng)度波形的波前時間，單位為秒(s)，與雷擊電流波形的渡前時間相同。
如果忽略導(dǎo)線的歐姆電阻(最壞情況)，則短路電流isc為：
式中：
L——環(huán)路自感，單位為亨(H)。
對于矩形環(huán)路：
式中：
r——環(huán)路導(dǎo)線的半徑，單位為米(m)。
式中：
H1/f/max——LPZ1內(nèi)部首次雷擊的磁場強(qiáng)度最大值，單位為安每米(A／m)；
H1/s/max——LPZ1內(nèi)部后續(xù)雷擊的磁場強(qiáng)度最大值，單位為安每米(A／m)。
B.2 建筑物遭直接雷擊下，環(huán)路在LPZ1內(nèi)部時的感應(yīng)電壓及電流
式中：
μo——真空磁導(dǎo)率，其值為4π×10-7[V·s／(A·m)]；
b——環(huán)路的寬度，單位為米(m)；
d1/w——環(huán)路與屏蔽體側(cè)面的距離，單位為米(m)，d1/w≥ds/2；
d1/r——環(huán)路與屏蔽體頂部的平均距離，單位為米(m)；
io——LPZ0A中的雷電流，單位為安(A)；
io/max——LPZ0A中雷擊電流的最大值，單位為安(A)；
KH——形狀系數(shù)(1／
)，取KH＝0.01(1／
)；
l——環(huán)路的長度，單位為米(m)；
T1——LPZ0A中雷擊電流的渡前時間，單位為秒(s)；
W——格柵形屏蔽網(wǎng)格寬度，單位為米(m)。
式中：
L——環(huán)路的自感，單位為亨(H)。
自感L的計(jì)算見B.1。
式中：
if/max——首次雷擊電流的最大值，單位為千安(kA)；
is/max——后續(xù)雷擊電流的最大值，單位為千安(kA)。
B.3 環(huán)路在LPZn(n≥2)內(nèi)部對的感應(yīng)電壓及電流
假定LPZn中的磁場強(qiáng)度Hn是均勻的(見3.3)。
因此，B.1中給出的計(jì)算感應(yīng)電壓和電流的公式同樣適用。
式中，H1用Hn代替。
附錄C 格柵形磁場屏蔽體內(nèi)部磁場強(qiáng)度的計(jì)算
附錄C 格柵形磁場屏蔽體內(nèi)部磁場強(qiáng)度的計(jì)算
3．2中估算磁場強(qiáng)度H的公式是對圖C．1中所示三種典型格柵形屏蔽體的磁場進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得出的。計(jì)算中，假設(shè)閃電擊中屋面的一條邊。雷電通道用屋面上方100m的一條垂直導(dǎo)電桿來模擬，地面則用一塊理想的導(dǎo)電板模擬。
計(jì)算中，考慮格柵形屏蔽體的每一條鋼筋與其他鋼筋包括模擬雷電通道之間的磁場耦合，從而產(chǎn)生一個方程組以計(jì)算雷電流在格柵形屏蔽體中的分布，并由該電流分布導(dǎo)出屏蔽體內(nèi)部的磁場強(qiáng)度。計(jì)算中假定了各條鋼筋的電阻可忽略，格柵形屏蔽體中的電流分布和磁場強(qiáng)度均與頻率無關(guān)。同時，也忽略電容性耦合，因此可不考慮瞬態(tài)效應(yīng)。
在圖C．2、C．3中給出了圖C．1所示第一類格柵形屏蔽的若干計(jì)算結(jié)果。二種情況下都假定最大雷電流io/max＝100kA。圖C．2和圖C．3中，H是某一點(diǎn)的最大磁場強(qiáng)度，由Hx、Hy及Hz各分量推導(dǎo)得出。
在圖C．2中，沿著一條從雷擊點(diǎn)(x＝y(tǒng)＝0，z＝10m)至立方體的中心點(diǎn)(x＝y(tǒng)＝5m，z＝5m)的直線計(jì)算H值。繪制H隨這條線上各點(diǎn)的X座標(biāo)的變化曲線，格柵形屏蔽的網(wǎng)格寬度W作為一個參量。
在圖C．3中，對屏蔽體內(nèi)部的二個點(diǎn)(A點(diǎn)：x＝y(tǒng)＝5m，z＝5m；B點(diǎn)：x＝y(tǒng)＝3m，z＝7m)計(jì)算磁場強(qiáng)度Ho繪制磁場強(qiáng)度隨網(wǎng)格寬度W變化的曲線。
兩個圖均說明幾個主要參數(shù)對格柵形屏蔽體內(nèi)部磁場分布的影響，這幾個主要參數(shù)是：離屏蔽體頂部或側(cè)面的距離以及網(wǎng)格寬度。在圖C．2中應(yīng)觀察到若沿著其他穿過屏蔽空間的直線計(jì)算，這些直線可能與零軸相交，磁場強(qiáng)度H的分量會改變符號。因此，3．2中的公式只是對格柵形屏蔽體內(nèi)部真實(shí)且遠(yuǎn)為復(fù)雜的磁場分布的一種一級近似。
圖C.1 幾類大空間格柵形屏蔽體
圖C.2 第1類格柵形屏蔽體內(nèi)部的磁場強(qiáng)度H
圖C.3 第1類格柵形屏蔽體內(nèi)部的磁場強(qiáng)度H
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
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