DB4403_T 152-2021供配电及信息系统隔离式防雷接地技术系统要求.pdf
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1、ICS 91.120.40 CCS K 30 DB4403 深圳市地方标准 DB4403/T 1522021 供配电及信息系统隔离式防雷接地技术 系统要求 Requirements for isolated lightning protection and grounding technology systems for power supply and distribution and information systems 2021-03-23 发布 2021-04-09 实施 深圳市市场监督管理局 发 布 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4
2、缩略语.3 5 隔离式防雷接地系统架构.3 5.1 隔离式防雷保护原理.3 5.2 雷电防护区界面.3 5.3 接地分流比.4 5.4 系统组成.5 5.5 变压器的防护.6 6 技术要求.7 6.1 总体要求.7 6.2 产品组成.7 6.3 环境条件.7 6.4 外观.8 6.5 保护模式.8 6.6 接线端子连接导线的能力.8 6.7 电压保护水平.9 6.8 告警功能.10 6.9 分离装置.10 6.10 数据监测.10 6.11 电压降.10 6.12 插入衰耗.11 6.13 雷电抑制比要求.11 6.14 反击分流比要求.11 6.15 动作被保护系统试验.11 6.16 被保
3、护系统侧电涌耐受能力.11 6.17 隔离单元性能要求.11 6.18 过载能力.11 6.19 限制短路电流.11 6.20 隔离单元导线截面积要求.11 6.21 电气间隙和爬电距离.12 6.22 接地要求.13 6.23 外壳防护等级.13 6.24 着火危险性.13 6.25 暂时过电压失效安全性.13 6.26 遥信端子和热稳定性.13 6.27 环境适应性.13 附录 A(规范性)隔离式装置测试方法.15 参考文献.19 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由深圳远征技术有限公司提出。本文件由深圳市气象局
4、归口。本文件起草单位:深圳远征技术有限公司、深圳市气象服务中心、陆军工程大学、深圳供电局有限公司、深圳市标准技术研究院、中国电信股份有限公司广东研究院、深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司、深圳市特区建设发展集团有限公司、深圳市信息基础设施投资发展有限公司、深圳市龙岗信息管道有限公司、深圳市建筑设计研究总院有限公司、深圳市综合交通设计研究院有限公司、广东省电信规划设计院有限公司、广东南方电信规划咨询设计院有限公司、深圳市城市公共安全技术研究院有限公司、深圳市城市规划设计研究院有限公司、深圳市华阳国际工程设计股份有限公司、中国建筑第五工程局有限公司建筑设计院、中建五局安装工程有限公司、中国
5、电建集团华东勘测设计研究院有限公司、深圳市宝安规划设计院有限公司、中国瑞林工程技术股份有限公司、广东南方通信建设有限公司、中国科学院力学研究所、深圳无线电检测技术研究院、北京邮电大学深圳研究院、中国电信集团有限公司深圳分公司、中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司、中国联合网络通信有限公司深圳市分公司、中国铁塔股份有限公司深圳市分公司、深圳市交通运输局福田管理局、深圳市防雷协会、深圳市建筑电气与智能化协会、深圳市5G产业协会、深圳奇迹智慧网络有限公司、中电科新型智慧城市研究院有限公司、深圳中邦检测技术有限公司、深圳市中鹏电子有限公司、深圳新禾盛科技有限公司。本文件主要起草人:张庭炎、林雨人、胡
6、小峰、段绍辉、吴序一、赖世能、林涛、刘超洋、陈晓宁、马龙彪、尹劼、陈维崧、郭方、戴文涛、范佐堂、陶志强、曾晶、朱向东、袁晓兵、尚东方、杜兵、李炎斌、王林、朱珠、肖宾杰、宋海波、余定洋、汤凯为、全宇辰、张莎、冯卫华、吴永乐、王卫民、方雁晗、刘鑫、杨广胜、徐涛、甘倩、徐春明、晏文秀、傅东生、张峻、董国文、王宇、夏玫、谭胜淋、曹生杨、戴宏学、段珂、何佳鸿。供配电及信息系统隔离式防雷接地技术系统要求 1 范围 本文件规定了供配电及信息系统隔离式防雷系统的隔离式防雷接地系统架构、技术要求和测试方法。本文件适用于供配电及信息系统隔离式防雷系统及装置的研发、设计、测试检验和验收。其它类似雷电防护系统及装置可
7、参考使用。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温 GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温 GB/T 2423.3 环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验 GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)GB/T 10963.1 电气附件-家用及类似场所用过电流
8、保护断路器 第1部分:用于交流的断路器 GB 14048.12012 低压开关设备和控制设备 第1部分:总则 GB/T 18802.12011 低压电涌保护器 第1部分:低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法 GB/T 20626.12017 特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分:通用技术要求 GB/T 214312015 建筑物防雷装置检测技术规范 GB/T 21714.42015 雷电防护 第4部分:建筑物内电气和电子系统 GB 500572010 建筑物防雷设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 隔离式防雷系统 isolated lightning prot
9、ection system 在电源、信号端口串接雷电隔离装置确保进入被保护系统的雷电能量最小化,同时被保护系统的接地根据功能分组后接入联合接地网,阻断雷电通过接地系统进入被保护系统。注:该系统由“雷电通道隔离技术”和“隔离分组接地技术”组成。3.2 雷电通道隔离技术 lightning channel isolation technology 在供电和信息输入端口与被保护系统间设置隔离单元,抑制和阻断雷电进入被保护系统,在供电和信息输入端口与大地间设置泄放单元,为雷电提供进入大地的通道。3.3 隔离分组接地技术 isolated group grounding technology 被保护系统
10、的接地馈线根据功能分组后接入联合接地网,将雷电隔离在被保护系统之外。3.4 电涌保护器 surge protective device 用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电器,它至少包含一种非线性的元件。来源:GB/T 18802.12011,定义 3.1 3.5 泄放单元 discharge unit 一种并联在线路与大地中,提供雷电(电涌)发生时,雷电(电涌)能量与大地构成泄放暂态回路通道的装置。3.6 隔离单元 isolation unit 串联在线路回路中,对供电和信息线路与被保护系统间传播的雷电(电涌)脉冲能量形成一个高阻抗,从而抑制雷电(电涌)能量入侵被保护系统的一种装置。3.7
11、电源隔离单元 isolation unit for power 串联在电源线路回路中的隔离单元。3.8 接地隔离单元 isolation unit for earthing 串联在被保护系统和大地间的隔离单元。3.9 信号隔离单元 isolation unit for signal 串联在被保护系统信号支路间的隔离单元。3.10 隔离式电源保护装置 isolated power supply protection device 一种由电源隔离单元与两级(或多级)泄放单元组成的组合式雷电保护装置,利用电源隔离单元与在其前后安装的泄放单元实现协同工作,确保进入被保护系统的雷电能量最小化的装置。3.
12、11 防雷配电装置 lightning protection power distribution device 包含有防雷保护装置的供电分配和控制电力的低压成套开关设备装置。3.12 隔离式分组接地装置 isolated group earthing device 一种由接地隔离单元与多种功能接地汇流排组成的组合式分组接地装置。3.13 最大冲击残流 maximum impact residual flow 雷电最大冲击电流 Imax 通过防护装置后,进入被保护系统端的电流峰值。3.14 最大冲击残压 maximum impact residual pressure 雷电最大冲击电流 Ima
13、x通过防护装置时,(被保护系统端)的电压峰值。3.15 反击分流比 counter-split ratio 通过接地隔离单元进入设备地线中的雷电过电流与通过进入接地系统的总雷电流的百分比。3.16 雷电抑制比 lightning suppression ratio 通过电源隔离单元的输入端和输出端测得的雷电流差值与总雷电流的百分比。3.17 冲击残压水平 discharge residual voltage 表征泄放单元输出端电压的性能参数,冲击残压水平在防护装置 In 下进行测试,测得的防护装置最大残压值。3.18 在线监测系统 online monitoring system 通过软硬件实
14、现对防护系统工作状态实时监测管理功能的智能设备。4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。DU:discharge unit(泄放单元)IGG:isolated group grounding technology(隔离分组接地技术)IGED:isolated group earthing device(隔离式分组接地装置)IPPD:isolated power supply protection device(隔离式电源保护装置)IU:isolation unit(隔离单元)IUE:isolation unit for earthing(接地隔离单元)IUP:isolation unit for
15、power(电源隔离单元)IUS:isolation unit for signal(信号隔离单元)LCI:lightning channel isolation technology(雷电通道隔离技术)SPD:surge protective device(电涌保护器)5 隔离式防雷接地系统架构 5.1 隔离式防雷保护原理 5.1.1 供配电及信息系统用隔离式防雷系统从系统整体的“疏、堵”结合,从“疏”得彻底且“堵”得严密、不留死角的要求出发,通过电源、信号线路上串接隔离单元与雷电对地泄单元的结合,将从电源和信号线路上入侵被保护系统的雷电脉冲大幅度削弱,同时通过被保护系统的保护和工作接地线串
16、接的隔离单元,将入地雷电流对设备反击电压大幅度削弱,形成一种对供配电及信息系统设备保护效果更好、性价比更高防雷保护方案。5.1.2 隔离式防雷系统主要包含供电、信号线路防护和地电位反击防护两种保护方式。保护方式应符合下列要求:a)供电、信号线路防护。用隔离单元抑制从供电、信号线路入侵的雷电能量,并通过泄放单元泄放入地,保护设备;b)地电位反击防护。用隔离单元抑制由地网反击的雷电能量,保护设备。5.2 雷电防护区界面 5.2.1 根据 GB/T 21714.42015,不同雷电防护区的划分代表了不同的雷电磁脉冲强度,一个完整的雷电防护系统需要通过多级防护措施及界面实现对外部供电线路入侵雷电磁脉冲
17、的大幅度抑制和阻隔。系统的雷电防护区界面的划分见图 1。图1 用多级防雷接地措施实现的雷电防护区分界面 5.2.2 供配电及信息系统用隔离式防雷接地系统采用了抑制与泄放相结合的技术原理,采取一级防护措施即可实现对外部供电线路入侵雷电磁脉冲的大幅度抑制和阻隔,见图 2。图2 用隔离式防雷接地技术实现的雷电防护区分界面 5.3 接地分流比 5.3.1 根据 GB 500572010 及有关标准要求,建筑物直击雷电流的 50%流入建筑物的接地装置,其另 50%分配于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等(即地电位反击分流比为 1:1),见图 3。设备设备(受损者受损者)机箱机箱LPS+LPZ1
18、屏蔽屏蔽ZDF2LPZ0I0 H0H2ISDU2 I2U0 I0H0 图3 采用统一接地方式的地电位反击分流比 5.3.2 供配电及信息系统用隔离式防雷接地系统采用了分组接地措施,建筑物直击雷电流只有极小部分(如小于 10%)的雷电流进入被保护系统(即地电位反击分流比为 1:9),如图 4 所示。采用隔离式防雷接地系统后,直击雷入地电流反击入侵设备的雷电脉冲可大幅度降低。图4 采用分组接地方式的地电位反击分流比 5.4 系统组成 隔离式防雷接地系统主要包含电源隔离单元、信号隔离单元、接地隔离单元、泄放单元、接地体以及监测单元等,系统组成如图 5(隔离式防雷系统典型结构)所示,TT 供电系统用隔
19、离式防雷的保护模式见图 6,TN 供电系统用隔离式防雷的保护模式见图 7。图5 隔离式防雷系统典型结构 图6 TT 系统隔离式装置的安装方式 图7 TN 系统隔离式装置的安装方式 5.5 变压器的防护 当变压器采用隔离式雷电防护时,其选用的隔离式装置由一端口并联型和中性线隔离式保护装置组成,原理示意见图 8。图8 变压器隔离式防护原理图 6 技术要求 6.1 总体要求 隔离式系统符合下列要求:a)隔离式防雷系统应符合雷电能量隔离防护的要求;b)经过隔离式防雷系统到达被保护设备端口的残余雷电能量,其电压、电流值不应超过被保护设备正常工作允许范围;c)隔离式系统应具备易管理、易维护能力;d)隔离式
20、装置宜具备智能监检测系统。6.2 产品组成 隔离式防雷系统由隔离式电源保护装置、隔离式信号保护装置、隔离式分组接地装置及隔离式防雷配电装置组成(统称“隔离式装置”)。根据应用场景不同和被保护设备不同,隔离式系统可采用单个形式的隔离式装置进行工作,也可采用多个隔离式装置整合在一个单元体内集中工作形式。隔离式装置测试方法应按照附录A进行。6.3 环境条件 6.3.1 正常工作环境条件 隔离式装置的正常工作条件使用和存储的温度、相对湿度、海拔应符合下列要求:a)正常工作条件使用和存储的温度应符合下列要求:1)正常范围:2070;2)极限范围:4085。b)相对湿度:95%;c)海拔:5000m。6.
21、3.2 特殊使用环境 隔离式装置的特殊使用环境使用和存储温度、相对湿度、海拔应符合下列要求:a)特殊使用环境使用和存的储温度应符合下列要求:1)正常范围:4070;2)极限范围:5585;b)相对湿度:95%;c)海拔:5000m。注:海拔超过 2000m 时,可按照 GB/T 20626.12017 第 6 章的试验方法进行。6.4 外观 6.4.1 外观表面 隔离式装置的结构应稳定,漆面或镀层均匀牢固,无剥落、锈蚀及裂痕等不良现象。6.4.2 标识标志 隔离式装置的标志应完整清晰、耐久可靠,且铭牌不应出现移动和任何翘曲现象。6.5 保护模式 交流电源隔离式装置泄放单元应按照电力系统基本配电
22、制式实施保护,应符合GB 500572010的规定。包括:TN、TT、IT系统,依据被保护设备的具体要求,可实现低压配电系统的电涌保护。直流电源隔离式装置泄放单元应具备全模式保护。6.6 接线端子连接导线的能力 6.6.1 串联型隔离式装置的接线端子连接导线的能力应符合表 1 的规定,额定被保护系统电流大于 100A时,宜使用专用线鼻子型接线端子。表1 串联型隔离式装置接线端子允许连接铜导线的标称截面积要求 额定被保护系统电流(IR)A 能被夹紧的导线标称截面积 mm2 IR13 12.5 13IR16 14 16IR25 1.56 25IR32 2.510 32IR50 416 50IR80
23、 1025 80IR100 1635 100IR125 2550 6.6.2 电力变压器次级用并联型隔离式装置接线端子连接导线的能力应符合表 2 的规定,额定被保护系统电流大于 100A 时,宜使用专用线鼻子型接线端子。表2 变压器用并联型隔离式装置接线端子允许连接铜导线的标称截面要求 标称放电电流(In)kA 能被夹紧的导线标称截面积 mm2 60In120 2550 40In60 1635 表 2 变压器用并联型隔离式装置接线端子允许连接铜导线的标称截面要求(续)标称放电电流(In)kA 能被夹紧的导线标称截面积 mm2 20In40 1025 10In20 625 5In10 416 6
24、.7 电压保护水平 6.7.1 隔离式电源保护装置的通流容量应符合表 3 的要求,隔离式电源保护装置的雷击电压保护水平应符合表 4 的要求。表3 隔离式电源保护装置通流容量要求 供电系统 电涌保护器 防雷等级 标称放电电流 In(8/20 s)最大放电电流 Imax(8/20 s)保护模式 冲击放电电流 Iimp(10/350 s)交流 一级 TN 60kA 120kA L-PE,N-PE 12.5kA 一级 TT 60kA 120kA L-N 12.5kA 60kA 120kA N-PE 50kA 二级 40kA 80kA L-PE,N-PE/三级 20kA 40kA L-PE,N-PE/直
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