GB∕T 21697-2022 低压配电线路和电子系统中雷电过电压的绝缘配合.pdf

ICS 91.120.4 0CCS K 04OB中华人民共和国国家标准GB/T 216972022代替 GB/T 216972008低压配电线路和电子系统中雷电过电压的 绝缘配合Insulation coordination of lightning overvoltage for low -voltage distribution w iring and electronic systems2022-07-11 发布2023-02-01 实施国家市场监督管理总局金布 国家标准化管理委员会发布GB/T 216972022目 次前言.ni范围. .*. 12规范性引用文件.13术语和定义 . . 14 雷电流与雷电过电压 .34 .1 雷电流.34 .2 雷电过电压. 35绝缘配合与绝缘水平 .35.1 概述.35.2 作用电压.45.3 雷电过电压绝缘配合. 45.4 绝缘水平.56 绝缘试验及其要求 .66.1 绝缘试验.66.2 试验要求.*. 66.3 环境条件. .67 雷电防护措施的选择和应用 .77.1 电涌保护器.77.2 隔离变压器.77.3 隔离放电间隙.77.4 光纤.77.5 接地及接地装置.77.6 屏蔽 . 8附录A （资料性）主要雷电参数 .9附录B （资料性）雷电过电压 .11附录C （资料性）低压设备抗扰度判据.14附录D （规范性）SPD的绝缘配合和选用要求.15参考文献.17IGB/T 216972022-AX.刖 百本文件按照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。本文件代替GB/T 216972008低压电力线路和电子设备系统的雷电过电压绝缘配合，与 GB/T 21697 2008相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a）标漉名称修改为“低压配电线路和电子系统中雷电过电压的绝缘配合。b）修改了范围（见第1章,2008年版的第1章）；c）增加了“自恢复绝缘”等术语（见第3章），删除了“电气间隙”等术语（见2008年版的第3章）， 修改了“绝缘配合”等术语（见笫3章,2008年版的第3章）；d）删除了“正常使用条件”（见2008年版的4 .2）;e）增加了“雷电流与雷电过电压”（见第4章）；） 增加了“绝缘的分类”（见5.1.1）；g）修改了“绝缘配合方法”（见5.1.2,2008年版的5.4）；h）修改了“有防护装置的设备”（见5.3.1,2008年版的5.5.1）；i） 修改了“直接由配电网供电的设备”（见5.4 .1,2008年版的6.1.1）；J） 修改了“雷电冲击耐受电压的优选值”（见5.4 .3,200g年版的6.2）；k）修改了“绝缘试验”，将2008年版的8.1合并到了 6.1（见6.1,2008年版的8.1）；1） 增加了“试验要求”（见6.2）；m）增加了“大气条件修正”和“海拔修正”（见6.3.2、6.3.3）;n）删除了“避雷器或SPD保护水平”（见2008年版的第7章）5o）增加了“雷电防护措施的选择和应用”（见第7章）；P）增加了附录A“主要雷电参数”、附录B雷电过电压”、附录C低压设备抗扰度判据”和附录D “SPD的绝缘配合和选用要求”。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国雷电防护标准化技术委员会（SAC/TC 258）提出并归口。本文件起草单位：中国电力企业联合会、国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、上海电力大 学、中国电力科学研究院有限公司、中机生产力促进中心、清华大学、上海大学、中国电信股份有限公司 广东研究院、江苏华云防雷检测有限公司、天津市中力防雷技术有限公司、上海市岩土工程检测中心有 限公司、武汉大学、合肥航太电物理技术有限公司、南京市宽永电子系统有限公司、中山市新立防雷科技 有限公司、厦门赛尔特电子有限公司、泰兴市威特新材料科技有限公司、中国标准化协会、国网陕西省电 力有限公司电力科学研究院。本文件主要起草人:陆宠惠、杨迎建、姚喜梅、周歧斌、郭雄、张苹、关象石、庄池杰、边晓燕、刘璐、 刘裕城、谷山强、何慧雯、何金良、游志远、薛文安、吴永康、程浩、李涵、孙巍巍、段泽民、李健、蒋新花、 杨俊宝、张祥贵、周拓、成林。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：2008年首次发布为GB/T 216972008；-本次为第一次修订。GB/T 216972022低压配电线路和电子系统中雷电过电压的 绝缘配合1范围本文件规定了低压配电线路和电子系统的雷电流与雷电过电压、绝缘配合与绝缘水平、绝缘试验及 其要求、雷电防护措施的选择和应用。本文件适用于交流额定电压不大于1 000 V,直流额定电压不大于1 500 V的低压配电线路和电子 系统。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，仅该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 16927.12011高电压试验技术 第1部分:一般定义及试验要求GB/T 21714 .3雷电防护 第3部分:建筑物的物理损坏和生命危险GB/T 33588.2雷电防护系统部件( LPSC)第2部分:接闪器、引下线和接地极的要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1绝缘配合 insulation co-ordination考虑所采用的过电压保护措施后，决定设备上可能的作用电压，并根据设备的绝缘特性及可能影响 绝缘特性的因素，从安全运行和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘强度。注：设备的“鲍缘强度”是指按3.14中定义的绝缘水平.来源：GB/T 311.12012,4 .1,有修改3.2过电压 overvoltage大于在正常运行条件下最大稳态电压的峰值的任何电压。来源：GE/T 16935.12008,3.7,有修改3.3瞬态过电压 transient overvoltage振荡的或非振荡的、通常为高阻尼的持续时间只有几毫秒或更短时间的过电压。来源：GB/T 16935.12008,372,有修改3.4雷电过电压 lightning overvoltage由于雷击在低压配电线路和电子系统中任何位置上出现的瞬态过电压。1GB/T 2169720223.5工作电压 working voltage当设备在额定电压下工作时，在任一特定绝缘的两端所产生的最高交流电压（有效值）或直流电压。来源：GB/T 42102015,581-21793.6外绝境 external insulation空气间隙及设备固体绝缘的外露表面，它承受电压并受大气环境的气压、温度、污秽和潮湿等外界 条件的影响。3.7自恢篁绝缀 self-restoring insulation在破坏性放电之后，能完全恢复其绝缘特性的绝缘。来源：GB/T 2900.572008,604 -03-043.8非自恢复绝级 non-self-res to ri ng insnlEtiorj在破坏性放电之后，丧失或不能完全恢复其绝缘特性的绝缘。来源 GB/T 2900.572008,604 -03-053.S绝缭配合因数 insulation co-ordination factorK设备的标速耐受电压和保护装置相应的保护水平之比”来源:GB/T 2900.191994 ,3.363.10耐受电压 withstand voltage绝缘本身耐受电压的能力，即作用在绝缘上、不造成绝缘被击穿或损坏的临界电压.3.11雷电冲击耐受电压 lightning impulse withstand voltage在规定的条件下，不造成绝缘击穿、具有一定波形和极性的冲击电压最高峰值。来源：GB/T 16935.12008,381,有修改3.12绝缘水平 insulation level由一个或两个绝缘耐受电压值所表征的设备特性。来源:GB/T 2900.572008,604 -03-4 73.13残压 residual voJtsge在冲击电流流过保护装置时，在保护装置两端之间呈现的电压峰值。来源：GB/T 2900.572008,604 -03-53,有修改：3.14电涌保护器 surge protective device；SPD用于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电器。注，电涌保护器至少包含一个非线性的元件.注2： SPD具有适当的连接装置，是一个装配完整的部件，又称浪涌保护器。来源：GB/T 18802.112020,3.1.1,有修改 口2GB/T 2169720223.15优选值 preferred values供各项试验优先选用的参考值。注：优选值的意义在于使用这些参数值促进了一致性和提供了在各种保护装置之间进行比较的手段.来源：GB/T 18802.212016,3.2,有修改3.16隔离放电间隙 isolating spark gap ； ISG用以隔离金属装置间导电性的具有一定放电间距的部件。注：雷击时，装置由于放电效应，可瞬间导通。来源：GB/T 3358&3-2020,3.1,有修改4雷电流与雷电过电压4 .1 雷电流雷暴日、地闪密度和雷电流强度是地区雷电活动的重要参数,见附录A。雷云对地或地面目标物放电形成波形基本一致的雷电流，75%90%的雷电流是负极性的。一次 雷电放电过程一般由多次回击组成，每次回击的雷电流都是单极性的脉冲波。雷电防护与绝缘配合一 般根据负极性雷电冲击波参数进行“通过低压配电线路或电子系统的雷电流，其数值受接地阻抗、并联线路数及是否通过电缆埋地、相 线间和中性线的阻抗差异、进户前的最后一根杆塔的绝缘水平的影响；感应雷电流受到宙击点距离以及 环路敷设方式和包围面积等因索的影响。雷电流参数见GB/T 21714 .12015的附录A,不同安装点 的雷电流参数见GB/T 21714 .1 2015的附录Eo4 .2 雷电过电压雷电过电压是雷电活动的重要参数之一。根据形成的物理过程不同，雷电过电压可分为两种，a）直击雷电过电压：雷电直接击中目标物如:建（构）筑物、电力杆塔、导线等引起的过电压；b）感应雷电过电压:雷电击中目标物附近，由雷电感应在目标物上产生的过电压。雷电过电压作用于低压配电线路和电子系统中的固体、液体绝缘和空气间隙等组成的绝缘上，当雷 电过电压超过绝缘耐受水平时,绝缘会击穿。因此，绝缘是将正常工作电压及各类预期过电压进行隔 离,绝缘水平也是雷电过电压的限值。在绝缘配合中需考虑其对雷电过电压的限制。根据雷电过电压对设备和系统的作用位置，雷电过电压分为作用于设备或系统的输入端子之间和 作用于设备或系统的对地绝缘两类。有关雷电过电压的详细描述见附录5绝缘配合与绝缘水平5.1 概述5.1.1 绝缘的分类绝缘分为自恢复绝缘和非自恢复绝缘。间隙、与空气接触的瓷和玻璃绝缘子的外绝缘属于自恢复绝缘。在雷电过电压作用下，电场的均匀 性是影响自恢复绝缘强度的主要因素，非均匀电场条件下间隙的雷电冲击耐受电压明显低于均匀电场 条件下间隙的雷电冲击耐受电压。环境气压、温度和湿度也影响雷电冲击耐受电压。一般来说,气压和 GB/T 216972022湿度降低、温度升高使外绝缘的雷电冲击耐受电压下降。固体绝缘和液体绝缘一般属于非自恢复绝缘，固体绝缘外表闪络时可能有灼伤，内部击穿时往往留 有放电痕迹或通道，液体绝缘击穿时留存放电遗留物会降低其绝缘强度.正常的固体绝缘和液体绝缘 的电气强度一般远大于空气间隙的电气强度。从绝缘的角度讲，只考虑设备或系统的击穿、永久性损坏或破坏，不考虑功能的暂时丧失和退化，后 者是电磁兼容的抗扰度的范畴，相关信息见附录Ca5.1.2 绝缘配合方法绝缘配合方法有确定性法（惯用法）、统计法及简化统计法，具体如下。a）确定性法:按作用在设备绝缘上的“最大过电压”和设备的窿低绝绦强度”的概念进行绝缘配 合的习惯方法。确定性法简单明了,但无法估计绝缘故障的概率以及此概率与绝缘配合因数 之间的关系，故这种方法对绝缘要求的严格程度取决于绝缘配合因数的取值.本文件采用绝 缘配合确定性法。确定性法的程序如下：1）确定设备上可能出现的、最危险的过电压和设备绝缘最低的耐受电压；2）根据设备制造（包括经济性）和运行经验选择一个绝缘配合因数（两电压的比值），以补偿 在估计最大过电压和绝缘最低耐受强度时的误差及增加一定的安全裕度孑3）最后确定设备绝缘应能耐受的电压水平。b）统计法:采用此方法的前提是充分掌握了作为随机变量的过电压和绝缘电气强度的统计特性 （概率密度、分布函数等），这需要对不同设备绝缘进行大量的冲击电压试验和对系统的过电压 进行广泛深入的研究。因此，统计法在实际应用中受到某些限制，至今统计法仅用于操作过电 压和自恢复型绝缘的配合。c）简化统计法：假定过电压及绝缘放电概率的统计分布均服从正态分布，采用概率为2%的过电 压作为统计过电压，闪络概率为10%的电压作为绝缘的统计耐受电压，并通过选取统计配合 系数，即统计耐受电压与统计过电压之比，使所确定的绝缘故障率从运行可靠性和经济性两方 面来看均是可以接受的。5,2 作用电压本文件所考虑的低压配电线路和电子系统中设备上的作用电压为雷电过电压。5.3 雷电过电压绝缘配合5.3.1 有防护装置的设备采用SPD防护的设备，其雷电冲击耐受电压由SPD在预期雷电流下的甯电冲击防护水平乘以绝 缘配合因数（K）计算选定。采用其他防护装置的设备进行防护时，其雷电冲击耐受电压根据其防护效 果确定其过电压值乘以绝缘配合因数（K）计算选定。5.3.2 无防护装置的设备对未安装SPD或其他防护装置进行保护的设备,其雷电冲击耐受电压由预期雷电过电压水平乘以 绝缘配合因数（K）计算选定。5.3.3 绝缘配合因数（K）的选取采用确定性法进行绝缘配合时,绝缘配合因数（K）需考虑下列因素: a）绝缘类型及特性；GB/T 216972022b）被保护设备的重要性；c）被保护设备的进线方式；d）保护设备和被保护设备之间的电气距离；e） SPD的雷电冲击保护特性、幅值及分散性；）过电压幅值及分布特性；g）大气条件、设备生产、装配中的分散性及安装质量；h）绝缘在预期寿命期间的老化；i）试验方法及其他因索。一般情况下，对于低压配电线路，绝缘配合因数对于电子系统，绝缘配合因数K2L505.4绝缘水平5.4 .1 直接由配电网供电的设备设备在配电网中所处位置不同，其承受的雷电过电压也会有差异。根据雷电过电压的不同，一股可 将设备分为三类：a）1类:使用在配电装置及电源端的设备；b） II类:一般的耗能设备（包括器具、可移动式工具、家用和类似用途的负载）；c） GI类:连接至具有很好的瞬态过电压限制措施的电路（如具有过电压保护的电子电路）上的 设备,三类设备的额定雷电冲击耐受电压应按表1选择.表1三类设备的额定雷电冲击耐受电压电源的标称电压（AC）V额定雷电冲击耐受电压 kVI类U类m类220/38062.51.5400/690842.51 00012645.4 .2 非直接由配电网供电的设备和系统非直接由配电网供电的设备和系统可以是通信、工业控制系统或载运装置中的独立设备和系统。 其雷电冲击耐受电压可采用5.4 .3中推荐的优选值。具体选择原则如下。a）保护良好的电气环境。所有引入的电缆都有过电压保护，各电子设备单元由设计良好的接地 系统连接，且该接地系统受到电力设备和雷电的影响较小，电子设备有专用电源,一般情况下， 电子设备的雷电冲击耐受电压不低于额定工作电压的2.5侪,外部对称信号线端口 1.5 kV,内 部屏蔽和非屏蔽信号线端口 LO kV0b）有部分保护的电气环境。所有引入的电缆都有过电压保护，各电子设备单元由设计良好的接 地系统连接，且没有直接与高压设备相连接的电缆、长度相对较短（例如几十米以下的电缆）， 在同一建筑物内与通信有关的电缆，雷电冲击耐受电压不低于500 V。c）电源电缆与信号电缆平行敷设的电气环境。设备和系统通过电力设备的公共接地系统接地, 与电信网或远方设备相连接，可以达到接地网边缘的通信电缆，雷电冲击耐受电压不低于 2 kV,互连线作为户外电缆，沿电源电缆敷设，设备和系统连接到电力设备的接地系统，该接5GB/T 216972022地系统容易遭受雷电产生的过电压。雷电冲击耐受电压不低于4 kV。d）无良好保护的电气环境。外部对称信号线端口不低于6 kV,内部屏蔽和非屏蔽信号线端口不 低于L5 kVDe）特殊环境则在电子设备的产品技术要求中规定。5.4 .3 雷电冲击耐受电压的优选值绝缘配合采用的额定雷电冲击丽受电压的优选值如下：10 V、2O V、6O V、8O V.1OO VJ20 V.150 V、220 V.330 V、500 V、800 V.l kV、L5 kV、2.5 kV、 4 kV、6 kV.8 kVJ2 kVo6绝缘试验及其要求6.1 绝缘试验本文件考虑的绝缘试验为雷电冲击耐受也压试验。雷电冲击耐受电压试验是为了证明在合适的置信度下设备绝缘的实际耐受电压不低于规定的雷电 冲击耐受电压。保护装置的保护水平及分散性是决定保护装置质量的重要指标，必要时需进行试验验证。6.2 试赛要求对于导电部件和布置的间隙,旅加正负极性、波形为1.2/50然的冲击电压各三次，绝缘无击穿或 无闪络视为耐受。对于固体绝缘，同样施加正负极性、波形为1.2/503的冲击电压各三次，应无击穿，但允许有局部 放电，内绝缘试验结果不必进行海拔修正。在做间隙试验时，涉及固体绝缘，需考虑其电压的提高对固 体绝缘的影峋.注：内绝缘指设备内部的固体、液体或气体绝缘，它不受大气及其他外部条件的影响.6.3 环境条件631绝缭试验的标准大气条件绝缘试验的标准大气条件如下：温度：20-气压：101.3 kPa ；一绝对湿度JI g/m3 e6.3.2 大气条件修正大气条件修正因数应符合GB/T 16927.12011中4324 .3.4的要求。6.3.3 海拔修正本文件中给出的绝缘水平是海拔高度为2 000 m的值，若试验在其他海拔地区进行时，空气间隙的 雷电冲击耐受电压值应除以海拔修正系数K*,K.按式（1）计算：1K =. . . . .（1）f 0.8 4 - H/106GB/T 216972022式中：K.海拔修正系数；II海拔高度，单位为千米(km).7曾电防护措施的选择和应用7.1 电涌保护器电涌保护器( SPD)的功能在于限制瞬态过电压和泄放电涌电流，避免雷电过电压和电涌电流对其 所保护设备的损害，按关键元器件划分,SPD可以分成电压开关型、电压限制型和复合型。电压开关型SPD,在没有电 涌时具有高阻扰，一旦响应电压电涌时瞬间跌落为短路状态。常见的关键元件有气体放电管、放电间 隙等。电压限制型SPD,在没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的增加，其阻抗将持续减小。 常见关键元器件有压敏电阻和抑制二极管。复合型SPD由电压开关型元件和电压限制型元件组成，其 特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、电压限制型或两者皆有。按使用场合划分,SPD可以分成电源类和信号类。电源类SPD主要用在低压配电线路中，类型为 直流型或者交流工频型;信号类SPD主要用在电信、控制、信号、测量、有线电视系统、通信和天馈系统， 工作频率从几十kHz到几十GHz。SPD的绝缘配合和选用要求应符合附录D的规定。在SPD内部以及一些电子设备的集成电路板上，采用了电涌保护元件，例如压敏电阻( MOV)、气 体放电管(GDT)、瞬态抑制二极管( TVS)、电涌抑制晶闸管(丁 SS)、雪崩击穿二极管( ABD)等的电涌保 护元件.这些元件可以单独使用，也可以组合使用起到更好的配合保护效果。例如气体放电管(GDT) 和瞬态抑制二极管( TVS)通常配合使用，压敏电阻(MOV)和气体放电管( GDT)也可配合使用。7.2 隔离变压器隔离变压器是一种输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器，其次级输出绕组不与大地相连，变压 器铁芯饱和高频损耗大，可隔离和抑制雷电过电压传人被保护设备。7.3 隔离放电间隙隔离放电间隙(ISG)的功能在于限制瞬态过电压和泄放电涌电流，避免过电压和电涌电流对其他 设备的损害。满足绝缘隔离要求的电压开关型SPD可用作隔离放电间隙。放电间隙并联在被保护设备的前端，高于间隙放电电压的雷电过电压会被限制，因此需考虑放电间 隙和相并联设备的绝缘配合。7.4 光纤光纤是一种由高纯度玻璃( SiO?)或特种塑料制成的纤维，实际使用时，多根光纤绞合并包覆若干 层保护结构制造成为光缆。光纤本身不导电，可以用于电隔离。通信局站或电子设备的通信连接金属 线缆换成光缆后，隔离了金属线缆传导的雷电压和雷电流，也隔离了通信局站地电位升通过金属通信线 缆传导到设备。设备之间或设备内部之间连接采用光纤，能起到很好的电隔离作用.具有金属加强芯 和铠装层的光缆，应做好这两部分导体的隔离和接地.7.5 接地及接地装置接地是降低雷电过电压的措施，雷电流入地时产生的过电压随接地电阻减小而降低.应选择合适 GB/T 216972022的接地体材料、尺寸和布置，设置接地装置。采用混凝土地基中的钢筋或地下管道作接地体时，应校核 其承受雷电流的能力和接地电阻值。接地装置的材料及尺寸选择应符合GB/T 21714 .3的规定，对其 校验的方法和程序应符合GB/T 33588.2的规定。7.6 屏蔽屏蔽是降低、隔离电磁场的措施，一般采用接地良好的金属棒、线（或线组成的网）、板和它们的组 合;特殊用途时可不接地而形成悬浮的等电位体。雷电发生时，雷击地面或目标物时，电弧通道或雷电 流引下通道会因电流及其电位的快速变化而产生瞬态的电场、磁场和电磁场。屏蔽能减小被屏蔽区域 的因雷电引起的电场、磁场和电磁场，以及由此引起的雷电过电压的幅值，如避雷针、线的屏蔽作用大大 减小了保护范围内的电场强度.屏蔽效能与屏蔽材料、布置和电磁场的频率特性有关。雷电电磁脉冲的电磁波只有在设备及其所 连电缆尺寸足够长时，才能形成有效相合。所以作为防雷的措施，屏蔽的重点在于连接电缆（线）。8GB/T 216972022附录A （资料性） 主要雷电参数A. 1雷暴g雷暴日，也称为雷电日。一日内听到了甯声，不论次数，为一个雷暴日。按年平均雷暴日数,地区雷 暴等级宜划分为少雷区、中雷区、多雷区、强雷区，划分标准如下；a）少雷区:年平均雷暴日在25 d及以下的地区；b）中雷区：年平均雷暴日大于25 d且不超过4。d的地区.c）多雷区：年平均雷暴日大于40 d且不超过90 d的地区Jd）强雷区：年平均雷暴日超过90 d的地区。A.2 地闪密度和雷电流幅值累积微事分市地闪指云内荷电中心与大地和地物之间的放电过程。地闪密度是指单位面积、单位时间的平均地 闪次数,计算公式见式（A.1）：NNg=- .（ A.1 ）jL / luj式中；Nc,地闪密度值,单位为次每平方千米年次/（km?，a）；N雷电地闪次数，单位为次S区域面积，单位为平方千米（kid）；T 时间范围，单位为年（a）。雷电流幅值服从一定的概率分布，推寿的累积概率曲线拟合表达式见式（A.2）：P =. （ A 2 ）1 + （.1/ay 式中：I 电流幅值，单位为千安（kA）；P 一雷电地闪中，雷电流幅值超过I的概率；a中值电流，单位为千安（kA）；b表征雷电流幅值分布集中程度的参数。通过遥测电磁信号的方式，由多个雷电探测站联合定位解算得到雷电地闪发生时间、位置、电流幅 值等参数,由雷电地闪记录，可统计指定时间、地域范围内的地闪密度值和雷电流超过某一幅值的概 率，再进一步拟合计算得出式（A.2）中的参数a和6。我国各省级行政区2011年202。年雷电地闪密度平均值见表A，雷电流幅值累积概率曲线拟合 表达式a和。的值见表A.2。表A.1我国各省级行政区2011年2020年雷电地闪密度平均值省级行政区地闪密度 次/（km? d a）省级行政区地闪密度次/（km? a）北京市3.91河北省2.77天津市4.00山西省2.029GB/T 216972022表A.1我国各省级行政区2011年2020年雷电地闪密度平均值(续)省级行政区地闪密度次/(3 a)省级行政区地闪密度次/(kn? a)山东省2.08黑龙江省0.61上海市4.84陕西省0.94浙江省3.91甘席省0.25江苏省3.73宁夏回族自治区0.29安徽省2.86青海省0.31福建省4.58新疆维吾尔自治区0.04湖北省1.93西藏自治区0.18江西省4.40广东省8.81四川省1.87广西壮族自治区7.24沏南省L33云南省2.13重庆市2.42贵州省4,34湖南省3.02海南省5.32内蒙古自治区0.57香港特别行政区7.04辽宁省1.72澳门特别行政区6.09吉林省1.15台湾表A.2我国各省级行政区2011年2020年雷电流幅值累积概率曲线拟合表达式的a、6值省级行政区ab省级行政区ab北京市13.11.74辽宁省23.52.39天津市15.01.80吉林省24.62.36河北省18.21.86黑龙江省35.32.55山西省28.12.64陕西省31.22.69山东省21.02.08甘肃省27.72.39上海市15.91.69宁夏回族自治区28.02.34浙江省23.82.35青海省26,82.37江苏省18.11.95新疆维吾尔自治区33.32.45安徽省23.72.15西藏自治区29.82.20福建省23.12.43广东省20.92.43湖北省28.82,54广西壮族自治区17.62.18江西省29.52.65云南省27.42.46四川省33.02.45贵州省27.52.91河南省25.52.21海南省23.42.30重庆市30.32.54香港特别行政区23.82.13湖南省25.52.35澳门特别行政区25.02.14内蒙古自治区29.32.57台湾10GB/T 216972022附录B （资料性） 雷电过电压0.1概述雷电是不可避免的自然事件，它会通过几种机理影响低压系统（包括电力系统和信号/通信系统）。 最明显的影响是系统受到直接雷击。但其他耦合机理也会引起系统电压升高，本附录讨论引起低压系 统过电压的三种耙合方式。在讨论过电压时，也考虑与过电压相关的过电流情况,，由过电压引起的初始 电流也是本附录的一个重要方面，三种类型如下。a）直击于电力系统，发生于中压（MV）/低压（LV）配电变压器的原速侧、LV配电系统（架空的或 隐埋的），同时也侵入到个别建筑物中。b）非直接闪络:雷击附近物体，通过感应耦合或公用路径耦合在L配电系统中产生过电压.虽 然非直接闪络产生的过电压和电流低于直接闪络所产生的过电压和电流，但其出现的频率 更大。c）直击到防雷系统或最终用户建筑物的外部（建筑物的钢件及水管、暖气管、升降梯等非电气部 分），这会产生两种影响：一是雷电流通过建筑物外部产生感应耦合；二是雷电流从建筑物注入 LV系统，从而不可避免地在LV系统中导体和地或装置等电位连接排之间产生过电压。对一 个闪络，在最终用户使用电器上出现的过电压将反映耦合路径的性能，例如闪络点和终端用户 之间的距离及接地情况、接地电阻、SPD的数员及配电系统的分支.B.2 由中压传输到低压系统的电涌在MV系统中，由于雷击发生的过电压注入LV配电系统有两种不同的方式： 通过MV/LV变压器的电容和电感耦合；通过接地耦合。传递的电涌幅值依赖于很多参数：LV接地方式（TT,TN,IT）；LV线路和负载的特性；LV过电压保护装置；M V和LV接地间的耦合状况；变压器的结构。为了防止雷电直击MV线路,SPD动作或火花间隙击穿使电涌电流转移到接地系统，并且在MV 和LV系统之间产生阳性的耦合,从而导致过电压进入LV系统中。根据接地阻抗的不同，通过变压器 的过电压幅值可能远高于容性耦合的情况。在TN系统中，如果用户装置内的中性点接地，将会产生轻度的过电压。这种类型的电阻耦合可以 通过在变压器的LV侧安装一个独立的接地系统来避免.通过容性耦合和感性耦合输入到MV/LV侧的过电压其典型的取值是相和地间电压的8%。这些 值对于负载LV电路是相对典型的。当变压器的LV侧开路或者轻载时，这个值会显著升高，升高程度 取决于LV系统。雷电感应在MV系统中产生的电涌（通常小于1 kA）比直击雷要小得多，并且实际中过电压输入到 LV系统仅仅是通过容性耦合，其值不会超过几千伏。在这种情况下，LV系统（至少是在距离雷击不远 的部分）所直接感应的过电压一般要比从MV侧输入的要高.如果有一个SPD动作或者放电发生，电 11GB/T 216972022流将会较小,相应的阻性耦合的情况也被忽略。B.3 直击于低压配电系统引起的过电压由于雷电流通道的有效阻抗较高，因此实际上可认为雷电流为一理想的电流源。因此，产生的过电 压由雷电流的瞬态有效阻抗的大小决定。导线遭受雷击，第一时刻的电压取决于导线的特征阻抗(电涌阻抗)，电流(I)最初分为两部分，且 电涌电压( U)按式( B.1)进行确定：U = ZXI/2 .( B.1 )式中： U电涌电压，单位为千伏( kV)； Z线路的电涌阻抗，单位为欧姆(。)； 1电涌电流，单位为千安( kA)。假设电流为10 kA,电涌路径阻抗为400 Q时,很显然，预期的电涌电压为2 000 kVo因此,大多数 情况下闪络通常会在导线和地之间发生。发生闪络后，有效阻抗以一定数量下降，其下降程度取决于接 地电阻，假设雷电流为10 kA,阻抗低至10。时，导线上电压为100 kV0在架空线与电缆联合系统中，由于电缆电涌路径阻抗比架空线低，从而其产生过电压略有降低，其 降低程度依电流持续时间和系统的对地电容量而定。然而降低的程度不能完全避免低压系统中超过标 称绝缘水平的过电压.因此，直击雷将会对系统造成损坏。B.4 低压配电系统中的感应过电压由于闪络会使电磁场发生改变，电涌被引入到离闪络点相当大距离的范围内的架空线上.可通过 式(B.2)粗略估计导线上产生的过电压( U)：U = 30X A X (hjd) X I .( B.2 )式中：U 感应过电压，单位为千伏( kV) k 系数，参数E的变化很小(1.01.3),取决于雷电流反击的速率； h 导线离地高度，单位为米(m)； d 发生闪络点到导线距离，单位为米(m)； I雷电流，单位为千安( kA).对于电流为30 kA的中等程度的雷电流，当架空线距地面高度为5 mJ km范围内的瞬态过电压 将超过5 kV6在这种情况下，即使距离为10 km时，100 kA的电流产生的电压为1.8 kV.B.5 雷击防雷系统或一个邻近的区域引起的过电压当采用LV配电系统并联供电方式的建筑物遭受雷击时，雷电流通过可利用的不同路径流入大地. 路径为本地接地点(建筑物接地)，也包含通过金属相连接的远距留接地，主要是电缆馈线。来自雷电保护系统接闪端的雷电流通过引下线输入接地系统。雷电流至少被分成了两部分，一部 分流入建筑物的接地系统，另一部分通过电缆线路流向远方接地(电流通常也可能沿着其他路径，例如 金属管道和其他传导装置兀 电流的分配与阻抗成反比，冲击电流起始阶段，电流的分配取决于电感的 分配，随后电流变化率低时，电流的分配取决于电阻的分配。当几个建筑物电气上有连接时，有效电阻值降低，雷电流从建筑物输入到LV系统的电流将随着连 接到一起的建筑物的数量增加而增加。中性点的连接方式不同，雷电流的传播方式也不尽相同。在设计系统时需考虑这些不同。 在可以利用的路径中，电流的传播将会引起过电压，特别是在导线和地之间。这些过电压的大小取 12GB/T 216972022决于LV装置的设置以及SPD的使用与否。试验结果显示出了人端中性点接地的优越性，以及考虑阻 抗，电感及其相互之间耦合的重要性.直击雷落在建筑物或某部分上导致接地点电位上升，当低压装置上的作用电压超过绝缘酎受水平 时,会引起闪络。过电压将会传播到与其连接在同一个低电压配电网的相邻建筑物（设备），除非该建筑 物（设备）安装有等电位的SPD装置。建筑物没有直接遭受雷击也可能产生过电压,这是配电网络传播所导致。除此之外，如果已经给出 了一个地域的雷电密度，现有的高大建筑物虽然降低了雷击直击附近低矮建筑物的概率,但却不可避免 地增加了传导过电压的概率。接地体和导线之间的过电压作用在与其连接设备的绝缘上，这些设备通常都会根据GB/T 16935.1- 2008选择耐受水平。电力设备的工作元器件会承受到导线之间出现的过电压。表面上看，最坏的情况 可能是过电压施加到电力设备的工作元器件，这可能也是正常的情况。然而，对地过电压会带来一些问 题，它不仅作用于电力设备绝缘，而且会改变电力系统和可能连接到设备的通信系统之间的参考电位。33GB/T 216972022附录C（资料性） 低压设备抗扰度判据C.1抗扰度判据低压设备抗扰度性能（即抗扰度）是根据以下判据确定的。这些判据与出现的电磁现象的类型和出 现率，以及低压设备的代表性功能是密切相关的。低压设备的运行条件和功能规范分为以下四级抗扰度：A级:在相关技术文件给定的条件下功能正常；B级：功能暂时降低或丧失，但能自行恢笈；C级:功能暂时降低或丧失，但需操作者干预或系统复位；一D级:因设备（元件）或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复至正常状态的功能降低或丧失。如果一个设备（系统）执行若干项功能,那么需采用与各项功能相关的性能判据。在某些功能并行 的情况下,则根据C.2中降序排列的性能判据的顺序选择与最关键的功能相关的性能判据“C.2按功能重要性的降序排列判据按功能重要性的降序排列判据见表C.1 表C1按功能重要性的降序排列判据功能经常出现的暂态现象偶尔发生的暂态现象评估级别保护和远距离保护卜在限值范圉性能正常在限值范围性能正常A在线处理和调节计量监控暂时丧失，自恢复,B人-机界面停止和复位,C报警短的延迟3短时间内指示错误B数据传输和通信不丢失，位错率可能降低，短时丢失,B数据采集和存储暂时降低仆B测知暂时降低，自行恢复，B离线处理暂时减低暂时丧失和复位人C监视暂时降低暂时丧失B自诊断暂时降低，自行恢复：B对具有多功能以及并行功能（例如监视和监控）的设备，需采用与最重要的功能相关的性能判据。b对使用电力线载波的远距离保护，在用高压隔离开关操作时的“正常性能”可能需要有合适的验证程序。,暂时失去数据采集和偏离预定的记录时间的时间是可以被接受的，但是需保持正确的事件记录顺序。d允许由操作人员进行手动恢复.与紧急程度有关。f在自动控制系统中用来作为对另一控制系统的辅助功能，例如实现相互配合.1短时的位错率下降可能对通信效率有影响，要强行自动恢复任何闭塞的通信.人对存储的数据和处理进度没有影响.对模拟式和数字式指示仪表的测量精度没有影响。i在系统的诊断周期内.14GB/T 216972022附录外（规范性）SPD的绝缘配合和选用虻永D.1电源类SPD的绝缘配合和选用要求D.1.1最大持续工作电压Uc电涌保护器的最大持续工作电压Uc指可以持续施加于电W保护器的最大交流电压有效值或最大 直流电压。具体要求见表D.1。表1）.1对于各种低压配电系统中的狡地澧,推荐的工最小值SPD连接位置配电他的接地制式TTTN CTN-SIT懵中线IT不带中线相和中线之间1.1UONAl.KJol.lUoNA相和PE之间l.lUoNAl.lUuAu 线对线电压中线和PE之间uQNA5u0NA相和PEN之间NALIU。NANANA注1： NA表示不适用。注2： U。是低压系统的相电压。注3：这是最严重故障情况下的值，因此没有考虑10%公差.注4：在扩展的IT系统中,需要更高的心值.D.1.2电压保护水平力 和有效电压保护水平U*电涌保护器的残压指当放电电流流过时电涌保护器两端的电压峰值。电涌保护器声称的电压保护 水平不应小于I,或八呻（如适用）时的残压Ug,因此又称SPD的最大钳位电压。由于残压会直接施加到电涌保护器相并列的设备输入端，因此需要考虑安装电涌保护器之后的和 相并列设备的绝缘配合“考虑到电涌保护器两端引线及后备保护上的电压降，提出电涌保护器有效电 压保护水平的概念,计算公式见式（D.1）,5=