雷電防護 第1部分：總則 征求意見稿

1GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024雷電防護第1部分：總則本文件規(guī)定了建筑物(包括其設(shè)施、內(nèi)部物體以及人員)雷電防護所遵循的一般原則。以下情況不屬于本文件的范圍：——鐵路系統(tǒng)；——車輛、船舶、飛行器、離岸設(shè)施；——地下高壓管道；——不與建筑物直接連接的管道、供電線路和通信線路；——核電廠。GB/T21714系列標(biāo)準(zhǔn)宜作為建筑物雷電防護的最低要求。除非有國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）提供的最新資料，本文件提供的雷電流參數(shù)也可用于離岸設(shè)施。注1：上述情況下，通常建筑物適用各專業(yè)權(quán)威部門制定的專業(yè)規(guī)范。如附屬或其他建筑物不屬于上述專業(yè)規(guī)范適注3：本文件中的建筑物泛指建（構(gòu)）筑物。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T21714.3—XXXX雷電防護第3部分：建筑物的物理損壞和生命危險（IEC62305-3:20XX，GB/T21714.4—XXXX雷電防護第4部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)（IEC62305-4:20XX，IDT）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1地閃lightningflashtoearth云地間的大氣放電,由一個或多個雷擊組成。3.2下行地閃downwardflash始于云到地向下先導(dǎo)的地閃。注：下行地閃包含一個首次短時間雷擊，其后可能跟隨幾個后續(xù)短時間雷擊。一個或多個短3.3上行地閃upwardflash1)編者注。2GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024始于地面建筑物到云端向上先導(dǎo)的地閃。注：上行地閃包含一個首次長時間雷擊，疊加或不疊加多個短時間雷3.4雷擊lightningstroke地閃中的一次放電。3.5短時間雷擊shortstroke對應(yīng)一個沖擊電流的地閃組成部分。注：該沖擊電流的半峰值時間T通常小于2ms（見圖A.1）。3.6長時間雷擊longstroke對應(yīng)一個連續(xù)電流的地閃組成部分。注：該連續(xù)電流的持續(xù)時間T(從波頭10%電流峰值處到波尾10%電流峰值處的時間間隔)通常大于2ms小于1s（見3.7多重雷擊地閃multiplestrokeslightningflash平均由3～4個雷擊組成的地閃，相鄰雷擊的時間間隔通常約為50ms。注：已記錄到時間間隔范圍在10ms-250ms并包含幾3.8雷擊點pointofstrike地閃擊中大地或建筑物（如房屋、LPS、線路、樹等）的點。3.9雷電流lightningcurrenti流經(jīng)雷擊點的電流。3.10電流峰值currentpeakvalueI雷電流的最大值。3.11沖擊電流波頭的平均陡度averagesteepnessofthefrontofimpulsecurrent數(shù)值上等于沖擊電流的峰值I除以沖擊電流的波頭時間T1。。3.12沖擊電流的波頭時間fronttimeofimpulsecurrentT1它是一個虛擬參數(shù)，定義為雷電流波頭達(dá)到10%峰值到90%峰值時間間隔的1.25倍(見圖A.1)。2)編者注。3GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024注：波頭也稱波前。3.13沖擊電流的視在原點virtualoriginofimpulsecurrentO1連接雷電流波頭10%和90%峰值兩參考點的直線與時間軸的交點（見圖A.1）。它位于雷電流達(dá)到10%峰值時刻之前0.1T處。3.14沖擊電流波尾半峰值時間timetohalfvalueonthetailofimpulsecurrentT2它是一個虛擬參數(shù)，定義為視在原點O到雷電流下降至峰值一半時的時間間隔（見圖A.1）。3.15地閃持續(xù)時間flashdurationT雷電流流過雷擊點的時間。3.16長時間雷擊電流的持續(xù)時間durationoflongstrokecurrentTLONG長時間雷擊連續(xù)電流在上升沿升到峰值的10%時至下降沿降到峰值10%時的時間間隔（見圖A.2）。3.17地閃電荷flashchargeQFLASH整個地閃持續(xù)期間雷電流對時間的積分。3.18短時間雷擊電荷shortstrokechargeQSHORT一次短時間雷擊中雷電流對時間的積分。3.19長時間雷擊電荷longstrokechargeQLONG一次長時間雷擊中雷電流對時間的積分。3.20單位能量specificenergyW/R雷電流的平方在整個雷擊持續(xù)期內(nèi)對時間的積分。3.21沖擊電流的單位能量specificenergyofimpulsecurrent雷電流的平方在短時間雷擊持續(xù)期內(nèi)對時間的積分。3)編者注。4)編者注。4GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:20243.22需保護建筑物structuretobeprotected適合容納人員、牲畜、材料、設(shè)備的場所、設(shè)施、或房屋。3.23連接到需保護建筑物的供電或通信線路。3.24通信線路telecommunicationline用于不同建筑物中設(shè)備間通信的線路，如電話線路和數(shù)據(jù)線路。3.25供電線路powerline為建筑物內(nèi)的電氣或電子設(shè)備供電的配電線路，如低壓（LV）電源線和高壓（HV）電源線。3.26雷擊建筑物lightningflashtoastructure地閃擊中需保護建筑物。3.27雷擊建筑物附近lightningflashnearastructure地閃擊中需保護建筑物附近且可能產(chǎn)生危險過電壓。3.28雷擊線路lightningflashtoaline地閃擊中連接到建筑物的線路3.29雷擊線路附近lightningflashnearaline地閃擊中連接到建筑物的線路附近，且可能在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生危險過電壓。3.30危險事件dangerousevent雷擊建筑物或附近以及雷擊連接到建筑物的線路或附近，且可能在建筑物內(nèi)部導(dǎo)致?lián)p害。3.31危險火花dangeroussparking雷電流在建筑物中引發(fā)的火花放電現(xiàn)象，可能導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸，也可能導(dǎo)致危害環(huán)境的機械和化學(xué)效應(yīng)。3.32電氣系統(tǒng)electricalsystem低壓配電各部件構(gòu)成的系統(tǒng)。3.33電子系統(tǒng)electronicsystem含有敏感電子部件的系統(tǒng)，如通信設(shè)備、計算機、控制和儀表系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)、電力電子裝置。3.34內(nèi)部系統(tǒng)internalsystem建筑物內(nèi)的電氣和電子系統(tǒng)。注：內(nèi)部系統(tǒng)可以是位于建筑物屋頂上與建筑物內(nèi)部有線路連接的5GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:20243.35物理損害physicaldamage由于雷電的機械、熱、化學(xué)或爆炸等效應(yīng)對建筑物及其內(nèi)部物體所造成的損害。3.36人身傷害injuriesoflivingbeings雷電造成的人身傷害,包括死亡。3.37內(nèi)部系統(tǒng)失效failureofinternalsystems雷電電磁脈沖（LEMP）導(dǎo)致的內(nèi)部系統(tǒng)損害。3.38雷電電磁脈沖lightningelectromagneticimpulse；LEMP雷電產(chǎn)生的快時變電磁場，可通過電阻性、電感性和電容性耦合產(chǎn)生電涌。3.39電涌surgeLEMP引起的以過電壓或/和過電流形式出現(xiàn)的瞬變現(xiàn)象。注：電涌也稱浪涌。3.40雷電防護區(qū)lightningprotectionzone；LPZ規(guī)定雷電電磁環(huán)境的區(qū)域。注：雷電防護區(qū)（LPZ）的區(qū)域邊界不一定是物理邊界（如墻壁、地板3.41致?lián)p頻次frequencyofdamageFLEMP導(dǎo)致建筑物內(nèi)部系統(tǒng)損害事件的年次數(shù)。3.42致?lián)p頻次容許值tolerablefrequencyofdamageFT需保護建筑物或防護區(qū)所能容許的最大致?lián)p頻次。3.43L需保護建筑物防護區(qū)發(fā)生的危險事件導(dǎo)致的特定類型損失的平均值。3.44公眾利益相關(guān)損失lossofpublicrelevance所導(dǎo)致后果超出決策方范圍的損失，例如外部后果、人身傷害、公眾服務(wù)中斷,也包括物理損害、環(huán)境損害、以及其他需要公眾承擔(dān)成本的損失。例如：為限制損害采取的應(yīng)急措施的成本、建筑物和生產(chǎn)損失導(dǎo)致的成本、重建的成本。3.45服務(wù)service建筑物內(nèi)部系統(tǒng)提供的滿足特定需求的功能。5)編者注。6GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:20243.46公眾利益相關(guān)服務(wù)serviceofpublicrelevance涉及公眾利益或文化遺產(chǎn)的服務(wù)。3.47風(fēng)險riskR需保護建筑物或防護區(qū)中雷電造成的年均可能損失。3.48風(fēng)險容許值tolerableriskRT需保護建筑物所能容許的最大風(fēng)險值。3.49雷電防護等級lightningprotectionlevel；LPL與一組雷電流參數(shù)值有關(guān)的序數(shù)，該組參數(shù)值與在自然界發(fā)生雷電時最大和最小設(shè)計值不被超出的概率有關(guān)。注：雷電防護等級用于根據(jù)雷電流的一組相關(guān)參數(shù)值設(shè)3.50防護措施protectionmeasures為減小需保護建筑物雷電損害風(fēng)險而采取的措施。3.51雷電防護lightningprotection；LP建筑物及其內(nèi)部系統(tǒng)、物體以及人員防御雷電的措施，通常包括LPS和SPM。3.52雷電防護裝置lightningprotectionsystem；LPS用來減小雷擊建筑物造成人身傷害和物理損害的整個系統(tǒng)。注：LPS由外部和內(nèi)部雷電防護裝置兩部分構(gòu)成。內(nèi)部系統(tǒng)雷電電磁脈沖防護需要采取符合GB/T21714.4規(guī)定3.53外部雷電防護裝置externallightningprotectionsystemLPS的一部分，由接閃器、引下線和接地裝置組成。3.54內(nèi)部雷電防護裝置internallightningprotectionsystemLPS的一部分，由等電位連接或/和與外部LPS的電氣分隔組成。3.55接閃器air-terminationsystem外部LPS組成部分，用于攔截雷擊的金屬部件，如接閃桿、接閃網(wǎng)或接閃線。3.56引下線down-conductorsystem外部LPS組成部分，用于將雷電流從接閃器傳導(dǎo)至接地裝置的導(dǎo)體。3.57接地裝置earth-terminationsystem外部LPS的組成部分，用于將雷電流傳導(dǎo)并散入大地的導(dǎo)體。7GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:20243.58外部導(dǎo)電部件externalconductiveparts進出需保護建筑物的金屬延伸部件，如管道、電纜金屬部件、金屬線槽等，它們可以流過部分雷電流。3.59防雷等電位連接lightningequipotentialbondingLEB將分開的諸金屬物體直接用連接導(dǎo)體或經(jīng)電涌保護器連接到LPS以減少雷電流引發(fā)的電位差。3.60沖擊接地阻抗impulseearthingimpedance接地裝置電壓峰值與電流峰值之比，通常兩者峰值不會同時發(fā)生。3.61電涌防護措施surgeprotectionmeasuresSPM內(nèi)部系統(tǒng)防御LEMP效應(yīng)的措施。3.62電磁屏蔽electromagneticshield減小時變電磁場侵入需保護建筑物或其部分的導(dǎo)電材料屏蔽體，用于減少內(nèi)部系統(tǒng)的失效。3.63電涌保護器surgeprotectivedevice；SPD用于限制瞬態(tài)過電壓和泄放電涌電流的電器。它至少包含一個非線性元件。注：電涌保護器又稱浪涌保護器、防雷器等。3.64協(xié)調(diào)配合的SPD系統(tǒng)coordinatedSPDsystem為了減少內(nèi)部系統(tǒng)失效而適當(dāng)選擇、配合并安裝組成系統(tǒng)的一組SPD。3.65隔離界面isolatinginterfaces能夠減少或隔離進入LPZ的線路上的傳導(dǎo)電涌的裝置。注2：這些設(shè)備本身的絕緣耐受特性或通過加裝3.66間隔距離separationdistances為避免產(chǎn)生危險火花，承載全部或部分雷電流的導(dǎo)體與其他金屬導(dǎo)體間保持的必要距離。3.67安全距離safetydistanceds內(nèi)部系統(tǒng)與LPZ屏蔽體之間的必要距離，滿足此距離要求時LPZ磁場屏蔽有效。4雷電流參數(shù)6)編者注。8GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024GB/T21714系列標(biāo)準(zhǔn)所采用的雷電流參數(shù)見附錄A。用于分析的雷電流時間函數(shù)見附錄B。用于測試的雷電流模擬見附錄C。用于試驗室模擬雷電對LPS部件影響的基本參數(shù)見附錄D。有關(guān)不同安裝點雷電電涌的資料見附錄E。5雷電損害5.1對建筑物的損害5.1.1概述對建筑物產(chǎn)生影響的雷電可能導(dǎo)致建筑物本身、內(nèi)部物體以及人身受到損害，包括內(nèi)部系統(tǒng)的失效。這些損害和失效也可能蔓延至四鄰，甚至影響局部環(huán)境。其蔓延的規(guī)模取決于建筑物及雷電的特征。5.1.2雷電對建筑物的影響與雷電效應(yīng)有關(guān)的建筑物主要特征包括：——結(jié)構(gòu)（如木、磚、混凝土、鋼筋混凝土、鋼框架結(jié)構(gòu)）；——用途（民宅、辦公室、農(nóng)舍、劇院、賓館、學(xué)校、醫(yī)院、博物館、教堂、監(jiān)獄、商店、銀行、制造廠、工廠、運動場）；——使用者和內(nèi)部物體（人員和牲畜、易燃或不易燃材料、易爆或不易爆材料、放射性物質(zhì)、危險生化材料、低或高耐壓的電氣和電子系統(tǒng)）；——連接到建筑物的管道和線路（供電線路、通信線路——光伏系統(tǒng)、汽車充電裝置、基站設(shè)備；——已有的防護措施（如減少物理損害和人身傷害的防護措施、減少內(nèi)部系統(tǒng)失效的防護措施——危險蔓延的規(guī)模（撤離困難、可能引起恐慌、危及四鄰和環(huán)境的建筑物）。表1給出雷電對各類建筑物的影響。9GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表1雷電對典型建筑物的影響額外的影響取決于工廠的內(nèi)部物體，影響范圍從輕微的損害到不可接受的損害和停廠5.1.3建筑物的損害源和致?lián)p原因雷電流是損害源。按雷擊點相對于所考察的建筑物的位置，應(yīng)考慮以下情況：——S1：雷擊建筑物；——S2：雷擊建筑物附近；——S3：雷擊連接到建筑物的線路；——S4：雷擊連接到建筑物的線路附近。雷擊建筑物可能導(dǎo)致：——由于熾熱的雷電等離子電弧本身或電流使導(dǎo)體阻性發(fā)熱（導(dǎo)體過熱）或電荷導(dǎo)致電弧燒蝕（金屬熔化）引起的直接機械損壞、火災(zāi)或/和爆炸；——由于電阻性耦合、電感性耦合或流過部分雷電流產(chǎn)生的過電壓引起的火花觸發(fā)火災(zāi)或/和爆炸；——雷電直擊或電阻性耦合、電感性耦合引起的接觸電壓和跨步電壓導(dǎo)致電擊造成人身傷害；——LEMP導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效或故障。雷擊建筑物附近可能導(dǎo)致：——LEMP使內(nèi)部系統(tǒng)失效或故障。雷擊連接到建筑物的線路可能導(dǎo)致：——通過連接到建筑物的線路傳導(dǎo)的過電壓和雷電流產(chǎn)生的火花觸發(fā)火災(zāi)或/和爆炸；GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024——通過連接到建筑物的線路傳導(dǎo)的雷電流在建筑物內(nèi)產(chǎn)生接觸電壓導(dǎo)致電擊造成人身傷害；——在連接到建筑物的線路上出現(xiàn)并傳導(dǎo)到建筑物的過電壓使內(nèi)部系統(tǒng)失效或故障。雷擊連接到建筑物的線路附近可能導(dǎo)致：——在連接到建筑物的線路上感應(yīng)并傳導(dǎo)到建筑物內(nèi)的過電壓使內(nèi)部系統(tǒng)失效或故障。注2：這里認(rèn)為只有雷電流（全部或部分）產(chǎn)生的因此,致?lián)p原因可劃分為四種類型：——D1T：電阻性耦合和電感性耦合導(dǎo)致人體被電擊；——D1D：人體遭受直接雷擊導(dǎo)致的電擊；——D2：建筑物內(nèi)產(chǎn)生危險火花，引發(fā)火災(zāi)或爆炸，或/和導(dǎo)致可能危及環(huán)境的機械和化學(xué)效應(yīng)；——D3：各損害源產(chǎn)生的電涌導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效。5.2損失類型每一種致?lián)p原因，單獨或與其他致?lián)p原因一起可能使需保護建筑物產(chǎn)生不同的損失。可能出現(xiàn)的損失類型取決于需保護建筑物本身的特性。GB/T21714系列標(biāo)準(zhǔn)考慮以下地閃可能導(dǎo)致的損失類型：——L1：人身傷害損失，致?lián)p原因是D1T、D1D、D2，在內(nèi)部系統(tǒng)失效可能導(dǎo)致人身傷害的醫(yī)院或爆炸危險建筑物中，還可能是D3；——L2：建筑物及內(nèi)部物體物理損害的損失，致?lián)p原因是D2，在爆炸危險建筑物中，還可能是D3；——L3：內(nèi)部系統(tǒng)失效的損失，致?lián)p原因是D3。風(fēng)險計算適用于損失類型L1和L2具有公眾利益相關(guān)性的所有建筑物。損失類型L3有可能對建筑物內(nèi)部系統(tǒng)提供的服務(wù)造成不可接受的損害，因而也可能影響公共利益相關(guān)服務(wù)。表2給出損害源、致?lián)p原因和損失類型的對應(yīng)關(guān)系。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表2不同雷擊點的損害源、致?lián)p原因、損失類型僅對內(nèi)部系統(tǒng)失效危及人身安全的建筑6雷電防護的必要性6.1風(fēng)險和致?lián)p頻次應(yīng)根據(jù)人身安全（損失類型L1）和建筑物及內(nèi)部物體的安全（損失類型L2）評估風(fēng)險R。風(fēng)險R為損害源或損失類型相關(guān)的風(fēng)險分量之和；每一風(fēng)險分量可按以下參數(shù)之積估算：——年平均雷擊危險事件次數(shù)N；——每次雷擊損害概率P；——損害導(dǎo)致的損失L。建筑物內(nèi)部設(shè)備應(yīng)按規(guī)定的服務(wù)可用性（損失類型L3）評估致?lián)p頻次F。致?lián)p頻次F為損害源相關(guān)的致?lián)p頻次分量之和，每一致?lián)p頻次分量可按年平均雷擊危險事件次數(shù)N與每次雷擊損害概率P之積估算。注：風(fēng)險、風(fēng)險分量、致?lián)p頻次、致?lián)p頻次分量的詳細(xì)內(nèi)容見GB/T26.2采取防護措施減小風(fēng)險的必要性如果風(fēng)險R大于風(fēng)險容許值RT，即：GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024R＞RT則雷電防護措施是必要的。這種情況下，應(yīng)采取雷電防護措施，使風(fēng)險R減少至不大于風(fēng)險容許值R≤RT風(fēng)險容許值RT的數(shù)值宜由相關(guān)主管部門規(guī)定。注1：相關(guān)主管部門可能為風(fēng)險評估是否符合注2：相關(guān)主管部門可能不經(jīng)風(fēng)險評估就規(guī)定特定應(yīng)用領(lǐng)域需采取雷電防護措施。在這種情況下，所需雷電防護等注3：風(fēng)險評估和雷電防護措施選擇的詳細(xì)內(nèi)容見GB6.3采取防護措施減小致?lián)p頻次的必要性如果致?lián)p頻次F大于致?lián)p頻次容許值FT，即：F＞FT則雷電防護措施是必要的。這種情況下，應(yīng)采取雷電防護措施，使致?lián)p頻次F減少至不大于致?lián)p頻次容許值FT，即：F≤FT當(dāng)相關(guān)服務(wù)與公眾利益相關(guān)時，致?lián)p頻次容許值FT值宜由相關(guān)主管部門規(guī)定。其他情況下，宜由建筑物業(yè)主或管理方?jīng)Q定是否需要減小致?lián)p頻次F或確定致?lián)p頻次容許值FT。注1：相關(guān)主管部門可能為致?lián)p頻次評估是否符合注2：相關(guān)主管部門可能不經(jīng)致?lián)p頻次評估就規(guī)定特定應(yīng)用領(lǐng)域需采取雷電防護措施。在這種情況下，所需雷電防注3：致?lián)p頻次評估和雷電防護措施選擇的詳細(xì)內(nèi)容見GB7防護措施7.1一般要求可以采取防護措施減少風(fēng)險R和致?lián)p頻次F。最常用的防護措施有：——減少電擊致人身傷害的防護措施（見7.2——減少物理損害的防護措施（見7.3）；——減少內(nèi)部系統(tǒng)失效的防護措施（見7.4）。此外，如果可以根據(jù)雷暴預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出的警報采取適當(dāng)防護措施，對任何損失類型符合IEC62793[3]的雷暴預(yù)警系統(tǒng)啟動的應(yīng)急預(yù)案都可作為預(yù)防措施減小風(fēng)險R或致?lián)p頻次F。注1：雷暴預(yù)警系統(tǒng)（TWS）提供大氣電活動的實時信息。基于預(yù)警信筑物的線路等一種或多種臨時性預(yù)防措施來減小風(fēng)險R和致?lián)p頻次F。在某些快速移動或局部形成的雷暴情況適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施舉例如下：——停止危險活動；——將人員轉(zhuǎn)移到安全庇護所；——斷開外部線路，僅使用本地內(nèi)部電源。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024上述斷開外部線路的斷路器的耐壓宜足夠高以避免其在雷電電涌發(fā)生時被擊穿。如果斷路器的耐壓過低，應(yīng)在前端設(shè)置附加SPD保護。此外，所有線路都應(yīng)斷開N和PEN線，在某些接地型式下可能無法實現(xiàn)。在損害源S1和S2情況下，線路回路中的感應(yīng)耦合不能通過斷開線路來減少，這需要具體研究。在損害源S3和S4情況下，為保護電氣和電子系統(tǒng)，TWS的預(yù)警范圍宜不僅涵蓋建筑物，還要涵蓋與建筑物連接的線路。注2：防護措施的可行性取決于活動的特點、暴露區(qū)域人員情況、以及根據(jù)TWS提供的信息注3：采用雷暴預(yù)警系統(tǒng)減小風(fēng)險R或致?lián)p頻次F以及減小的程度由防雷設(shè)計方根據(jù)TWS啟動的防護措施預(yù)案進行評注4：減小風(fēng)險分量的措施的有關(guān)詳細(xì)信息見GB/T21714.7.2減少電擊造成人身傷害的防護措施可能的防護措施包括：——雷電防護裝置（LPS）；——外露導(dǎo)電部件的充分絕緣；——等電位措施；——限制活動范圍和設(shè)置警示牌。注：等電位措施和增加建筑物內(nèi)外地表接觸電阻可以減少人身傷害（見GB/T21714.3—XXXX第8章）。7.3減少物理損害的防護措施采用符合GB/T21714.3-XXXX的雷電防護裝置（LPS）來實現(xiàn)保護。注1：安裝LPS時，等電位措施是減少火災(zāi)、爆炸和人身傷害的一種措施。詳見GB/T217注2：限制火災(zāi)發(fā)生和蔓延的措施，如設(shè)防火分區(qū)、滅火器、消防栓、火警和滅火裝置7.4減少內(nèi)部系統(tǒng)失效的防護措施符合GB/T21714.4-XXXX的電涌防護措施（SPM）包括：——接地和等電位連接；——電磁屏蔽；——合理布線；——隔離界面；——協(xié)調(diào)配合的SPD系統(tǒng)。這些防護措施可以單獨使用，也可以組合起來使用。注1：考慮損害源S1時，只有在采用LPS保護或具有連續(xù)金屬或鋼筋混凝土框架作為自然LPS的建筑物中這些保護措注2：考慮損害源S1和S3時，隔離界面的耐受水平在某7.5防護措施的選擇7.2、7.3、7.4中列舉的防護措施共同構(gòu)成綜合雷電防護。最恰當(dāng)?shù)姆雷o措施應(yīng)由設(shè)計方和業(yè)主根據(jù)每種損失的類型和大小，不同防護措施的技術(shù)條件和經(jīng)濟合理性以及風(fēng)險評估結(jié)果來選擇。GB/T21714.2給出風(fēng)險R和致?lián)p頻次F評估，以及最恰當(dāng)防護措施的選擇準(zhǔn)則。如果防護措施符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求并能承受安裝點預(yù)期的應(yīng)力，則該防護措施是有效的。8建筑物雷電防護的基本準(zhǔn)則GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:20248.1一般要求建筑物的理想雷電防護措施應(yīng)該是把需保護建筑物置于接地良好、有足夠厚度、電氣貫通良好的屏蔽體內(nèi)，并在連接到建筑物的線路進入屏蔽體的入口處作適當(dāng)?shù)牡入娢贿B接。這種防護措施能避免雷電流及其電磁場侵入需保護建筑物并避免雷電流引起危險的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)，同時防止在內(nèi)部系統(tǒng)產(chǎn)生危險的火花及過電壓。實際上，提供這種理想的防護措施通常既不可能而且經(jīng)濟上也不合理。如果屏蔽體電氣貫通性不良或/和厚度不夠，雷電流可能侵入屏蔽體，從而導(dǎo)致：——物理損害或人身傷害；——內(nèi)部系統(tǒng)失效。8.2雷電防護等級（LPL）為了減少這些損害及相關(guān)損失,所采取的防護措施應(yīng)按需防護的一組確定的的雷電流參數(shù)值(雷電防護等級)進行設(shè)計。GB/T21714系列標(biāo)準(zhǔn)劃分了四類雷電防護等級（I至IV）。對每類LPL規(guī)定了一組雷電流參數(shù)的最大值和最小值。LPL通常是風(fēng)險評估的選擇結(jié)果。注1：超出LPLI所規(guī)定雷電流參數(shù)最大值和最小值范圍外的雷電防護注2：超出LPLI所規(guī)定雷電流參數(shù)最大值和最小值范圍的雷電超出LPLI規(guī)定的雷電流參數(shù)最大值的概率為1%。預(yù)期有不超過10%的正極性地閃和不超過1%的負(fù)極性地閃超過規(guī)定的最大值。假設(shè)正極性地閃比例不超過10%（見A.2正極性地閃和負(fù)極性地閃總計超過規(guī)定雷電流參數(shù)最大值的概率低于1%（見A.3）。LPLII最大雷電流參數(shù)為LPLI的75%，而LPLIII和LPLIV為LPLI的50%（I、Q、和di/dt遵循線性回歸關(guān)系，W/R遵循平方的關(guān)系）。時間參數(shù)不變。注3：雷電防護等級的雷電流參數(shù)最大值小于LPLIV對應(yīng)值時，允許考慮損害概率大于GB/T21714.2-XXXX中附錄B表3給出不同雷電防護等級的雷電流參數(shù)最大值，用于設(shè)計雷電防護部件（如導(dǎo)體截面積、金屬板厚度、SPD的通流容量、防止危險火花的最小間隔距離等）和確定模擬雷電流對這些部件影響的測試參數(shù)（見附錄D）。注4：為方便應(yīng)用，各LPL都設(shè)定了對應(yīng)的概率值。需要更詳細(xì)分析時，可采用附錄A.2中從C不同LPL對應(yīng)的雷電流峰值最小值用于推導(dǎo)滾球半徑（見A.4以便確定防直接雷擊的雷電防護區(qū)LPZ0B（見8.3和圖2、圖3）。表4給出雷電流參數(shù)最小值及其對應(yīng)的滾球半徑。滾球半徑用于接閃器的布置和確定雷電防護區(qū)LPZ0B（見8.3）。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表3各LPL對應(yīng)的雷電流參數(shù)最大值IIQSHORTCT1/T2IT1/T2IT1/T2CsQFLASHC首次負(fù)極性雷擊僅應(yīng)用于計算，與試驗無關(guān)。表4各LPL雷電參數(shù)的最小值及其對應(yīng)的滾球半徑II35rm從圖A.5給出的統(tǒng)計分布，可以分別確定雷電流參數(shù)小于各防護等級所規(guī)定的最大值并大于各防護等級所規(guī)定的最小值的加權(quán)概率（見表5）。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表5雷電流參數(shù)上下限值對應(yīng)的概率I假如雷電流處在設(shè)計所取LPL規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)，則GB/T21714.3—XXXX和GB/T21714.4—XXXX中所指定的雷電防護措施是有效的。所以，可假定雷電防護措施的效率等于雷電流參數(shù)在這個范圍內(nèi)的概率。超出此范圍則存在殘余損害風(fēng)險。注5：表5給出的是保守數(shù)值。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)給出的準(zhǔn)則和參數(shù)，同時考8.3雷電防護區(qū)（LPZ）雷電防護措施（如LPS、屏蔽線、磁屏蔽和SPD等）決定了雷電防護區(qū)（LPZ）。與雷電防護措施上游的LPZ比較，其下游LPZ的特征是LEMP明顯減小。根據(jù)雷電威脅的不同，定義以下的LPZ（見圖2和圖3）：LPZ0A受直接雷擊和全部雷電電磁場威脅的區(qū)域。該區(qū)域的內(nèi)部系統(tǒng)可能受到全部或部分雷電電涌電流的影響。LPZ0B直接雷擊的防護區(qū)域，但該區(qū)域的威脅仍是全部雷電電磁場。該區(qū)域的內(nèi)部系統(tǒng)可能受到部分雷電電涌電流的影響。LPZ1由于分流和邊界處設(shè)置隔離界面或/和SPD使電涌電流受到限制的區(qū)域。該區(qū)域的空間屏蔽可能衰減雷電電磁場。LPZ2～n由于分流和邊界處設(shè)置隔離界面或/和附加SPD使電涌電流受到進一步限制的區(qū)域。該區(qū)域的附加空間屏蔽可能進一步衰減雷電電磁場。作為雷電防護的一般規(guī)則，需保護的建筑物應(yīng)置于電磁特性與該建筑物耐受能力相兼容的LPZ內(nèi)，從而減小損害（物理損害、過電壓導(dǎo)致電氣和電子系統(tǒng)失效）。注2：大多數(shù)電氣、電子系統(tǒng)和設(shè)備耐壓水平的GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024▽▽圖2LPS確定的LPZ（GB/T21714.3—XXXX）GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024ds——防過高磁場的安全距離（見GB/T圖3SPM確定的LPZ（GB/T21714.4—XXXX）GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:20248.4建筑物的防護8.4.1減少物理損害和人身傷害的防護措施需保護建筑物應(yīng)處在LPZ0B或序數(shù)更高的雷電防護區(qū)內(nèi)。通過雷電防護裝置（LPS）實現(xiàn)防護。LPS由外部LPS和內(nèi)部LPS兩部分構(gòu)成。外部LPS有以下功能：——攔截直擊建筑物的地閃（利用接閃器）,——安全引導(dǎo)雷電流入地（利用引下線）,——使雷電流入地消散（利用接地裝置）。注：研究表明，在某些情況下（多重雷擊、強風(fēng)等）后續(xù)雷擊的雷電流通道接閃點距離首次幾米遠(yuǎn)。然而，雷電防護裝置安裝符合GB/T21714.3時，建筑物因這種情況受損害的概率較低。首次雷擊后雷電流通道保持需要有大持續(xù)電流流過?；趯︼L(fēng)向和雷決方案包括增加接閃器數(shù)量、采用隔離LPS、內(nèi)部LPS的功能是利用等電位連接或LPS部件與建筑物內(nèi)導(dǎo)電部件之間的間隔距離s（從而達(dá)到電氣絕緣）避免建筑物內(nèi)產(chǎn)生危險火花。基于對應(yīng)的LPL，施工規(guī)程規(guī)定有四類LPS（I、II、III、IV）。每類LPS的施工規(guī)程包含與防護等級有關(guān)（如滾球半徑、網(wǎng)格寬度等）的和與防護等級無關(guān)（如截面積、材料等）的兩類施工要求。當(dāng)建筑物外部地面電阻率和建筑物內(nèi)樓面電阻率較小時，減少接觸電壓和跨步電壓對人身傷害的措施有：——在建筑物外部，將外露導(dǎo)電部件絕緣，利用網(wǎng)狀接地裝置進行等電位處理，設(shè)置警示牌和限制人員活動范圍；——在建筑物內(nèi)部，在線路入戶處進行等電位連接。LPS應(yīng)符合GB/T21714.3—XXXX的要求。8.4.2減少內(nèi)部系統(tǒng)失效的防護措施為減小內(nèi)部系統(tǒng)失效風(fēng)險，對LEMP采取的防護措施應(yīng)限制：——雷擊建筑物,因電阻性或電感性耦合引起的電涌；——雷擊建筑物附近,因電感性耦合引起的電涌；——雷擊連接到建筑物的線路或其附近而傳導(dǎo)的電涌；——與設(shè)備直接耦合的電磁場。注：如果設(shè)備符合相關(guān)的EMC產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（見GB/T21714.2—XXXX和GB/T21714.4—XXXX）規(guī)定的射頻(RF)輻射和抗擾性試驗要求，則由于雷電電磁場直接輻射進入設(shè)備而導(dǎo)致失需保護系統(tǒng)應(yīng)置于LPZ1或序數(shù)更高的雷電防護區(qū)內(nèi)。為此，可采用電氣和電子系統(tǒng)電涌防護措施（SPM），包括衰減感應(yīng)磁場的磁屏蔽或/和減小感應(yīng)回路的合理布線。穿過LPZ邊界的金屬部件和線路應(yīng)在邊界處進行等電位連接。這種等電位連接可采用等電位連接導(dǎo)體或必要時采用SPD來實現(xiàn)。LPZ的防護措施應(yīng)符合GB/T21714.4—XXXX的要求。還可采用隔離界面或/和協(xié)調(diào)配合的SPD系統(tǒng)限制過電壓，使其低于被保護系統(tǒng)的耐沖擊電壓額定值以實現(xiàn)對導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)失效的過電壓的有效防護。應(yīng)根據(jù)GB/T21714.4—XXXX的要求選擇與安裝隔離界面和SPD。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024（資料性）雷電流參數(shù)A.1地閃地閃有兩種基本類型：——始于云對地的一個向下先導(dǎo)的下行地閃?！加诘孛娼ㄖ飳υ频囊粋€向上先導(dǎo)的上行地閃。在平地和低矮建筑物上出現(xiàn)的大多是下行地閃,而在暴露的或/和高聳的建筑上出現(xiàn)的主要是上行地閃。隨著建筑物有效高度的增加，建筑物上遭受直接雷擊的概率增加（見GB/T21714.2—XXXX，附錄A）且物理狀態(tài)發(fā)生變化。地閃由一個或多個不同的雷擊組成：——持續(xù)時間小于2ms的短時間雷擊（圖A.1——持續(xù)時間大于2ms的長時間雷擊（圖A.2）。）；I——電流峰值；i——電流；t——時間；T——沖擊電流波尾半峰值時間（典型值T＜2ms）。圖A.1依據(jù)IEC62475[7]的沖擊電流參數(shù)定義GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024I圖A.2長時間雷擊參數(shù)的定義雷擊按其極性（正極性或負(fù)極性）和在地閃中所處的位置（首次、后續(xù)、疊加）進一步區(qū)分。圖A.3和圖A.4所示分別是下行地閃和多重雷擊下行地閃以及上行地閃的可能組成成份。長時圖A.3下行地閃和多重雷擊下行地閃（通常是對平地和低矮建筑物的雷擊）的可能組成成份（未按比例）GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖A.4上行地閃（通常為對暴露或/和較高建筑物的雷擊）的可能組成成份（未按比例）上行地閃的附加成份是首次長時間雷擊上可能疊加高達(dá)幾十個短時間雷擊。不過上行地閃的所有沖擊電流參數(shù)都比下行地閃的小。具有較大長時間雷擊電荷量的上行地閃尚未獲得證實。所以,可以認(rèn)為下行地閃的沖擊電流參數(shù)最大值涵蓋了上行地閃的沖擊電流參數(shù)。注：IEC61400-24提供了具有較大長時間雷擊電荷量的上行地閃的有關(guān)資料，特別是在冬季雷電高發(fā)A.2雷電流參數(shù)本文件雷電流參數(shù)依據(jù)國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）報告獲得，見表A.1。其統(tǒng)計分布可以假定為對數(shù)正態(tài)分布。相應(yīng)的均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σlog在表A.2中給出，圖A.5表示其分布函數(shù)。據(jù)此可確定每一參數(shù)任何值出現(xiàn)的概率。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024注1：有關(guān)雷電流參數(shù)詳細(xì)資料見Heidleretal所著ICLP2008文章。假設(shè)10%的地閃為正極性，90%的地閃為負(fù)極性。實際極性比與地域有關(guān)。如果沒有當(dāng)?shù)氐馁Y料可資利用，宜采用這里給出的地閃極性比。首次正極性短時間雷擊和首次負(fù)極性短時間雷擊雷電流峰值超出前述考慮范圍的概率值在表A.3中給出。表A.1雷電流參數(shù)值（摘自CIGRE[9]、[10]、[11]）23QFLASH/C45QSHORTSTROKE/C64728696di/dtmax/di/dt30%/90%/QLONGSTROKE/CTLONGSTROKE/s/ms7注：Q和T僅與下行地閃有關(guān)。Q=Q-Q，因此表中沒有統(tǒng)計值。I=4kA和I=20kA的概率分別等于98%和80%。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表A.2雷電流參數(shù)的對數(shù)正態(tài)分布—從概率95%到5%的數(shù)值計算得出的雷電流參數(shù)的均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差σlog參數(shù)μlog23QFLASH/C45QSHORTSTROKE/C6789di/dt30%/90%QLONGSTROKEc/CTLONGSTROKEc/s/msGB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表A.3概率P與雷電流峰值I的關(guān)系P0135GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖A.5雷電流參數(shù)的累積頻率分布（虛線為50%概率值）本文件給出的所有與LPL相關(guān)的數(shù)值與下行地閃和上行地閃都有關(guān)。注2：雷電參數(shù)值通常是在高聳物體上測得的。不考慮高聳物體影響的雷電流參數(shù)峰值的統(tǒng)計分布也可利用雷電定A.3確定LPLI的雷電流最大參數(shù)值A(chǔ).3.1概述雷電的機械效應(yīng)與雷電流的峰值（I）和單位能量（W/R）有關(guān)。電阻性耦合時其熱效應(yīng)與雷電流的單位能量（W/R）有關(guān),而當(dāng)裝置發(fā)生電弧時其熱效應(yīng)與電荷量（Q）有關(guān)。感應(yīng)耦合引起的過電壓和危險火花與雷電流波頭的平均陡度（di/dt）有關(guān)。某個參數(shù)(I、Q、W/R、di/dt)往往會在一種失效機理中起主要作用。在確立試驗步驟時應(yīng)考慮這種情況。A.3.2首次正極性短時間雷擊和長時間雷擊與機械效應(yīng)和熱效應(yīng)有關(guān)的I、Q（地閃電荷和短時間雷擊電荷）、W/R值由正極性地閃決定（因為正極性地閃累積概率10%的參數(shù)值遠(yuǎn)大于負(fù)極性地閃累積概率1%的參數(shù)值）。由圖A.5（曲線3、5、8、11和14）,可取概率低于10%的下列值：I=200kAQFLASH=300CQSHORT=100CW/R=10MJ/ΩGB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024di/dt=20kA/μs根據(jù)圖A.1，對于首次正極性短時間雷擊，上述數(shù)值給出波頭時間的一級近似值為：T1=I/(di/dt)=10μs（T1意義不大）對指數(shù)衰減的雷擊，計算電荷和能量的近似值可用以下公式（T1<<T2222利用這些公式與上面給出的數(shù)值，得出半峰值時間的一級近似值為：T2=350μs對于長時間雷擊，其電荷可從下式近似計算：QLONG=QFLASH－QSHORT=200C根據(jù)圖A.2，其持續(xù)時間可由表A.1中的數(shù)值估算為：A.3.3首次負(fù)極性短時間雷擊某些電感性耦合效應(yīng)中，由于首次負(fù)極性短時間雷擊電流的幅值很高持續(xù)時間很長，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓最高，比如在鋼筋混凝土電纜管道中敷設(shè)的電纜中。根據(jù)圖A.5（曲線1和12可取概率低于1%的下列數(shù)值：I=100kAdi/dt=100kA/μs對于圖A.1的首次負(fù)極性短時間雷擊，利用上面給出的數(shù)值可以得出其波頭時間的一級近似值為：T1=I/(di/dt)=1μs其半峰值時間可從首次負(fù)極性短時間雷擊持續(xù)時間估算：T2=200μs（T2意義不大）A.3.4后續(xù)短時間雷擊與電感性耦合產(chǎn)生危險火花有關(guān)的平均陡度di/dt最大值由負(fù)極性地閃的后續(xù)短時間雷擊決定（因為其累積概率1%的值稍大于首次負(fù)極性短時間雷擊累積概率1%的值或正極性地閃累積概率10%的值）。根據(jù)圖A.5（曲線2和15）可取概率低于1%的下列值：di/dt=200kA/μs對于圖A.1的后續(xù)短時間雷擊，利用上面給出的數(shù)值可以得出波頭時間的一級近似值：T1=I/(di/dt)=0.25μs其半峰值時間可從后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊持續(xù)時間估算：T2=100μs（T2意義不大）A.4確定雷電流最小參數(shù)值GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024接閃器的截收效率取決于雷電流最小參數(shù)和相關(guān)的滾球半徑。直接雷擊防御區(qū)域的幾何邊界可用滾球法確定。根據(jù)電氣—幾何模型，滾球半徑r（最后擊距）與首次雷擊電流的峰值有關(guān)。據(jù)IEEE的一個工作小組報告[13]，其關(guān)系式為：r=10×I0.65…(A.1)式中：r——滾球半徑，單位為米（m）；I——電流峰值，單位為千安（kA）。對于已知的滾球半徑r，可以假定，峰值大于對應(yīng)的最小電流峰值I的所有地閃都會被自然或?qū)ＴO(shè)接閃器所截收。因此，圖A.5（曲線1A和3）中負(fù)極性和正極性首次雷擊峰值的概率可假定為截收概率?？紤]到地閃極性比為10%正極性和90%負(fù)極性，可以計算總的截收概率（見表5）。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024用于分析的雷電流時間函數(shù)首次正極性短時間雷擊(10/350μs)、首次負(fù)極性短時間雷擊（1/200μs)、后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊(0.25/100μs)的電流波形可定義為：×exp…（B.1）式中：I——電流峰值；k——電流峰值的校正系數(shù)；t——時間；——波頭時間常數(shù)；——半峰值時間常數(shù)。對不同的LPL，首次正極性短時間雷擊、首次負(fù)極性短時間雷擊和后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊的電流波形可采用表B.1給出的參數(shù)。其時間函數(shù)分析曲線見圖B.1至圖B.6。注：時間函數(shù)di/dt的最大值大于A.3規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值（見圖B.1、圖B.3和圖B.5表B.1式B.1的參數(shù)IIIkGB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖B.1首次正極性短時間雷擊電流的上升沿波形圖B.2首次正極性短時間雷擊電流的下降沿波形GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖B.3首次負(fù)極性短時間雷擊電流的上升沿波形圖B.4首次負(fù)極性短時間雷擊電流的下降沿波形GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖B.5后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊電流的上升沿波形圖B.6后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊電流的下降沿波形GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024長時間雷擊可以用表3給出的平均電流I和持續(xù)時間TLONG構(gòu)成的矩形波來描述。從時間函數(shù)分析曲線，可以推出雷電流的幅頻密度（圖B.7）。圖B.7按LPLI參數(shù)得出的雷電流幅頻密度曲線GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024用于測試的雷電流模擬C.1概述如果建筑物被雷擊，雷電流將在該建筑物內(nèi)分流。測試單個防護部件時，應(yīng)通過適當(dāng)選擇每一部件的測試參數(shù)考慮這種情況。為此，應(yīng)進行系統(tǒng)分析。C.2首次正極性短時間雷擊的單位能量和長時間雷擊的電荷模擬表C.1和表C.2中規(guī)定了測試參數(shù),圖C.1給出一種試驗發(fā)生器的示例，該發(fā)生器可用于模擬首次正極性短時間雷擊的單位能量與長時間雷擊電荷的組合效應(yīng)。這些測試可用于評估機械完好性，避免發(fā)熱和熔化的不利影響。表C.1給出模擬首次正極性短時間雷擊的相關(guān)測試參數(shù)（電流峰值I、單位能量W/R和電荷QSHORT）。這些參數(shù)應(yīng)在同一短時間雷擊下獲得。T2在350μs范圍內(nèi)且T1小于50μs的近似指數(shù)衰減電流可滿足這些參數(shù)要求。表C.2給出模擬長時間雷擊的相關(guān)測試參數(shù)（電荷QLONG和持續(xù)時間TLONG）。根據(jù)試品情況和預(yù)期的損害機理，首次正極性短時間雷擊或長時間雷擊可單個測試或組合測試，組合測試時，長時間雷擊緊跟在首次短時間雷擊之后。電弧熔化的測試宜采用正負(fù)兩種極性進行。首次負(fù)極性短時間雷擊不用于試驗?zāi)康?。圖C.1模擬首次正極性短時間雷擊單位能量和長時間雷擊電荷的試驗發(fā)生器GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表C.1首次正極性短時間雷擊的測試參數(shù)%I電流峰值I/kA表C.2長時間雷擊測試參數(shù)%IC.3短時間雷擊波頭陡度的模擬電流的陡度決定了安裝在雷電流通過的導(dǎo)體附近回路中磁感應(yīng)電壓的大小。沖擊電流的陡度定義為雷電流上升期間(△t)雷電流(△i)的上升率(即△i/△t,見圖C.2)。表C.3給出了模擬此電流陡度的相關(guān)測試參數(shù)。圖C.3、圖C.4為試驗發(fā)生器的例圖（它們可用于模擬直接雷擊雷電流波頭的陡度）。單個首次正極性短時間雷擊和單個后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊都可以進行模擬。注：此模擬涉及沖擊電流的波頭陡度。波尾對這C.3的模擬可單獨進行或與C.2的模擬聯(lián)合進行。模擬雷電對LPS部件影響的有關(guān)測試參數(shù)的更詳細(xì)資料見附錄D。表C.3短時間雷擊的測試參數(shù)%IGB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖C.2根據(jù)表C.3定義的雷電流陡度L1010nF圖C.3用于大試品的模擬首次正極性短時間雷擊波頭陡度的試驗發(fā)生器GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024L圖C.4用于大試品的模擬后續(xù)負(fù)極性短時間雷擊波頭陡度的試驗發(fā)生器GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024模擬雷電對LPS部件影響的測試參數(shù)D.1概述附錄D給出用于試驗室中模擬雷電流對LPS部件影響的基本雷電流參數(shù)。本附錄涉及到可能遭受全部雷電流或大部分雷電流影響的LPS所有部件，可與規(guī)定每一具體部件的要求和測試方法的標(biāo)準(zhǔn)共同使用（見IEC62561系列標(biāo)準(zhǔn)）。注：本附錄不考慮有關(guān)系統(tǒng)方面（如電涌保護器的協(xié)D.2與雷擊點相關(guān)的電流參數(shù)影響LPS的物理完好性的雷電流參數(shù)通常有電流峰值I、電荷Q、單位能量W/R、持續(xù)時間T和電流的平均陡度di/dt。正如下面要詳細(xì)分析的那樣,上述每一參數(shù)往往會決定一種不同的失效機理。測試時要考慮的電流參數(shù)是這些數(shù)值的組合，試驗室中選擇這些電流參數(shù)值來描述受測LPS部件的實際失效機理。D.5中介紹這些重要參量的選擇準(zhǔn)則。表D.1列出測試時應(yīng)考慮的I、Q、W/R和di/dt的最大值，它們是所需防護等級的函數(shù)。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表D.1在計算不同的LPS部件和不同的LPL下的測試值時應(yīng)考慮的雷電威脅參數(shù)QLONG/CTI加QLONG)TII和電?。㏕IQLONG/CTI加QLONG)GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024D.3分流表D.1給出的參數(shù)與雷擊點雷電流有關(guān)。事實上，雷電流不只通過一條路徑入地，外部LPS中一般有幾條引下線和自然導(dǎo)體。此外，還有進入需保護建筑物的管道和線路（供水、供氣管道、供電和通信線路等）。因此，為了確定流過LPS具體部件的實際電流參數(shù)，應(yīng)考慮雷電流的分流。宜評估通過LPS具體位置某一部件的電流峰值和波形。在電流參數(shù)不能個別評估的場合，可以借助下列步驟估算。為了計算外部LPS內(nèi)的分流，可采用結(jié)構(gòu)系數(shù)kc（見GB/T21714.3—XXXX，6.3）。該系數(shù)給出最不利情況下雷電流在外部LPS引下線中分流的估算方法。需保護建筑物有入戶的外部導(dǎo)電部件、供電線路和通信線路時，為了估算其分流值，可采用附錄E介紹的ke和ke’的近似值。上述方法可用于計算流經(jīng)某一具體入地路徑的電流峰值。IP=kI…(D.1)電流的其他參數(shù)可按以下公式計算：Qp=kQ…(D.2)(W/R)p=k2(W/R)…(D.3)(di/dt)p=k(di/dt)…(D.4)式中：xp——與某特定入地路徑“P”有關(guān)的參數(shù)值[電流峰值IP、電荷Qp、單位能量(W/R)p、電流陡度x——與總雷電流有關(guān)的參數(shù)值（電流峰值I、電荷Q、單位能量(W/R)、電流陡度(di/dt)）；k——分流系數(shù)：kc，外部LPS的分流系數(shù)（見GB/T21714.3—XXXX，6.3）；ke、ke’，有外部導(dǎo)電部件、供電線路和通信線路進入需保護建筑物時的分流系數(shù)（見附錄E）。D.4可能導(dǎo)致?lián)p害的雷電流效應(yīng)D.4.1熱效應(yīng)D.4.1.1概述涉及雷電流的熱效應(yīng)與電流流過導(dǎo)體電阻或流入LPS而產(chǎn)生的阻性發(fā)熱有關(guān)，也與雷電流流經(jīng)處電弧底部和發(fā)生電弧的全部LPS隔離部件（如火花間隙）中產(chǎn)生的熱量有關(guān)。D.4.1.2阻性發(fā)熱任何明顯流過雷電流的LPS部件上都發(fā)生阻性發(fā)熱。導(dǎo)體的最小截面積應(yīng)足夠大，以免導(dǎo)體過熱導(dǎo)致周圍發(fā)生火災(zāi)危險。除了D.4.1討論的熱效應(yīng)外，還應(yīng)考慮暴露于大氣環(huán)境或/和腐蝕環(huán)境中部件的機械承受力和耐久性。當(dāng)存在人員傷害和火災(zāi)或爆炸損害的風(fēng)險時，有時需要對雷電流引起的導(dǎo)體發(fā)熱進行評估。下面給出雷電流通過時導(dǎo)體溫升的評估方法。一種分析方法如下：電流在導(dǎo)體中以熱形式耗散的瞬時功率為：P(t)=i2R…（D.5）GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024因此，一個完整的雷電流脈沖產(chǎn)生的熱能是雷電流通過所討論的LPS部件通路的電阻乘以脈沖的單位能量，單位為焦耳（J）或瓦特秒（W·s）。W=R∫i2dt…（D.6）在一次雷電放電中，地閃單位能量處于高水平的持續(xù)時間極短，以致于建筑物中產(chǎn)生的任何熱量不會有明顯的耗散，因此這種現(xiàn)象可認(rèn)為是絕熱過程。LPS導(dǎo)體的溫度可計算如下：θθ0=…（D.7）式中：θ-θ0——導(dǎo)體的溫升，單位為開（K）；a——電阻的溫度系數(shù)，單位為每開（K-1W/R——沖擊電流的單位能量，單位為焦耳每歐姆（J/Ω);0——環(huán)境溫度下導(dǎo)體的電阻率，單位為歐姆米(Ω·mq——導(dǎo)體的截面積，單位為平方米（m2Y——材料密度，單位為千克每立方米（kg/m3）；Cw——熱容量，單位為焦耳每千克開[J/（kg·K）]。表D.2按LPS所用的不同材料給出式（D.7）中物理參數(shù)的特征值。表D.2LPS部件常用材料的物理特性鋁銅3）作為該式應(yīng)用的一個例子，表D.3給出不同材料的導(dǎo)體溫升，它們是W/R和導(dǎo)體截面積的函數(shù)。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024表D.3截面積不同的導(dǎo)體溫升與W/R的關(guān)系鋁銅4————————————————————— ———5379135典型雷擊的特征是持續(xù)時間短（半峰值時間為幾百微秒）和電流峰值高。在這些情況下，也應(yīng)考慮趨膚效應(yīng)。但是，在大多數(shù)與LPS部件有關(guān)的實際情況中，材料特性（LPS導(dǎo)體的動態(tài)磁導(dǎo)率）和幾何結(jié)構(gòu)（LPS導(dǎo)體的截面積）使趨膚效應(yīng)對導(dǎo)體溫升的貢獻減少到可以忽略不計。與發(fā)熱機理關(guān)系最大的地閃組成部分是首次正極性雷擊。D.4.1.3雷電流流經(jīng)處的熱損害D.4.1.3.1概述在所有發(fā)生電弧的LPS部件上(即接閃器、火花間隙等)都可以觀察到雷電流流經(jīng)處熱損害。雷電流流經(jīng)處可能發(fā)生材料的熔化和腐蝕。事實上，弧底本身以及高電流密度導(dǎo)致的集中阻性發(fā)熱在電弧底部產(chǎn)生大量的熱量輸入。熱能大多產(chǎn)生于金屬表面或很靠近金屬表面。緊鄰的弧底部分產(chǎn)生的熱超過金屬傳導(dǎo)所能吸收的熱量，過量的熱被輻射或散失在金屬的熔化、汽化過程中。此過程的嚴(yán)重程度與電流幅值和持續(xù)時間有關(guān)。已提出幾種雷電通道中雷電流流經(jīng)處金屬表面熱效應(yīng)計算的理論模型。為了簡便，本附錄僅介紹陽極或陰極壓降模型。這種模型應(yīng)用于薄的金屬外層特別有效。因為該模型假定雷電注入雷擊點的所有能量用于導(dǎo)體材料的熔化和汽化，而忽略了金屬內(nèi)的熱擴散，因而在所有情況下給出保守的結(jié)果。其他的模型介紹雷電流流經(jīng)處的損害與沖擊電流持續(xù)時間的依賴關(guān)系。D.4.1.3.2陽極或陰極壓降模型假設(shè)電弧底部的能量輸入W等于陽/陰極壓降ua,c乘以雷電流的電荷Q：∞W=∫ua,c(t)i(t)dt=ua,c∫i(t)dt…（D.8）GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024由于在這里所考慮的電流范圍內(nèi)ua,c基本上為常數(shù)，因而電弧底部的能量轉(zhuǎn)換主要與雷電流電荷（Q）有關(guān)。陽極或陰極壓降ua,c有幾十伏。一種簡化方法假定弧底產(chǎn)生的所有能量只用于金屬的熔化。下式（D.9）利用了這種假設(shè)，但導(dǎo)致熔化體積的估計過大?！―.9）式中：V——金屬的熔化體積，單位為立方米（m3ua,c——陽極或陰極壓降（假設(shè)為常數(shù)），單位為伏（V）；Q——雷電流電荷，單位為庫倫（C）；γ——材料密度，單位為千克每立方米（kg/m3Cw——熱容量，單位為焦耳每千克開[J/（kg·K）]；s——熔點，單位為攝氏度(℃);u——環(huán)境溫度，單位為攝氏度(℃);cs——熔化潛熱，單位為焦耳每千克（J/kg）。表D.2按不同的LPS材料給出式中物理參數(shù)的特征值。要考慮的電荷主要是回?fù)綦姾珊瓦B續(xù)雷電流電荷之和。實驗表明，與連續(xù)雷電流相比較回?fù)綦姾傻挠绊懯谴我摹.4.2機械效應(yīng)D.4.2.1概述雷電流產(chǎn)生的機械效應(yīng)取決于雷電流的幅值和持續(xù)時間以及受影響的機械構(gòu)件的彈性。機械效應(yīng)還與彼此接觸的LPS部件間的摩擦力有關(guān)。磁力發(fā)生于兩載流導(dǎo)體之間，或產(chǎn)生于只有一載流導(dǎo)體且該導(dǎo)體彎成一個角或一個環(huán)時。當(dāng)電流流過電路時，電路不同位置上受到的電動力的大小與雷電流的幅值和電路的幾何形狀都有關(guān)系。但是，這些力的機械作用，不僅與電流幅值有關(guān)，也與電流的波形、持續(xù)時間以及設(shè)施的幾何形狀有關(guān)。D.4.2.2電動力如圖D.1所示，電流i流過長度為l距離為d的平行導(dǎo)線段（長而狹小的環(huán)路）所產(chǎn)生的電動力可以用下式近似計算：=2.107i2…（D.10）式中：F（t）——電動力，單位為牛頓（Ni——電流，單位為安（A）；l——導(dǎo)體長度，單位為米（m）；d——平行直導(dǎo)線段間的距離，單位為米（m）。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024或或圖D.1用于計算兩導(dǎo)線電動力的示意圖如圖D.2所示是LPS的一個典型例子，其導(dǎo)體對稱布設(shè)，構(gòu)成90o拐角，緊固夾具位于拐角的附近。這種構(gòu)形的應(yīng)力圖見圖D.3。水平導(dǎo)體上的軸向力有把導(dǎo)體拉出緊固夾具的趨勢。假設(shè)電流峰值為100kA，垂直導(dǎo)體長0.5m，沿水平導(dǎo)體的力的數(shù)值如圖D.4所示。a——導(dǎo)線與卡夾器之間的距離（m）；圖D.2LPS的導(dǎo)體典型布置圖GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024圖D.3圖D.2結(jié)構(gòu)應(yīng)力F的應(yīng)力圖圖D.4沿圖D.2中水平導(dǎo)線單位長度上的力F’D.4.2.3電動力的影響就作用力的幅值而言，電動力的瞬時值F（t）正比于瞬時電流的平方I2（t）。而就LPS機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力（用LPS結(jié)構(gòu)的彈性形變δ（t）和彈性常數(shù)k的乘積表示）而言，宜考慮兩種影響：與LPS結(jié)構(gòu)的彈性有關(guān)的機械振動固有頻率和與LPS塑性有關(guān)的永久性形變。而且在許多情況下，結(jié)構(gòu)內(nèi)摩擦力的影響也相當(dāng)重要。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024雷電流產(chǎn)生的電動力引起的LPS彈性結(jié)構(gòu)的振動幅度可用二階微分方程計算。這里的關(guān)鍵因素是沖擊電流持續(xù)時間和LPS結(jié)構(gòu)機械振動固有周期之比。在LPS的應(yīng)用中，通常遇到的情況是結(jié)構(gòu)的固有振動周期比力的作用時間（即雷電流沖擊持續(xù)時間）長得多。這種情況下，最大機械應(yīng)力在沖擊電流停止之后發(fā)生，其峰值低于作用應(yīng)力的峰值。大多數(shù)情況下，最大機械應(yīng)力可以忽略。當(dāng)拉伸應(yīng)力超過材料的彈性限度時，發(fā)生塑性形變。如果構(gòu)成LPS結(jié)構(gòu)的是軟材料，如鋁和焠火銅，電動力可能使有拐角和環(huán)形的導(dǎo)體變形。因此，LPS部件的設(shè)計宜使之能承受這些力且具有必要的彈性。施加在LPS結(jié)構(gòu)上的總機械應(yīng)力取決于作用力對時間的積分，因而也取決于沖擊電流的單位能量，還與沖擊電流波形和持續(xù)時間（與結(jié)構(gòu)的固有振蕩周期比較）有關(guān)。因此，測試時所有這些有影響的參數(shù)都應(yīng)考慮到。D.4.2.4液電效應(yīng)液電效應(yīng)指雷擊液體時電弧通道膨脹產(chǎn)生高壓的現(xiàn)象。雷擊表面有水的建筑物時該效應(yīng)可能導(dǎo)致建筑物嚴(yán)重?fù)p害[15]。D.4.2.5聲沖擊波的損害雷電流在電弧中流動時產(chǎn)生沖擊波。沖擊波的猛烈程度取決于電流峰值及其上升率。聲沖擊波對LPS金屬部件的損害一般不明顯，但它可能使周圍的物品遭受損害。D.4.3綜合效應(yīng)實際上，熱效應(yīng)和機械效應(yīng)是同時發(fā)生的。如果部件材料（接閃桿、緊固夾具等）發(fā)熱足以使之軟化，就會發(fā)生比其他情況下大得多的損害；極端情況下，該導(dǎo)體可能出現(xiàn)爆炸性的熔斷，從而對周圍結(jié)構(gòu)造成相當(dāng)大的損害。如果金屬的截面積足以安全地經(jīng)受全部作用，則只應(yīng)檢查機械完好性。D.4.4發(fā)生火花一般只有在可燃性環(huán)境中或存在可燃材料的情況下，火花的發(fā)生才顯得重要?？赡馨l(fā)生兩種不同類型的火花，即“熱火花”和“電壓火花”。當(dāng)很大的電流流過兩導(dǎo)電材料的接合處時，發(fā)生熱火花。如果界面的壓力過低，大多數(shù)熱火花發(fā)生在接合處內(nèi)靠近邊沿處；主要原因是高電流密度和界面的壓力不足。熱火花的強度與單位能量有關(guān)，所以雷電流的最危險階段是首次回?fù)?。在電流取盤旋狀路徑處，如連接件內(nèi)部，當(dāng)回路中感應(yīng)電壓超過金屬部件間的擊穿電壓時，會發(fā)生電壓火花。感應(yīng)電壓大小正比于自感乘以雷電流的陡度。因此，對于電壓火花而言，最危險的雷電組成部分是后續(xù)負(fù)雷擊。注：在連接、夾接、跨接處也可能出現(xiàn)火花。D.4.5土壤電離注入電流峰值很高時，土壤中電場強度可能大于土壤的電離電場強度，導(dǎo)致接地極周邊的土壤被電離。此時，接地極有效截面積明顯增大，使接地阻抗減小。該接地阻抗可按IEC60071-2:2023[16]中E.3.3計算。D.5LPS部件、相關(guān)問題和測試參數(shù)D.5.1概述雷電防護裝置由不同的部件構(gòu)成，每一部件有特定的作用。當(dāng)通過試驗室測試來檢查這些部件的性能時，這些部件的性質(zhì)和所承受的特定應(yīng)力應(yīng)加以特別考慮。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024D.5.2接閃器接閃器所受的影響是由機械效應(yīng)和熱效應(yīng)共同引起的（見D.5.3，但應(yīng)注意的是當(dāng)接閃器被雷擊時，大部分雷電流將流過它）。在某些情況下,特別是采用薄的金屬屋頂或金屬墻面（例如厚度只有幾分之一毫米到幾毫米，見GB/T21714.3-XXXX表3，可能發(fā)生穿孔或背面溫升過高）以及吊掛的導(dǎo)體等自然LPS部件時，接閃器也受電弧燒蝕效應(yīng)的影響。對電弧燒蝕效應(yīng)，宜考慮兩個主要的測試參數(shù)：即長時間電流的電荷及其持續(xù)時間。電荷決定了電弧底部的能量輸入。特別是長時間雷擊對其影響最為嚴(yán)重，而短時間雷擊的影響可以忽略不計。電流的持續(xù)時間在熱量向材料轉(zhuǎn)移過程中起重要作用。測試時所施加電流的持續(xù)時間應(yīng)與長時間雷擊的持續(xù)時間（0.5s至1s）可比擬。D.5.3引下線D.5.3.1概述雷電對引下線的影響主要可以分為兩類：——由于阻性發(fā)熱產(chǎn)生的熱效應(yīng)——毗鄰導(dǎo)體對雷電流進行分流或雷電流改變方向（導(dǎo)體彎曲或以某角度互相連接時）處磁場相互作用引起的機械效應(yīng)。大多數(shù)情況下，這兩種效應(yīng)的作用是彼此獨立的，在試驗室中可用單獨的測試來檢測每一效應(yīng)。在雷電流產(chǎn)生的熱沒有明顯地改變導(dǎo)體機械特性的所有情況下，都可以采用這種方法。D.5.3.2阻性發(fā)熱有幾位作者發(fā)表了雷電流沿不同截面積和不同材料導(dǎo)體流動時，導(dǎo)體發(fā)熱的計算和測量方法。D.4.1.2以圖表和公式總結(jié)其主要結(jié)果。因此，一般沒有必要進行試驗室測試從溫升角度檢查導(dǎo)體性能。在要求試驗室測試的所有情況下，應(yīng)考慮以下幾點：——要考慮的主要測試參數(shù)是單位能量和沖擊電流的持續(xù)時間；——單位能量決定了雷電流流動產(chǎn)生焦耳熱引起的溫升。要考慮的是與首次雷擊有關(guān)的數(shù)值?？紤]正極性雷擊的情況會得出保守的結(jié)果；——沖擊電流的持續(xù)時間對所討論導(dǎo)體與其周圍的熱交換過程有決定性的影響。在大多數(shù)情況下，沖擊電流的持續(xù)時間很短以致于可把這種發(fā)熱過程當(dāng)作絕熱過程。D.5.3.3機械效應(yīng)正如D.4.2.2所討論的，機械力相互作用是在流過雷電流的導(dǎo)體之間發(fā)生的。機械力與流過兩導(dǎo)體中電流的乘積（或者，如果討論的是單個彎曲導(dǎo)體，與電流的平方）成正比，與導(dǎo)體間的距離成反比。通?？梢姷臋C械效應(yīng)是在導(dǎo)體形成環(huán)路或彎曲時發(fā)生的。當(dāng)這種形狀的導(dǎo)體通過雷電流時，受到的機械力試圖擴張環(huán)路并把拐角拉直，致使導(dǎo)體向外彎曲。該機械力的大小與電流幅值的平方成正比。然而，宜把正比于電流幅值平方的電動力和取決于LPS機械結(jié)構(gòu)彈性的應(yīng)力明確區(qū)分開。對于固有頻率相對低的LPS結(jié)構(gòu)，其中產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)小于電動力。這種情況下，只要導(dǎo)體的截面積滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，則沒有必要進行試驗室測試來檢查彎成直角的導(dǎo)體的性能。在要求作試驗室測試的所有情況下（特別是對于軟材料應(yīng)考慮以下幾點。需要考慮首次回?fù)舻娜齻€參數(shù)：沖擊電流的持續(xù)時間、單位能量以及在剛性系統(tǒng)情況下的電流幅值。把沖擊電流的持續(xù)時間與LPS結(jié)構(gòu)固有振動周期比較,就可確定系統(tǒng)機械響應(yīng)(用位移表示)的類型：GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024——如果沖擊的持續(xù)時間比LPS結(jié)構(gòu)的固有振動周期短得多（通常LPS承受雷電沖擊應(yīng)力時就屬于這種情況），裝置的質(zhì)量和彈性使它不產(chǎn)生明顯的位移，相應(yīng)的機械應(yīng)力本質(zhì)上與沖擊電流的單位能量有關(guān)。沖擊電流峰值的影響有限?！绻麤_擊的持續(xù)時間與LPS結(jié)構(gòu)的固有振蕩周期可比擬或更高，則裝置的位移對所施應(yīng)力的波形更為敏感。這種情況下，測試時需要模擬沖擊電流的峰值及其單位能量。沖擊電流的單位能量決定了使LPS結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彈性和塑性形變的應(yīng)力。需考慮的數(shù)值是與首次雷擊有關(guān)的值。剛性系統(tǒng)固有振蕩頻率較高的情況下，沖擊電流的最大值決定LPS結(jié)構(gòu)的最大位移。要考慮的數(shù)值是首次雷擊的相關(guān)值。D.5.4連接部件LPS中相鄰導(dǎo)體間的連接件可能是發(fā)生強應(yīng)力時機械和熱的薄弱點。當(dāng)連接件使導(dǎo)體成直角時，應(yīng)力的主要影響與機械力有關(guān)，該機械力試圖使導(dǎo)體組件拉直并克服連接件和導(dǎo)體之間的摩擦阻力，從而拉開連接部位。不同部件的連接點處還可能產(chǎn)生電弧。而且，電流集中在小接觸面上而產(chǎn)生的熱效應(yīng)有顯著的影響。試驗室測試表明，當(dāng)發(fā)生復(fù)雜的協(xié)同作用時，很難把各種效應(yīng)彼此分開。接觸面局部熔化影響機械強度。連接部件間的相對位移促使電弧發(fā)生并隨后產(chǎn)生高熱。在沒有合適的模型情況下，試驗室測試宜盡可能模擬最嚴(yán)酷條件下雷電流的適當(dāng)參數(shù)：即應(yīng)通過單次電氣測試施加適當(dāng)參數(shù)的雷電流。這種情況下應(yīng)考慮三個參數(shù)：沖擊電流的峰值、單位能量和持續(xù)時間。沖擊電流的最大值決定了最大的力，或在電動拉力超過摩擦力之后，決定LPS結(jié)構(gòu)的最大位移。應(yīng)考慮的數(shù)值是與首次雷擊相關(guān)的值?？紤]正極性雷擊會得出保守的數(shù)據(jù)。沖擊電流的單位能量決定了電流集中在小面積上的接觸面的發(fā)熱。應(yīng)考慮的數(shù)值是與首次雷擊相關(guān)的值?？紤]正極性雷擊可得出保守的數(shù)據(jù)。在摩擦力被超過后,沖擊電流的持續(xù)時間決定了結(jié)構(gòu)的最大位移，并對熱量向材料內(nèi)的轉(zhuǎn)移起重要作用。D.5.5接地裝置接地極的真正問題與化學(xué)腐蝕和非電動力產(chǎn)生的機械損害有關(guān)。在實際情況中，處于電弧底部的接地極的腐蝕并不重要。應(yīng)該考慮到，與接閃器不同，典型的LPS有幾個接地極。因此，雷電流會在幾個接地極之間分流，這樣在弧底造成的影響顯得較為次要。這種情況下，要考慮兩個主要測試參數(shù)：——電荷決定了注入電弧底部的能量。特別是，由于長時間雷擊對此部件的影響最為嚴(yán)重，因而首次雷擊的影響可以忽略；——沖擊電流的持續(xù)時間在熱量向材料內(nèi)部轉(zhuǎn)移現(xiàn)象中起重要作用。測試期間，施加沖擊電流的持續(xù)時間應(yīng)與長時間雷擊的持續(xù)時間（0.5s到1s）可比擬。D.6電涌保護器（SPD）D.6.1概述雷電對SPD的應(yīng)力作用與所考慮的SPD類型有關(guān)，特別是與間隙的存在與否有關(guān)。SPD相關(guān)測試見IEC61643-11[14]、IEC61643-21[17]以及IEC61643-31[6]。很多SPD是由間隙、壓敏以及其他元件的組合而成的。D.6.2和D.6.3介紹雷電流對兩種典型元件的影響。GB/T21714.1—XXXX/IEC62305-1:2024D.6.2含有火花間隙的SPD雷電對火花間隙的影響可分為兩大類：——材料的受熱、熔化和蒸發(fā)使間隙的電極腐蝕；——放電沖擊波產(chǎn)生的機械應(yīng)力。把這兩種影響分開研究是極其困難的。因為兩者都與雷電流的主要參數(shù)有復(fù)雜的關(guān)系。對于火花間隙，試驗室測試時應(yīng)盡可能模擬最惡劣情況下雷電流的適當(dāng)參數(shù)，即應(yīng)通過單次電應(yīng)力施加雷電流的全部適當(dāng)參數(shù)。這種情況下要考慮五個參數(shù)：沖擊電流的峰值、電荷、持續(xù)時間、單位能量和上升率。電流峰值決定了沖擊波的嚴(yán)重程度。需考慮是與首次雷擊有關(guān)的那些數(shù)值。考慮正極性雷擊會得出保守的結(jié)果。電荷決定了輸入電弧的能量。該能量將使電弧發(fā)生處電極的部分材料發(fā)熱、熔化，甚至可能蒸發(fā)。應(yīng)考慮的是與整個地閃有關(guān)的那些數(shù)值。然而，在很多情況下，長時間雷擊電流的電荷可以忽略，這取決于供電系統(tǒng)的制式（TN、TT或IT）。沖擊電流的持續(xù)時間決定了向電極的熱轉(zhuǎn)移現(xiàn)象和隨后熔區(qū)前沿的擴散情況。沖擊電流的單位能量決定了電弧的自磁壓縮和電極表面和電弧之間界面上產(chǎn)生的電極等離子流的物理過程（此過程會噴射出大量的熔化材料）。應(yīng)考慮的是那些與首次雷擊有關(guān)的數(shù)值。考慮正極性雷擊會得出保守的結(jié)果。對用于供電系統(tǒng)的火花間隙，工頻續(xù)流的幅值構(gòu)成重要的電應(yīng)力因素，需加以考慮。D.6.3含有金屬氧化物壓敏電阻的SPD雷電對金屬氧化物壓敏電阻產(chǎn)生的電應(yīng)力可以分為兩大類：過載和閃絡(luò)。每類電應(yīng)力由不同現(xiàn)象產(chǎn)生的失效模式來表征，并由不同的參數(shù)決定。金屬氧化物SPD的失效與其最薄弱的特性有關(guān)，因此，不太可能發(fā)生各種嚴(yán)重致?lián)p電應(yīng)力之間的協(xié)同作用。所以，容許分別進行測試來驗證每一失效模式條件下的性能。過載是由于器件所吸收的能量超過其容量引起的。這里討論的超出能量只與雷電應(yīng)力本身有關(guān)。然而，對于安裝在供電系統(tǒng)的SPD,雷電流停止之后隨即從供電系統(tǒng)注入器件的續(xù)流也能在SPD的致命損害過程中起重要作用。最后，對具有負(fù)溫度系數(shù)伏安特性的壓敏電阻施加電壓引起熱不穩(wěn)定性也可能對SPD造成致命的損害。對金屬氧化物壓敏電阻的過載模擬應(yīng)考慮的一個主要參數(shù)是電荷。把金屬氧化物壓敏電阻組件的殘壓當(dāng)作常數(shù)，則電荷就決定了輸入金屬氧化物壓敏電阻組件的能量。應(yīng)考慮的是那些與地閃有關(guān)的數(shù)值。閃絡(luò)和爆裂是由于沖擊電流的幅值超過壓敏電阻通流容量而引起的。這種失