本部分对已由GBl8802．1作了标准化的浪涌保护器提出技术要求。这些SPD是按照GB/T19271．1阐述的防雷区概念进行安装的。首先，从相关的初始威胁值出发，本部分给出了如何确定各个SPD所承载浪涌的指南。对于安装有SPD的复杂系统，遵循本部分所描述的方法，可将系统划分成若干个简单的基本结构。知道了系统中各处局部雷电流的大小及方向，就可选择合适的SPD。本部分还涉及SPD相互之间以及SPD与被保护设备之间能量配合的一些基本问题。为了实现有效配合，需要考虑各个SPD的特性以及相应安装地点的浪涌状况。本部分还简要说明验证系统中安装的SPD是否配合的方法。 GB/T 19271.3-2005 雷电电磁脉冲的防护 第3部分：对浪涌保护器的要求 GB/T19271.3-2005 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 91. 120. 40
中华人民共和国国家标准　
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-3:2000雷电电磁脉冲的防护
第3部分：对浪涌保护器的要求
Protection against lightning electromagnetic impulse (LEMP)-Part 3: Requirements of surge protective devices (SPDs)(IECTS61312-3:2000.IDT)
2005-07-29发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2006-04-01实施
规范性引用文件
定义、缩略语和符号
相关威胁值
一雷电流参数
按防雷区布置SPD
6对SPD的性能要求·
能量配合
8验证方法：
附录A(资料性附录）两个SPD间配合的若干例子A.1限压型SPD间配合的例子
A.2电压开关型与限压型SPD间的配合实例次
GB/T19271.3--2005/IECTS61312-3:20009
附录B(资料性附录）影响被保护系统中雷电流分布的若干因素B.1影响低压系统中雷电流分布的因素附录C(资料性附录）SPD的安装位置C.1安装位置
参考文献
图1将需要保护的空间划分为不同防雷区的示例图2一座建筑物划分为若干个防雷区并作适当等电位连接的例子图3CBN阻抗低得可忽略不计时，建筑物中SPD能量配合的基本模型（见7.1）图4
两个限压型SPD的基本组合与能量配合：电压开关型SPD和限压型SPD的基本组合与能量配合图6
以10/350μs及0.1kA/μs进行能量配合时，确定去耦电感的原则图7方案I（限压型SPD)的配合原则图8
方案IⅡ（限压型SPD)的配合原则方案Ⅲ（电压开关型/限压型SPD)的配合原则方案IV的配合原则
用标准脉冲参数进行的LTE配合方法图A.1
两个限压型SPD间配合的电路图
两个限压型SPD的伏安特性…
两个限压型SPD组合的电流和电压波形.图A.4电压开关型SPD1与限压型SPD2间配合的电路图图A.5电压开关型与限压型SPD组合的电流和电压波形图A.6电压开关型与限压型SPD组合的电流和电压波形SPD1不放电
SPD1放电
对于10/350us冲击电流，电压开关型SPD1与限压型SPD2间能量配合的例子图A.7
GB/T19271.3--2005/IECTS61312-3:2000图A.8对于0.1kA/us冲击电流，电压开关型SPD1与限压型SPD2间能量配合的例子.图B.1
雷电流分布的基本模型
雷电流分布基本模型的电路图
连接电缆长度不同时，系统中雷电流的分布（见图B.2）.图B.4
电缆长度为500m时的电流分布（见图B.2)图B.5
电缆长度为50m时的电流分布（见图B.2)电缆长度为100m时，变压器接地阻抗不同时的电流分布（见图B.2）多个用户情况下雷电流分布的模型多个用户情况下的电流分布（见图B.7）流入配电系统的局部雷电流的简化计算雷电流分布模型（另见图B.11）简化后的等效电路图（另见图B.10）模拟以不同长度电缆连接SPD及各种不同负载时的试验电路SPD及负载上的电压(1m连接电缆，见图C.1）图c.2
SPD及负载上的电压(10m连接电缆，见图C.1)图C.4
SPD及负载上的电压(100m连接电缆，见图C.1）表1首次雷击雷电流参数
GB/T19271《雷电电磁脉冲的防护》分为4个部分：—第1部分：通则；
GB/T19271.3-2005/IECTS61312-3:2000一一第2部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地；一第3部分：对浪涌保护器的要求；第4部分：现有建筑物内设备的防护。本部分为GB/T19271的第3部分，等同采用IECTS61312-3：2000《雷电电磁脉冲的防护第3部分：对浪涌保护器的要求》（英文版）。本部分等同翻译IECTS61312-3：2000。本部分的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。为便于使用，本部分作了一些编辑性修改：将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准的表述。如将“本国际标准....”改为“本标准…·.”，“IEC61312的本部分.”改为“本部分…..”。\-按照汉语习惯对一些编写格式作了修改。如：注后的连字符“”改为冒号“，”；英文名称的连字符“二”改为空格；表编号、图编号与标题之间的连字符“一”改为空格。——按IEC规定国际标准编号一律改为1997年后的编号。如“IEC1024·.”改为\IEC61024。
一“规范性引用文件”的引导语按GB/T11一2000的规定编写。“术语和定义”按GB/T1.1一2000的规定编写。本部分由全国雷电防护标准化技术委员会（SAC/TC258)提出并归口。本部分由广东省防雷中心负责起草。参加起草的单位还有：清华大学电机工程与应用电子技术系、总装备部工程设计院、中国电信集团湖南省电信公司、中国气象局监测网络司等。本部分主要起草人：杨少杰、黄智慧、张伟安、余乃枞、金良、何金良、陈水明、潘正林。自
GB/T19271.3~2005/IECTS61312-3:2000引言
按照GB/T19271.1防雷区的概念，每当一条电气线路穿过防雷区界面时，需安装浪涌保护器。这些SPD应充分配合好，使各个SPD能按照它们各自的耐受能力承担可接受的浪涌，并有效地将原始雷电威胁减小至被保护设备的抗损能力范围内。本部分提供了实现能量配合的方法和规则。1范围
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-3:2000雷电电磁脉冲的防护
第3部分：对浪涌保护器的要求
本部分对已由GB18802.1作了标准化的浪涌保护器提出技术要求。这些SPD是按照GB/T19271.1阐述的防雷区概念进行安装的。首先，从相关的初始威胁值出发，本部分给出了如何确定各个SPD所承载浪涌的指南。对于安装有SPD的复杂系统，遵循本部分所描述的方法，可将系统划分成若于个简单的基本结构。知道了系统中各处局部雷电流的大小及方向，就可选择合适的SPD。本部分还涉及SPD相互之间以及SPD与被保护设备之间能量配合的一些基本问题。为了实现有效配合，需要考虑各个SPD的特性以及相应安装地点的浪涌状况。本部分还简要说明验证系统中安装的SPD是否配合的方法。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T19271的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T16935.1—1997
60664-1:1992)
低压系统内设备的绝缘配合第一部分：原理、要求和试验（idtIECGB/T17626.5—1999
电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（idtIEC61000-4-5：1995）
GB/T19271.1—2003
雷电电磁脉冲的防护第1部分：通则（IEC61312-1：1995,IDT）GB/T19271.2-2005雷电电磁脉冲的防护第2部分：建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地(IECTS61312-2:1999,IDT）
GB/T19271.4一2005雷电电磁脉冲的防护第4部分：现有建筑物内设备的防护（IECTS61312-4:1999,IDT）
GB18802.1一2002低压配电系统的电涌保护器（SPD）第1部分：性能要求和试验方法（IEC61643-1:1998,IDT)
IEC61024-1建筑物防雷第1部分：通则IEC61643-2低压配电系统的浪涌保护器第2部分：选择和应用指南ITU-TK系列抗干扰防护
ITU-TK.20电信交换设备抗过电压及过电流能力ITU-TK.21用户终端设备抗过电压及过电流能力3定义、缩略语和符号
除在GB/T19271.1、IEC61024-1及GB18802.1中定义的术语和定义适用于本部分外，以下的术语和定义也适用于本部分。
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-3:20003.1
浪涌保护器surgeprotectivedevice(SPD）用以限制瞬态过电压以及分流浪涌电流的装置，至少包含一个非线性元件。[GB18802.1—2002,3.1定义]
电压开关型SPDvoltageSwitchingtypeSPD无浪涌时呈高阻状态，但一旦且响应电压浪涌时，其阻抗就突变为低阻抗的SPD。用作电压开关的一些常见组件有：放电间隙、气体放电管、晶闸管（硅可控整流器）、双向三端晶闸管。这些SPD有时称为“短路开关型（crowbar)SPD”。[GB18802.1—2002,3.4定义]
限压型SPDvoltagelimitingtypeSPD无浪涌时呈高阻状态，但随浪涌电流和浪涌电压的增加，其阻抗会不断减小的SPD。常见的非线性器件有：压敏电阻和抑制二级管。这些SPD有时称为“箱位型SPD”。［GB18802.1—2002,3.5定义］
组合型SPDcombinationtypeSPD
这种浪涌保护器，将电压开关组件和限压组件组装在一起，根据它们的“组合参数”和外施电压的特性，SPD显示出电压开关特性或限压特性，或者既有电压开关特性又有限压特性。[GB18802.1—2002,3.6定义］
SPDI类测试ClassItest
GB18802.1中所规定、对安装于LPZ0A与LPZ1界面上的电流型避雷器的测试程序。其他SPD顺序安装。
I类测试的SPD应做冲击电流为Iimp的工作状态试验。3.3
SPDⅡ类测试ClassⅡtest
GB18802.1中所规定、对过电压型避雷器的测试程序。Ⅱ类测试的SPD应做冲击电流为Imx的工作状态试验。3.4
SPD Ⅲ类测试Class Ⅲ test
GB18802.1中所规定、对过电压型避雷器的测试程序。Ⅲ类测试的SPD应做组合波的工作状态试验。3.5
maximum continuous operatingvoltage最大持续工作电压
可以持续施加于SPD保护模式上的最大交流电压有效值或直流电压值。最大持续工作电压等同于额定电压。
［GB18802.1—2002,3.11定义］3.6
残压residual voltage
放电电流流过SPD时在其端子间呈现的最大电压。2
［GB18802.1--2002,3.17定义
impulsecurrent
冲击电流
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-32000由电流峰值及电荷量所确定并按工作状态试验测出的电流。用该参数对I类测试的SPD分等级。GB18802.1—2002,3.9定义］
最大放电电流
maximumdischargecurrent
通过SPD的最大电流值。该电流具有Ⅱ类工作状态测试所规定的波形（8/20us）及幅值。Imx大于标称放电电流I.。下载标准就来标准下载网
［GB18802.1—2002,3.10定义］3.9
抗损能力immunityagainstdamage设备抗传导和辐射雷电效应而不损坏的能力。［GB/T19271.2-2005,1.3.3定义］3.10缩略语
3.11符号
C(T1-3)
lightninR
Imains
Ineutral
Ighsel-3
L(1-3)
Lmains
在试设备
防雷区
金属氧化物变阻器
等电位连接带
低压变压器副边绕组的绕组电容电流上升速率
通过遭雷击建筑物接地系统的雷电流通过低压变压器接地系统的雷电流总的雷电流（简化计算方法）
通过低压系统的雷电流
通过道雷击建筑物配电系统的雷电流通过中性线的雷电流
峰值电流
SPD的短路输出电流（LTE配合方法）通过各条相线的雷电流
连接电缆的长度
两个SPD之间的线路电感
电信屏蔽电缆的电感
电力电缆的电感
去耦元件的电感
电信分局接地系统的电感
遭雷击建筑物接地系统的电感
低压变压器接地系统的电感
整个低压电源网络的电感
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-3:2000L:T1-3)
Rearch/k
Rearth/1-a
Rmains
R(TI-3)
Ure1mA)
Zmains
低压变压器副边绕组的绕组电感水管的电感
(短时雷击的)放电电荷
电信屏蔽电缆的电阻
电力电缆的电阻
去耦元件的电阻
遭雷击建筑物接地系统的电阻（简化计算方法）由同一低压配电网络供电的各个建筑物接地系统的电阻（简化计算方法）电信分局接地系统的电阻
遭雷击建筑物接地系统的电阻
低压变压器接地系统的电阻
整个低压电源网络的电阻
低压变压器中性线的电阻
电话线的接地电阻
低压变压器副边绕组的绕组电阻水管的接地电阻
两个SPD间的线路电阻
低压变压器的视在功率
波前时间
半蜂值时间
放电间隙的弧光电压
去耦元件两端的压降
SPD的开路输出电压(LTE配合方法）负载上的压降
系统的标称电压
最大电压值
使MOV流过1mA直流电流时的电压放电间隙两端的压降
最大耐受能量
单位能量
组合波发生器的“虚拟”阻抗
整个低压电源网络的阻抗
4相关威胁值——雷电流参数
闪电的初始威胁由以下三个部分组成：-—首次雷击雷电流；
一后续雷击雷电流；
——长时间雷击雷电流。（见GB/T19271.1—2003，图2）各种不同保护级别的雷电流参数列于GB/T19271.1一2003的表1至表3中（见注1）。所有三种分量都可当作外加电流来看待。就顺序安装的SPD的配合来说，首次雷击是决定性因素，因为后续雷击的单位能量、电荷量、峰值电流相对较小但电流的波前时间相对较短（见注2）。长时间雷击对电流型避雷器(I类测试)来说，只不过是额外承载的一个电流，因此涉及配合问题时可不予考虑。4
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-3:2000为了进行配合，要从这些参数中得出一些必要的特征值(如波形、能量等)：一从首次雷击的初始相关威胁参数出发，规定10/350μs为模拟直接雷击的浪涌电流波形。这是用以验证SPD能量配合的合适的冲击电流。一考虑到直接雷击电流与低压设备之间的相互作用，系统内部各个局部雷电流的波形可能不同。因此，也要考患最小电流陡度的试验电流，即0.1kA/us试验电流。注1：这些参数代表了雷电流的威胁值。每一个SPD仅承载总雷电流的一部分。注2：GB/T19271.1--2003的附录B给出了分析用的雷电流解析函数，同时也给出了用于解析函数的各种参数值。注3；如果按首次雷击电流值来确定SPD的规格参数，则对这样的SPD，后续雷击将不会对它们构成什么问题。如果来用电感作去耦元件，则电流上升时间越短越易配合。注4：若采用电阻作去耦元件（例如，信息系统中的SPD经常采用电阻作去耦元件）则需考虑允许的最大电流值。5按防雷区布置SPD
5.1防雷区
需保护的空间应划分为不同的防雷区，以确定具有不同LEMP严酷程度的各个区。穿越防雷区界面的金属设施应在每个穿越点作等电位连接。在本部分中，假定等电位连接网络的阻抗可忽略不计，电缆按GB/T19271.2—2005中3.5的要求布设。如果这些前提条件不满足，则查阅GB/T19271.4，以获得更多信息。
5.2防雷区的确定
防雷区是根据GB/T19271.1一2003的3.1以及图3和图4来确定的。将需要保护的空间划分为不同防雷区的一般原则示于图1a)、图1b)及图2。5.3SPD在各防雷区界面处的布置图2给出按防雷区在配电系统上安装SPD的实例。SPD是顺序安装的（见注1），并按穿越点的要求来选择SPD。
建议将电源网络和信号网络彼此靠近进人被保护空间，并在一块共用的等电位连接带上作等电位连接。这对一座由非屏蔽材料（木、砖等）建造的建筑物（或被保护空间）尤为重要。所选SPD以及它们接入被保护空间的整个电气系统后，应保证雷电流大部分在LPZOA与LPZ1的界面上泄人接地装置。
雷电流的原有能量被大部分耗散掉后，则后续SPD只需对付LPZOA与IPZ1界面处的剩余浪涌和LPZ1区内电磁场的感应效应(见注2)。因此，各个SPD的连接导体需有足够低的阻抗值（见注3）。注1：图2说明了一座无屏蔽的建筑物，仅由于外部防雷系统中各部件的分流作用以及由于作用距离的原因，才使其中的电磁场有所减小。
注2：如果在LPZOA与LPZ1界面处安装电压开关型SPD，还需考虑开关型SPD未达到其动作阀值时，后续SPD承受的浪涌。
注3：为了获得最佳的过压保护，SPD的所有连接导线、引线、电缆应尽可能短。连接导线指的是由相线至SPD以及从SPD至主接地端子或保护地的导线。6对SPD的性能要求
应根据防雷区提出对各个SPD的性能要求。选择SPD时，应考虑所有的相关技术要求，例如：一电压保护水平（包括容限）；电流和能量的要求；
暂时过电压。
按已确立的各个防雷区的要求确定这些技术要求。5
GB/T19271.3—2005/IECTS61312-3:20006.1从LPZOA到LPZ1的过渡
从LPZOA穿人LPZ1的线路可能传导雷电流。宜由SPD(I类测试)在此界面上将这些雷电流大部分分流掉。该SPD承受的雷电流参数，将由以下因素确定：根据表1及GB/T19271.1所选定的“保护级别”；表1首次雷击雷电流参数
电流参数
I峰值电流(kA)
T波前时间(μs）
T2半峰值时间(μs)
Q.短时雷击电荷量\(C)
W/R单位能量2\(MJ/Q)
保护级别
面-V级
短时雷击电荷量Q的大部分包含在首次雷击中，因此把所有短时雷击的电荷量都归入所给出的数值中。1）
单位能量W/R的大部分包含在首次雷击中，因此把所有短时雷击的单位能量都归入所给出的数值中。2）
一接地阻抗以及进入被保护空间的所有金属设施（如水管、煤气管、电信及电力电缆)的阻抗；-交流供电电源制式(TN、TT、IT..…)以及电网结构。根据这些因素，计算出流过SPD的雷电流(详情见附录B)。需使SPD的电压保护水平满足被保护设备的抗损能力以及电力装置绝缘配合（见GB/T16935.1）的要求。如果不知道被保护设备的抗损能力，宜采用GB/T17626.5所要求的或经实测的抗扰度。注：由于实际应用中存在一些不确定因素，需给抗扰度留有充分的安全裕量。6.2从LPZOB到LPZ1的过渡
在LPZOB区内，由雷电流引起的电磁场起支配作用。排除直接雷击。在此情况下，根据GB18802.1可用波形为8/20μs的浪涌电流试验（1I类测试）或适当组合波试验(类测试)来模拟感应效应。
需使SPD的电压保护水平满足被保护设备的抗损能力以及电力装置绝缘配合（见GB/T16935.1）的要求。如果不知道被保护设备的抗损能力，宜采用GB/T17626.5所要求的或经实测的抗扰度。注：由于实际应用中存在一些不确定因素，需给抗扰度留有充分的安全裕量。6.3从LPZ1到LPZ2的过渡
从LPZO过渡到LPZ1后剩余的浪涌值以及ILPZ1区内电磁场的感应效应，决定了对LPZ1与LPZ2界面处SPD的要求。如果不能够对浪涌值作详细分析，则可用GB18802.1中所述的8/20μs浪涌电流Ⅱ类测试，或者适当的组合波Ⅲ类测试，来模拟施加于SPD上的主要的浪涌电流和电压。如果LPZOA与LPZ1界面处的SPD是开关型SPD,则还需考虑前级开关型SPD触发前施加于后级SPD上的10/350μs浪涌。
需使SPD的电压保护水平满足被保护设备的抗损能力以及电力装置绝缘配合（见GB/T16935.1）的要求。如果不知道被保护设备的抗损能力，宜采用GB/T17626.5所要求的或经实测的抗扰度。为了保护敏感的信息系统，可能需采用较低的电压保护水平值（见GB/T17626.5及ITU-T的K系列建议）。
注：由于实际应用中存在一些不确定因素，需给抗扰度留有充分的安全裕量。6
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