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第4部分：建筑物内电气和电子系统
1 范围
IEC 62305的第四部分为建筑物内电气和电子系统LEMP防护系统（LPMS）的设计、安装、检查、维护和测试提供信息，以降低雷击电磁脉冲（LEMP）所导致的永久故障的风险。
本标准不包括由雷电导致的，可以引起电子系统故障的电磁干扰。附录A中所公布的信息可用于评估这些干扰。对电磁干扰的防护措施在IEC 60364-4-44和IEC 61000系列中公布。
本标准对防护措施提出了要求，并为电气和电子系统的设计者与防护措施的设计者之间的配合提供指导，以期获得最佳防护效果。
本标准并不涉及电气和电子系统自身的设计细节。
2 规范性引用文件
IEC60364-4-44：2001建筑物电气装置 第4部分：安全防护 第44章：过电压保护
IEC60364-5-53：2001建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第53章：开关设备和控制设备
IEC60664-1：2002低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验
IEC61000-4-5：1995 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验
IEC61000-4-9：1993 电磁兼容 试验和技术 脉冲磁场抗扰度试验
IEC61000-4-10：1993 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验
IEC61000-5-2：1997 电磁兼容 安装和调试指南 接地和电缆敷设
IEC61643-1 1998 连接至低压配电系统的SPD 性能要求和试验方法
IEC61643-12 2002 连接至低压配电系统的SPD 选择和使用原则
IEC61643-21：2000 连接至电信和信号网络的SPD 性能要求和试验方法
IEC61643-22 2004 连接至电信和信号网络的SPD 选择和使用原则
IEC62305-1 雷击防护 第1部分：总则
IEC62305-2 雷击防护 第 2部分：风险管理
IEC62305-3 雷击防护 第3部分：建筑物的物理损害和生命危害
ITU-T.K.20 2003 电信中心交换设备耐过电压和过电流的能力
ITU-T.K.21 2003 用户终端通信设备的耐过电压和过电流的能力
3 术语和定义
以下术语和定义以及在IEC 62305其他部分给了的定义适用于本部分：
3.1 电气系统
组合了低压供电部件的系统。
3.2 电子系统
组合了敏感电子部件如信息技术设备、控制和仪表系统、无线电系统、电力电子装置等系统
3.3 内部系统
在建筑物内部或其上需保护的电气和电子系统
3.4 雷击电磁脉冲（LEMP）
雷电流的电磁效应
注：它包括传导的电涌，也包括冲击电磁场效应
3.5 电涌
由LEMP导致的，以过电压或过电流形式出现的瞬态波。
注：电涌可来自（部分）雷电流，由装置环路中的感应效应和SPD的残余威胁性续流引起。
3.6 额定冲击耐受电压（UW）
由制造商给出的设备或设备基本一部件的耐受冲击电压额定值，规定了其绝缘对过电压的耐受能力特征。
注：本部分中仅考虑带电导体与地之间的耐受电压（IEC60664-1）
3.7 雷电防护级别（LPL）
对雷击造成的损失，用一组对应的雷电流参数作定义的划分。其中设计中的最大和最小值均不超出自然界雷电参数值。
3.8 防雷区（LPZ）
需要规定和控制雷击电磁环境的区域。
注：根据其中的一组雷电流参数做LPL的相关设计。
3.9 LEMP防护系统（LPMS）
由内部系统防LEMP的措施组成的完整系统。
注：LPZ的交界处并不一定有物理界面（如墙、地板、天花板）。
3.10 格栅形大空间屏蔽
有开放孔洞的磁屏蔽。
注：对于一个建筑物或一个房间而言，推荐利用建筑结构的自然金属体并互相连接组成格栅形大空间屏蔽。（如利用钢筋混凝土中的钢筋、金属框架和金属支撑物等）。
3.11 接地装置
外部LPS的一部分，用于将雷电流引导和泄入地中。
3.12 等电位连接网络
建筑物的所有导体部件和内部系统（带电导体除外）与接地装置互连的网络
3.13 接地系统
综合了接地装置和等电位连接网络的完整系统
3.14 电涌保护器（SPD）
目的在于限制瞬态过电压和分流电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件。
3.15 用Iimp测试的SPD
耐受典型波形10/350的部分雷电流的SPD，要求一个相应的冲击试验电流Iimp。
注：对电力线路，合适的测试电流Iimp由IEC61643-1的等级l测试程序定义。
3.16 用In测试的SPD
耐受典型波形8/20mu;s的感应电涌电流的SPD，要求一个相应的标称试验电流In。
注：对电力线路，合适的测试电流In由IEC61643-1的等级Ⅱ测试程序定义。
3.17 用组合波测试的SPD
耐受典型波形8/20mu;s的感应电涌电流的SPD，要求一个相应的冲击试验短路电流为Ⅰsc。
注：对电力线路，合适的组合波测试由IEC61643-1的等级Ⅲ测试程序定义，规定一个内阻2Omega;的组合波发生器
3.18 电压开关型SPD
无电涌出现时呈高阻抗，当出现电涌电压时突变为低阻抗的SPD。
注：电压开关型SPD的常用组件有：放电间隙，气体放电管（GDT），晶体闸流管（可控硅整流器）和三端双向可控硅元件。这些SPD有时被称为“克罗巴型”。
注：电压开关元件具有不连续的伏安特性
3.19 限压型SPD
无电涌出现时为高阻抗，随电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连续变小的SPD。
注1:限压型SPD的常用组件有：压敏电阻和抑制二极管。限压型SPD有时被称为“钳压型”SPD。
注2:电压限制器件具有连续的伏安特性。
3.20 组合型SPD
将电压开关型元件和限压型元件组合在一起的SPD，根据所施加电压的特性呈现出电压开关型，限压型或两者兼具的特性。
3.21 协调配合的SPD防护
经过正确选型和安装，并且达到配合的一组SPD，用于为电气和电子系统提供电涌保护。
4 雷击电磁脉冲（LEMP）防护系统（LPMS）的设计和安装
由于电气和电子系统会受雷击电磁脉冲的威胁。因此应采用LEMP防护措施来避免内部系统故障。
对LEMP的防护是基于防雷区（LPZ）的概念：包含受保护系统的空间应被划分为各LPZ。这些区域是理论上确定的空间，该区域中LEMP的严重程度与包容的内部系统的耐受等级应是兼容一致的（如图1）。后续区域其LEMP的严重程度显著也随之变化。LPZ的边界由所采用的防护措施确定（如图2）。
〇 接入设施直接或通过适当SPD等电位连接
注：本图给出了将建筑物划分为若干LPZ的示例。所有进而建筑物的金属设施都应在LPZ 1的边界处通过等电位连接带连接在一起。而且，进入LPZ 2（例如计算机房）的金属设施也应通过等电位连接带在LPZ 2的边界处连接在一起。
图1 划分不同防雷区（LPZ）的基本原则
SPD 1/2
(SB)
SPD 0/1
(MB)
LPS LPZ 1的屏蔽
I0 , H0
部分雷电流
设备
(受损者)
箱室
U1 , I1
LPZ 0
LPZ 2
LPZ 1
U2 , I2
U0 , I0
H2
H1
H0
LPZ 2的屏蔽
图a
LPS LPZ 1的屏蔽
I0 , H0
部分雷电流
设备
(受损者)
箱室
U1 , I1
LPZ 0
LPZ 1
SPD 0/1
(MB)
U0 , I0
H1
H0
图b
I0 , H0
部分雷电流
LPS (无屏蔽)
设备
(受损者)
屏蔽的箱室
LPZ 0
LPZ 1
SPD 0/1/2
(MB)
U2 , I2
U0 , I0
H0
LPZ 2
H2
H2
H0
图c
I0 , H0
SPD
(SA)
SPD 1/2
(SB)
SPD 0/1
(MB)
部分雷电流
LPS (无屏蔽)
设备
(受损者)
箱室
U1 , I1
LPZ 0
LPZ 1
U2 , I2
U0 , I0
H0
H0
图b
图2 LEMP防护系统（LPMS）设计系列
由LEMP导致的电气和电子系统永久性故障的原因为：
1)通过入户线路传输至设备的电涌；
2)直接作用于设备本身的辐射电磁场效应。
注1:如果设备符合无线电频率发射和安全测试相关EMC产品标准，可忽略由直接辐射设备的电磁场所导致的设备故障。
注2:对于不符合相关EMC产品标准的设备，附件A提供了信息以获得对直接辐射这些设备的电磁场的防护，这些设备对脉冲磁场的耐受等级应根据IEC 61000-4-9和IEC 61000-4-10来选择。
4.1 LPMS的设计
LPM系统的设计目的是为给电涌和磁场的耐受等级低的灵敏设备提供全面保护。但对于耐受等级较高的设备通常使用简单的设计就可以了。图2给出了示例：
1)一个完善的LPMS系统利用空间屏蔽和配合SPD防护（如图a），能够对传导电涌和辐射磁场进行防护，甚至可以达到很低的耐受等级。
2)利用LPZ1的大格栅空间屏蔽和在LPZ1入口处SPD防护（如图b）的LPMS能够为耐受等级较高的设备提供对传导电涌和辐射磁场的防护。
注1：对于磁场强度仍较大（因LPZ1的屏蔽效果差）或者电涌的幅值仍很高（因SPD的电压保护水平较高及SPD后端线路上存在振荡感应效应）的情况，这种防护的效果并不充分。
3)利用内部线路屏蔽和在LPZ1入口处SPD防护（如图c）的LPMS系统能够为设备提供对传导电涌和辐射磁场（需要已屏蔽的机架）的防护。为使电涌威胁降低，可能需要使用电压保护水平低的SPD。
4)LPMS仅利用配合SPD防护（如图d），适用于对辐射磁场不敏感的设备。它的配合SPD防护仅提供对传导电涌的防护。
注2：图2a至2c的示例，建议用于不符合相关EMC产品标准的设备。
注3：按IEC62305-2中规定，LPS对电气和电子系统不提供有效的保护。缩小接闪的网格尺寸和选择适当的SPD来改进LPS
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