《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 2000 年局部修订条文(以后简称修订条文)已经公布,其主要内容是增加了防雷电电磁脉冲的条款。这对我国的防雷事业是一个重要的贡献,它介绍和规范了国内和国外防雷研究的最新成果,总体上是很好的。但是有一些条文的制定有失误,修订条文第6.3.4 和6.4.7 条与IEC 相当的规范条文不同,它否定了电缆段的屏蔽效用。我认为这一错误是造成当前我国防雷过电压保护器SPD 通流容量标准混乱的根源。笔者提出这个问题与从事防雷工作的同行讨论。
建筑物遭受雷击时在雷击点的地电位产生浮动,其电压值可达几百千伏,在那里的电气设备绝缘有被击穿的危险,采用SPD(浪涌保护器)暂态等电位联结的办法可使那里的电气设备免于损坏。一栋建筑物的雷电耗能渠道要设计好,其防雷接地电阻值不宜太大,要防止雷电流向电源系统反灌的危险。修订规范图6.3.4-1(见图1)提醒人们对雷电反击问题的重视,这是非常重要的,但作为估计反击雷电流的分配则只适用于架空线的场合;不适用于有屏蔽电缆段的场合。
在架空线引入的建筑物中要采用通流容量按10/350μs 雷电流波形规范的1 级SPD 来宣泄这些电流,这么一来,整个配电网络的保护要求都要跟着提高,我国电力配电网现在采用的按8/20μs 雷电流波形规范的MOV都要改换。这可不是一件小事,我们必须讨论清楚。图1 反击情况下建筑物雷电流的分配(架空线配线的情况)反击雷电流是向外流走的,智能建筑物内为等电位没有反击雷电流。SPDl吸收90%雷电能量是对侵入雷电波说的,不是对反击雷电流说的。在反击情况下智能建筑物内的SPD 没有1、2、3 级之分。在架空线引入和引出的情况下建筑物遭受雷击,反击雷电流是事故向外部扩大的根源。我国建筑物广泛采用经铁管穿线引入电源线的办法,这种进线方法有电磁闭锁的作用,对引入雷电波和外泻雷电流都有保护作用。我已经详细地介绍过它的原理和性能[1] 。IEC 1312-1 的第3.4.1.1 条明确写有"对屏蔽电缆,电流将沿屏蔽层流走"的说明,在电缆的芯线中没有10/350μs 的反击雷电流排出。 修订条文第6.3.4 条将有关部分改为"对有屏蔽的电缆,绝大部分的电流将沿屏蔽层流走",并增加了第6.4.7 条,后者是IECl312-1 所没有的条文。修订条文第6.4.7 条规定:"当线路有屏蔽时,通过每个SPD 的雷电流可按上述确定的雷电流(即第6.3.4 条的规定确定通过SPD 的10/350μs 雷电流幅值)的30%考虑",由于这两条规定,所以有人认为"屏蔽不能减少雷电侵入波和反击"[2]。这样一来就把SPD 的10/350μs 雷电流幅值的规定硬性地加在我国配电网上,笔者认为这是不合理的。这一规定将促使防雷设计人员选用过大容量的SPD, 而忽略了从加强屏蔽的角度去保障系统的安全。
IEC 61312-3 规范图例都是对架空线说的,因为图例中电缆的屏蔽层没有两端接地。对于电缆的屏蔽层两端接地的情况IEC 61312-3 没有涉及。在广东省防雷中心编译的IECl312 《雷电电磁脉冲的防护》三个文件的译者前言中说明"其中IECl312-2,IECl312-3 均属工程轮廓文本",即属于草稿,不是正式文本。IEC61643-1(1998-02 )《连接低压配电系统的浪涌保护器,第一部分:性能要求和试验方法》中规定配电SPD 通流容量为20kA(8/20us)。IEC 标准的编辑不能不知道反击雷电流的厉害,这种矛盾情况说明,当前我们不问有无屏蔽电缆段一律按IEC 1312-3 规范图例做计算来选定SPD 的通流容量是不合理的。用屏蔽电缆和铁管穿线做进出线段是使雷电流不从芯线外流的有效办法。采用电缆段防范反击雷电流的破坏,王时煦先生老早在人大会堂的防雷工程设计中就采用了这一做法,我们曾箸书从1961 年起对这一做法宣传至今。我们在《建筑物防雷设计》[3]一书中再次引用了清华大学在1958 年进行的试验,说明防雷接地与变压器工作接地共用,采用电缆段供电才是安全的,在建筑物遭到雷击时才无发生反击扩大事故的危险性。我国电力系统采用这些措施防雷效果显著,采用电缆加铁管双重屏蔽进出线保证了电站和变电站所的防雷安全。我国配电系统按8/20μs 雷电流波形通流容量为20kA 规范的MOV 做防雷效果良好,有甚么雷击事故统计说明要按修订条文改变现有电网的防雷规范呢?世界上许多发达国家都未采用通过SPD 的10/350μs 雷电流这种过分的规定,我们应该慎重考虑它对我国防雷事业的影响。