ICS91.120.40GB/T37048—2018高速公路機電系統防雷技術規范國家市場監督管理總局中國國家標準化管理委員會GB/T37048—2018 1 1 1 35直擊雷防護 4 56.1等電位連接 56.2磁屏蔽 66.3隔離界面 6 67雷電防護裝置的檢測和維護 附錄A(資料性附錄)全國主要城市年平均雷暴日數 附錄B(規范性附錄)雷電防護區(LPZ)的劃分 附錄C(資料性附錄)M型等電位連接方式示意圖 附錄D(資料性附錄)SPD的分類 附錄E(資料性附錄)低壓電氣設備和電子設備的耐沖擊電壓額定值(Uw) IⅢGB/T37048—2018本標準按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由全國雷電防護標準化技術委員會(SAC/TC258)提出并歸口。1GB/T37048—2018高速公路機電系統防雷技術規范2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T18802.1低壓電涌保護器(SPD)第1部分：低壓配電系統的電涌保護器性能要求和試驗方法GB/T18802.21—2016低壓電涌保護器第21部分：電信和信號網絡的電涌保護器(SPD)性能要求和試驗方法GB/T18802.31—2016低壓電涌保護器特殊應用(含直流)的電涌保護器第31部分：用于光伏系統的電涌保護器(SPD)性能要求和試驗方法GB/T21431建筑物防雷裝置檢測技術規范GB/T21714.3—2015雷電防護第3部分：建筑物的物理損壞和生命危險GB/T21714.4—2015雷電防護第4部分：建筑物內電氣和電子系統GB/T33588.2—2017雷電防護系統部件(LPSC)第2部分：導體和接地極的要求GB50057—2010建筑物防雷設計規范3術語和定義3.13.2隧道及隧道出入口區段的監控設施、通信設施、供配電設施、照明設施、通風設施和消防設施等3.32GB/T37048—2018隧道監控系統tunnelsurveillanceandcontrolsystem隧道交通和隧道內環境的監視、檢測和控制系統。[GB/T18567—2010,定義2.1]路使用者和管理者提供大容量網絡傳輸平臺和高質量語音、數據、圖像等信息交互服務的系統。收費系統tollcollectionsystem由計算機網絡子系統、視頻監控子系統、計重收費子系統、對講及報警子系統、綠色通道檢測子系統、路徑識別子系統、收費土建及其配套設施等組成，為實現高速公路通行費征收而設置的系統。雷電防護區lightningprotectionzone;LPZ規定雷電電磁環境的區域。[GB/T21714.4—2015,定義3.10]雷電流通過電阻性、電感性和電容性耦合產生的各種電磁效應，包括浪涌和輻射電磁場。能夠減小或隔離進入LPZ的線路上的傳導浪涌的裝置。[GB/T21714.1—2015,定義3.56]3.10防雷等電位連接lightningequipotentialbonding;LEB將分開的諸金屬物體直接用連接導體或經電涌保護器連接到防雷裝置上以減小雷電流引發的電位差。3.11用于限制瞬態過電壓和泄放電涌電流的電器，它至少包含一個非線性的元件。3GB/T37048—20183.12U可連續地施加在SPD保護模式上的最大交流電壓有效值或直流電壓。[GB/T18802.1—2011,定義3.11]3.13I。流過SPD具有8/20波形的電流的峰值。[GB/T18802.31—2016,定義3.1.8]3.14I類試驗的沖擊放電電流impulsedischargecurrentforclassItest在規定的時間內，流過SPD并具有規定的電荷量Q和比能量W/R的放電電流的峰值。[GB/T18802.31—2016,定義3.1.9]3.15Up由于施加規定陡度的沖擊電壓和規定幅值及波形的沖擊電流而在SPD兩端之間預期出現的最大電壓。注：電壓保護水平由制造商提供，并且不小于測量限制電壓。測量限制電壓取決于波前放電電壓(如適用)和I類試驗中沖擊電流峰值為Iip或Ⅱ類試驗中沖擊電流峰值為In處的殘壓。[GB/T18802.31—2016,定義3.1.16]3.16耐沖擊電壓額定值ratedimpulsewithstandvoltage注：本標準只考慮帶電導體和地之間的耐受電壓(參見GB/T16935.1—2008,定義[GB/T21714.1—2015,定義3.55]主要城市平均雷暴日數資料參見附錄A。具體劃分方法如下：4.2雷電防護區(LPZ)的劃分應符合GB/T21714.4—2015中4.3的規定，LPZ的劃分見附錄B。4GB/T37048—20182010中第3章的規定，并按其第4章和本標準第5章規定的要求對各類防雷建(構)筑物采取直擊雷防4.4高速公路機電系統雷電電磁脈沖防護應采用防雷等電位連接、磁屏蔽、隔離界面和電涌保護器2017中表3的要求。——引下線3m范圍內地表層的電阻率不小于50kQm,或敷設5cm厚瀝青層或15cm厚礫自然引下線，利用基礎鋼筋網作為共用接地裝置。其接地電阻應符合GB50057—2010中4.3.6的規5GB/T37048—20186雷電電磁脈沖防護a)除第一類防雷建(構)筑物的獨立接閃器及其接地裝置外，其他建(構)筑物的大尺寸金屬件都c)對由金屬物、金屬框架或鋼筋混凝土鋼筋等自然構件構成建(構)筑物或房間的格柵形大空間并至少在其兩端就近與收費廣場的接地網和中央控制室基礎地網進行等電位連接。6.1.3當電子系統為300kHz以下模擬系統時，監控室及機房等電位連接網應采用S型等電位連接網6.1.4等電位連接導體的最小截面積應符合表1的規定。表1防雷等電位連接各連接部件的最小截面積單位為平方毫米等電位連接部件材料截面等電位連接帶(銅、外表面鍍銅的鋼或熱鍍鋅鋼)銅、鋼從等電位連接帶至接地裝置或各等電位連接帶之間的連接導體銅鋁鋼從屋內金屬裝置至等電位連接帶的連接導體銅6鋁鋼導體電氣系統I級分類試驗的SPD(T1)銅6Ⅱ級分類試驗的SPD(T2)Ⅲ級分類試驗的SPD(T3)電子系統其他類的SPD參見表注SPD按試驗類型分類參見附錄D。注：其他類的SPD銅導線最小截面可選用1.0mm2。6.1.6隧道接地裝置應利用隧道支護內錨桿、鋼筋網等自然接地體。應在隧道土建施工過程中預留接地端子，并在隧道兩側電纜溝內使用熱鍍鋅扁鋼與預留接地端子相連的一條貫通隧道的接地干線。接6GB/T37048—2018地干線與預留接地端子連接間距不宜大于200m。6.1.7在隧道兩端洞口附近應各設置一組接地裝置，接地裝置的接地電阻不應大于4Ω。該接地裝置應與隧道洞內的接地干線電氣連接。6.2.1機電系統的低壓配電線、數據信號線、視頻信號線宜全線穿熱鍍鋅鋼管或使用帶屏蔽層的線纜3的規定。在全線埋地存在實際困難時，線纜或所穿熱鍍鋅鋼管前端及后端的埋地敷設長度均不宜小于15m,埋地深度應不小于1m,有凍土層地區宜埋設在凍土層以下。6.2.2機房內的終端設備等信息技術設備(ITE),應根據ITE的耐磁場強度值(100/300/1000A/m)進行屏蔽設計。利用建(構)筑物墻體內的鋼筋進行大空間磁場屏蔽，磁場強度值的計算分下列兩種a)當閃電擊在建(構)筑物附近時，H。的計算應符合GB/T21714.4—2015中式(A.7)的規定。LPZ1區磁場強度值H?的計算應符合GB/T21714.4—2015中式(A.11)的規定。b)當閃電直接擊中建(構)筑物時，LPZ1區磁場強度值H?的計算應符合GB/T21714.4—2015后續屏蔽區磁場強度值Ha+1的計算，應符合GB/T21714.4—2015中式(A.19)的規定，同時此磁場值僅在與屏蔽有一定安全距離的有效屏蔽空間內有效。屏蔽系數(SF)的計算和安全距離應符合GB/T21714.4—2015中表A.3和圖A.4的規定。屏蔽設計應使處于LPZn區內ITE的磁場強度低于設備的耐磁場強度值。6.3.2高速公路數據線和信號線使用金屬線時，可在進入建(構)筑物前改為光纜。當光纜有金屬加強芯和外護層時，應在光電轉換器前端剪斷金屬加強芯并將金屬外護層剝掉10cm后接入光電轉換器。剪斷的加強芯應與金屬外護層末端連接并接地。全線使用帶有金屬加強芯和外護層的光纖時，應按上6.4電涌保護器(SPD)6.4.1.1應結合被保護對象所在地區雷暴日等級、所處的LPZ、設備的耐沖擊電壓額定值(Uw)和電信和信號設備傳輸特性選擇SPD的技術參數。6.4.1.2安裝在低壓配電系統中的SPD應符合GB/T18802.1的要求；安裝在電信和信號網絡中的SPD應符合GB/T18802.21—2016的要求；安裝在光伏發電系統直流側的SPD應符合6.4.2.1低壓配電系統中SPD的應用分類見表2。7GB/T37048—2018表2低壓配電系統中SPD的應用分類低壓配電系統設施強雷區多雷區中雷區少雷區沿線機電系統監控系統外場監控設備配電箱B類C類D類監控總(分)中心機房配電箱D類收費系統收費站電源室總進線配電箱B類C類D類收費站電源室外場監控設備配電柜收費站電源室收費UPS配電柜收費廣場配電箱收費廣場攝像機配電箱收費計重配電箱D類收費車道工控機配電箱D類通信系統通信機房配電箱D類供配電系統管理總(分)中心變電所或箱式變電站進線柜A類C類D類收費站變電所或箱式變電站進線柜服務區變電所或箱式變電站進線柜停車區變電所或箱式變電站進線柜電容補償柜D類隧道機電系統監控系統洞外外場監控設備配電箱B類C類D類隧道洞內第一個監控配電箱隧道洞內第二個及以后監控配電箱D類供配電系統隧道變電所進線柜B類C類D類隧道變電所雙電源配電柜隧道埋地變壓器進線柜隧道變電所UPS輸入出柜隧道變電所EPS輸入出柜隧道洞內第一個配電箱隧道洞內第二個及以后配電箱D類隧道變電所電容補償柜D類A類：選用I級分類試驗SPD(T1),安裝在強雷區、多雷區的LPZ0A或LPZ0g與LPZ1的交界處的沿線機電系統低壓配電進線柜處。C類：選用Ⅱ級分類試驗SPD(T2),安裝在中雷區的LPZ0A或LPZ0g與LPZ1的交界處的電源進線柜。安裝在LPZ1內和LPZ1與LPZ2交界處的電源進線端。D類：選用Ⅱ級分類試驗SPD(T2),安裝在少雷區的LPZ?A或LPZ?g與LPZ1的交界處的電源8GB/T37048—2018進線柜。安裝在LPZ1內和LPZ1與LPZ2交界處的電源進線端。6.4.2.2電信和信號網絡中的SPD(包括網絡、數據、視頻信號SPD),其應用分類見表3。表3電信和信號網絡中SPD應用分類電信和信號設施強雷區多雷區中雷區少雷區沿線機電系統監控系統網絡、數據控制系統E類F類視頻傳輸系統收費系統網絡、數據控制系統視頻傳輸系統隧道機電系統監控系統網絡、數據控制系統視頻傳輸系統F類：選用C2類SPD,安裝在中雷區、少雷區的LPZ0A或LPZ0g與LPZ1的交界處或LPZ1與LPZ2的交界處。6.4.3SPD應用分類對應的放電電流最小值6.4.3.1在低壓配電系統中SPD的應用分類及對應放電電流最小值要求見表4。單位為千安表4低壓配電系統中SPD的應用分類及對應放電電流的最小值單位為千安應用分類T1+T2"A類B類20.0C類 D類20.0應用分類為A類，且低壓配電系統僅處于多雷區時，SPD的Iimp可選擇不小于10kA。應用分類為B類，且低壓配電系統僅處于多雷區時，SPD的Iim可選擇不小于10kA;In可選擇不小于15kA。T1類SPD的Imp和T2類SPD的I。的值應符合表4要求。注：T1、T2參見附錄D。“兩類SPD的組合，且應充分考慮兩者的能量配合。6.4.3.2電信和信號網絡中SPD的應用分類及對應最小放電電流值見表5。表5電信和信號網絡中SPD的應用分類及對應最小放電電流值SPD的應用分類D1E類F類D1、C2類試驗SPD參見附錄D。電信和信號網絡中的SPD應根據線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式和特性阻抗等參數，選擇插入損耗小、分布電容小、并與縱向平衡、近端串擾指標相適配的SPD。9GB/T37048—20186.4.4低壓配電系統中SPD的最大持續工作電壓在低壓配電系統中SPD的最大持續工作電壓(Ue)不應小于表6中的要求。表6SPD取決于系統接地型式所要求的U.最小值SPD接于配電系統的接地型式TN-C系統TN-S系統引出中性線的IT系統無中性線引出的IT系統每一相線與中性線間不適用不適用每一相線與PE線間不適用相間電壓中性線與PE線間不適用不適用每一相線與PEN線間不適用不適用不適用不適用在電信和信號網絡中的SPD的U.不應小于系統工作電壓的1.2倍。注：U。是低壓系統相線對中性線的標稱電壓，即相電壓220V。“是故障下最壞的情況，所以不需計及15%的允許誤差。6.4.5SPD的有效電壓保護水平設備的耐沖擊電壓額定值(Uw)的0.8倍，參見附錄E。6.4.6SPD的后備保護要求當SPD內置熱脫扣裝置不能斷開的工頻電流時，應在SPD外部安裝能耐受與SPD匹配的電涌電雷區設置D類SPD。收費系統計重設備數據信號進線端，ETC費額顯示器數據信號進線端，收費廣場攝像機以太網或GB/T37048—20186.4.7.4供配電系統雷電防護雷區設置B類SPD,中雷區設置C類SPD,少雷區設置D類SPD。隧道洞內第二個及以后的監控配電類SPD,中雷區設置C類SPD,少雷區設置D類SPD。C類SPD,少雷區設置D類SPD。隧道洞內第一個配電箱(柜)和控制柜進線端，強雷區、多雷區設置B類SPD,中雷區設置C類SPD,少雷區設置D類SPD。隧道洞內第二個及以后的配電箱(柜)、控制柜和隧道變電所電容補償柜7雷電防護裝置的檢測和維護7.1高速公路機電系統雷電防護裝置檢測和驗收應按GB/T21431執行。7.2雷電防護裝置的維護分為定期維護和日常維護。7.4應在每次雷擊之后進行日常維護。在雷電活動強烈的地區，對雷電防護裝置應經常進行目測7.5檢查外部雷電防護裝置和內部雷電防護裝置的腐蝕情況及機械損傷，包括由雷擊放電所造成的損7.6檢測外部雷電防護裝置和內部雷電防護裝置以及金屬設備、外殼等物體等電位連接的電氣連續GB/T37048—2018(資料性附錄)全國主要城市年平均雷暴日數全國主要城市年平均雷暴日數(Ta)見表A.1。表A.1全國主要城市年平均雷暴日數城市名雷暴日數/(d·a-1)城市名雷暴日數/(d·a-1)北京武漢天津27.6長沙43.22石家莊29.5廣州太原南寧呼和浩特海口95.3沈陽25.5重慶34.0b長春成都32.5°哈爾濱貴陽48.1上海26.762.2南京拉薩68.8杭州西安合肥27.4蘭州20.5福州49.3西寧南昌烏魯木齊濟南25.2銀川鄭州20.8注：數據來源于國家氣象信息中心1961年～2013年統計數據，不包含港澳臺地區數據。數據年限為1970年～2013年。b數據年限為1973年～2013年。數據年限為1961年～2003年。缺失1992年和2002年的數據。GB/T37048—2018(規范性附錄)B.1LPZ分類——LPZ0A受直接雷擊和全部雷電磁場威脅的區域。該區域的內部系統可能受到全部或部分雷電電涌電流的影響。——LPZ0p屬直擊雷防護區，但該區域的威脅仍是全部雷電磁場。該區域的內部系統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置隔離界面和/或SPD使電涌電流受到限制的區域。該區域的空間屏蔽可能衰減雷電磁場。——LPZ2～n由于分流和邊界處設置隔離界面和/或SPD使電涌電流受到進一步限制的區域。該區域的附加空間屏蔽可能進一步衰減雷電磁場。LPZLPZ劃分圖見圖B.1。天線旗桿或柵欄電力線路的界面的界面等電位連接點通信線路水管GB/T37048—2018B.2建(構)筑物LPZ劃分圖建(構)筑物LPZ劃分示意圖見圖B.2。4567一密一密防雷區9路1——屋頂上金屬物；2——屋頂上設備；3——接閃器；5——等電位連接預埋件；6——攝影機；7——金屬立面；8——混凝土中的鋼筋；9——地面；10——高度敏感的電子設備；12——變電所；13———0.4kV電源；14——停車場；15——基礎接地體；16——外來金屬設備；17——通信線路；18——10kV或20kV電源。圖B.2建(構)筑物LPZ劃分示意圖GB/T37048—2018B.3高速公路建(構)筑物LPZ劃分圖高速公路建(構)筑物LPZ劃分示意圖見圖B.3,其中： 避雷針向uPS室7LPZ1變電房站房建筑物LPZ0gLPZ0pLPZ0ALPZ17收費廣場GB/T37048—2018M型等電位連接方式示意圖M型等電位連接方式示意圖參見圖C.1和圖C.2。7——配電箱；8——配電箱的PE線；圖C.1兆赫茲級的數字系統等電位連接基礎網GB/T37048—2018GB/T37048—2018(資料性附錄)SPD的分類低壓配電系統的SPD按試驗類型分為三類：a)T1(I級分類試驗):用標稱放電電流In、1.2/50沖擊電壓和最大沖擊電流Im進行的試驗；b)T2(Ⅱ級分類試驗):用標稱放電電流I。和1.2/50沖擊電壓和8/20電流波最大放電電流進c)T3(Ⅲ級分類試驗):用1.2/50電壓波形和8/20電流波形的復合波發生器進行的試驗。電信和信號網絡上所接入的SPD的類別及其沖擊限制電壓試驗用的電壓波形和電流波形參見表表D.1SPD的類別及其沖擊限制電壓試驗用的電壓波形和電流波形類別試驗類型開路電壓短路電流A1很慢的上升率0.1kV/s～100kV/s10A,0.1A/μs～2A/μs≥1000μs(持續時間)A2AC按GB/T18802.21—2016中表5試驗B1慢上升率B225A～100A,5/320μsB3≥1kV,100V/μs10A～100A,10/1000ps快上升率0.5kV~<2kV,1.2/50μs1kA～5kA,8/20ps10A～100A,10/1000μsD1高能量0.5kA～2.5kA,10/350μsD20.6kA～2.0kA,10/250μsGB/T37048—2018(資料性附錄)E.1低壓配電系統中設備的Uw建(構)筑物內220/380V配電系統中設備的Uw參見表E.1。表E.1建(構)筑物內220/380V配電系統中設備的Uw設備位置電源處的設備配電線路和最后分支線路的設備用電設備特殊需要保護的設備耐沖擊電壓類別IV類Ⅲ類I類Uw/kV64注1:I類——需要將瞬態過電壓限制到特定水平的設備。注2:Ⅱ類——如家用電器、手提工具和類似負荷。久接至固定裝置的固定安裝的電動機等的一些其他設備。注4:IN類——如電氣計量儀表、一次線過流保護設備、濾波器。E.2被保護電子設備的耐受特征E.2.1電信和信號網絡設備的Uw參見表E.2。表E.2電信和信號網絡設備的Uw設備名稱沖擊電壓額定值試驗波形說明信息網絡中心室外信號線端口4.0kV僅適用于與長度大于500m的非屏蔽雙絞線相連的端口，ITU-TK.20建議的“一次保護”可用于此端口僅適用于與長度大于500m的非屏蔽雙絞線相連的端口信息網絡中心室內信號線端口混合波僅適用于與大于10m的電纜相連時，沖擊發生器的總輸出阻抗應為42Ω非信息網絡中心室外信號線端口4.0kV僅適用于與長度大于500m的非屏蔽雙絞線相連的端口，ITU-TK.20建議的“一次保護”可用于此端口僅適用于與長度大于500m的非屏蔽雙絞線相連的端口GB/T37048—2018設備名稱沖擊電壓額定值試驗波形說明非信息網絡中心室內信號線端口復合波僅適用于與大于10m的電纜相連時，沖擊發生器的總輸出阻抗應為42Ω非信息網絡中心指設備不在信息網絡中心內運行，如無保護措施的本地遠端局(站)、商業區、辦公室內