在附錄1中關(guān)于DIN EN 62305（VDE 0185-305）第四部分對(duì)簡(jiǎn)單建筑設(shè)施描述的概念也可用于復(fù)雜電氣設(shè)備中評(píng)估雷電流的分布。因此，在DIN EN 62305-4附錄1接下來的章節(jié)以屋頂光伏設(shè)備、露天光伏設(shè)備或大型發(fā)電站的建筑物為例進(jìn)行了探討。

特殊設(shè)施中雷電流的分布

圖1所示建筑物無外部防雷，而通過架空電力線供電。對(duì)于這種建筑設(shè)施，在規(guī)劃安裝電涌保護(hù)器時(shí)，損害源S1，直接雷擊建筑設(shè)施可不考慮。然而，在建筑物入口處的電涌保護(hù)器必須能夠?qū)⒅苯永讚?nbsp;（損害源S3）時(shí)流入電源線內(nèi)的雷電流完全泄放。

在DIN EN 62305-1 附錄 E.3中假定損害源為S3，直接雷擊發(fā)生在最近的架空電纜桿上，或直接雷擊在用電設(shè)備附近的架空電纜上。對(duì)于這種情形，雷電流的分布可借助等效電路圖（圖2）進(jìn)行評(píng)估。

當(dāng)雷電造成的過電壓超過絕緣材料的介電強(qiáng)度，例如：架空電纜桿上的絕緣體，在直接雷擊時(shí)，低壓電纜桿將對(duì)電力線纜產(chǎn)生電位反擊。在等效電路圖中，這種作用原理將電弧作為額外的阻抗看待。圖3所示，在建筑物低壓用電設(shè)備入口處的I級(jí)電涌保護(hù)器，必須在靠近雷擊點(diǎn)處泄放。然而，因?yàn)樵诶讚酎c(diǎn)處的總雷電流被分成了三個(gè)部分，與具有外部防雷保護(hù)的建筑物的直接雷擊相比，通常這些雷電流的最大值和沖擊電荷都很小。

雷電流通過接地線進(jìn)入相關(guān)電線桿的接地裝置

低壓設(shè)備中的雷電流，以及

雷電流通過電涌保護(hù)器進(jìn)入鄰近建筑物的接地裝置

                  圖1 – 無外部防雷保護(hù)的建筑物，由架空電力線供電

附錄1的計(jì)算證實(shí)了DIN EN 62305-1（VDE0185-305-1）所給出的I級(jí)電涌保護(hù)器在雷擊進(jìn)入相關(guān)建筑設(shè)施的電源線時(shí)的雷電流承載能力。其中，在所規(guī)定的 III 類防雷保護(hù)等級(jí)（LPL）情形下，對(duì)于S3損害源，其每條保護(hù)路徑中的雷電流泄放能力應(yīng)為 5 kA 10/350。

在附錄1中明確說明，模型中假設(shè)低壓系統(tǒng)中的中性線多次重復(fù)接地。相反，若在低壓系統(tǒng)中中性線未做多次重復(fù)接地，則建筑設(shè)施中的電涌保護(hù)器在雷擊地點(diǎn)處的雷電流預(yù)計(jì)會(huì)更高。

圖2 – 根據(jù)即將出版的DIN EN 62305-4 （VDE 0185-305-4）附錄1，直接雷擊下在低壓架空電纜中雷電流分布的等效電路圖

高層建筑的天然引下線

對(duì)于采用鋼筋相互連接的高層建筑，依據(jù) DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 附錄 E.4.3，建筑物的導(dǎo)電部分可作為天然引下線使用。在防雷保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)第3部分中，不僅鋼筋，還有低壓裝置的電源線，以及數(shù)據(jù)線、通信線在防雷保護(hù)-等電位的范疇內(nèi)也被引入電勢(shì)平衡中。當(dāng)建筑物的高度超過30米時(shí)，建議每隔20米重復(fù)安裝等電位連接裝置。在這些等電位面內(nèi)，外部引下線、內(nèi)部引下線以及連接的金屬部件均引入等電位面內(nèi)。通過相應(yīng)雷電泄放能力的電涌保護(hù)器，將電流流經(jīng)的導(dǎo)線連接至防雷保護(hù)-等電位連接裝置上。

在附錄1中明確說明：通過屋頂上具有外部防雷保護(hù)的電氣和電子系統(tǒng)的連接，部分雷電流也可能進(jìn)入建筑物內(nèi)部。由此在鄰近的電纜和系統(tǒng)中同樣可能有瞬態(tài)干擾，直接和/或通過感性耦合進(jìn)入其中。但是，連續(xù)實(shí)現(xiàn)的防雷保護(hù)-等電位連接在屋頂范圍內(nèi)減低了其它可能存在的、不可控的各種風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 –依據(jù)即將出版的DIN EN 62305-4 （VDE 185-305-4）附錄1，直接雷擊低壓架空電纜時(shí)，雷電流的分布

計(jì)算機(jī)仿真模型

上述穿鋼筋連接的高層建筑，其雷電流分布通過計(jì)算機(jī)模擬，以等效電路的方式進(jìn)行評(píng)估。在此計(jì)算實(shí)例中假設(shè)的引下線的數(shù)量及低壓電纜的布線，在附錄1中都有相關(guān)的描述。在此附錄中，對(duì)于兩種不同的雷擊情形下雷電流的分布進(jìn)行了說明。

直擊雷擊中外部防雷保護(hù)系統(tǒng)

直擊雷擊中引入的電源電纜

計(jì)算機(jī)模擬顯示，當(dāng)直擊雷擊中屋頂上外部防雷系統(tǒng)的接閃棒時(shí)，部分雷電流的最大值出現(xiàn)在最高層（圖4）。在那里，根據(jù)確切的雷擊點(diǎn)，雷電流的分布是非均勻的。因此，為了實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)-等電位連接，對(duì)于高層建筑，按照防雷保護(hù)等級(jí)應(yīng)用，應(yīng)直接在接閃裝置后，安裝每線Iimp 25kA至50kA的I級(jí)電涌保護(hù)器（圖5）。另外一個(gè)結(jié)論是：根據(jù)接地條件，在地面上安裝的電涌保護(hù)器中也可能出現(xiàn)很大的部分雷電流。相反，在各樓層之間通過電涌保護(hù)器的雷電流就降低很多，這樣，安裝通流量較?。◣浊О玻┑腎級(jí)電涌保護(hù)器或II級(jí)電涌保護(hù)器已足夠提供保護(hù)。

圖5 – 高層建筑物屋頂上的空調(diào)裝置，按照 DIN EN 62305-4 （VDE 0185-305-4）， 采用I級(jí)電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)

總結(jié)

有效的電涌保護(hù)的首要前提是：針對(duì)電涌保護(hù)器所在的各個(gè)安裝位置的沖擊電流，正確選擇具有相應(yīng)泄放能力的電涌保護(hù)裝置。關(guān)于DIN EN 62305第4部分，在附頁(yè)1中證實(shí)，經(jīng)10/350波形測(cè)試的相應(yīng)I 級(jí)電涌保護(hù)器，在各種應(yīng)用及雷電威脅的情形下，甚至遭到直接雷擊，通常仍能確保低壓設(shè)備的安全。附錄1中所描述的基本實(shí)例，可針對(duì)特殊應(yīng)用精確估計(jì)雷電流的分布。